研究前沿：Nature Physics-人造原子
光子与二能级原子之间相互作用构成了量子物理学的基本范式。原子提供的非线性特性，会使得光-物质界面强烈依赖于光子数，而在这些光子数发射寿命内会与二能级系统相互作用。这种非线性揭示了称之为光子束缚态的强关联准粒子，引发了受激辐射和孤子传播等关键物理过程。尽管在强相互作用的里德堡气体中，目前已经测量到了与光子束缚态相一致的信号，但尚未观察到其标志性特征，即依赖于激发数的色散和传播速度。
近日，瑞士 巴塞尔大学(University of Basel) Natasha Tomm, 澳大利亚 悉尼大学（The University of Sydney）Sahand Mahmoodian等，在Nature Physics上发文，报道了在单个人造原子single artificial atom（即耦合到光腔的半导体量子点）的散射中，直接观察到了光子数相关的时间延迟。通过在腔量子电动力学系统中散射一个弱相干脉冲，并测量与时间相关的输出功率和关联函数。
研究发现，单光子、双光子和三光子束缚态产生了不同的时间延迟，光子数越高，时间延迟越短。这种时间延迟的减少是受激发射的信息指纹，其中在发射器的寿命内，两个光子的到达，会产生一个光子激发另一个光子的发射。
图1：依赖于光子数的脉冲散射。
图2：单光子和双光子束缚态延迟色散。
图3：输入脉冲宽度函数的双光子束缚态。
