巨原子是量子光学和量子信息领域的新兴元素，与传统量子光学中的自然或人工原子与光场耦合系统相比，巨原子的空间尺寸可以与光场的波长相比拟。因此，偶极近似的条件被打破，人们必须考虑原子与波导多个点耦合（如图一(a)所示）带来的物理效应。自2014年第一个巨原子实验实现以来，人们已经研究了巨原子中频率依赖的弛豫效应、光子反射诱导的干涉效应、远距离耦合带来的非马尔科夫弛豫效应等。但这些研究大部分都是基于线性色散关系的波导开展工作。因此，在非线性波导中探究巨原子系统的物理效应是必要且有意义的。

        王治海教授研究组从2020年开始进入巨原子波导量子电动力学这一研究领域，主要关注耦合腔阵列波导与巨原子之间的相互作用,模型图见图一（(b), (c), (d)），相继有多篇研究论文发表在物理学二区杂志Phys. Rev. A (二区top) 上。一方面，从巨原子对光子传输调控的角度，发现巨原子的干涉效应将带来束缚态的相变（图二(a)）。特别地，当巨原子与拓扑波导耦合时，零模具有显著的手性特征。另一方面，从光子对原子的调控来看，揭示了马尔科夫近似下的原子指数衰减行为（如图二(b)）。有趣的是，当巨原子尺寸满足一定条件时将不再衰减，而是形成一个魔幻腔结构，并进一步用于模拟腔量子电动力学中Rabi劈裂、Purcell效应等典型的物理现象（如图二(c,d)）所示。

        这些研究为在耦合腔阵列波导中利用巨原子的特有性质进行量子信息处理奠定了基础，得到了吉林省优秀青年基金(20230101357JC)国家自然科学基金委（11875011, 12047566）和科技部国家重点研发计划项目（2021YFE0193500）的支持。

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1. W. Zhao and Z. Wang, Phys. Rev. A 101, 053805 (2020)

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2. H. Yu, Z. Wang and J. Wu, Phys. Rev. A 104, 013720 (2021)

https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.104.013720

3. W. Cheng, Z. Wang and Y. Liu, Phys. Rev. A 106, 033522 (2022)

https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.106.033522

4. X. Zhang, C. Liu, Z. Gong and Z. Wang, Phys. Rev. A 108, 013704 (2023)

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