4月24日上午，郑州大学张元教授应邀为物理学院师生作了题为“基于超辐射的主动光钟频率测量机制理论研究”的学术报告，学院相关教师和学生参加了此次报告。
报告中，张元教授首先介绍了光原子钟和超辐射激光的基本概念。光原子钟基于光学波段的原子跃迁，相较于微波原子钟具有更高的频率精度，在时间标准、国家授时、卫星导航以及基础物理精密测量等领域具有重要应用前景。传统光原子钟通常采用荧光探测方式，并利用 Ramsey 序列将激光频率锁定到特定原子跃迁。为了延长荧光积分时间、提高测量精度，通常需要避免原子系综发生快速的集体辐射衰减，即超辐射过程。然而，过去十余年的研究表明，光钟体系中的稳态超辐射可具有毫赫兹量级的超窄线宽，有望直接应用于主动光钟，并进一步提升光钟的稳定性和测量精度。随后，张元教授重点介绍了其团队近期在超辐射主动光钟频率测量机制方面开展的三项研究工作。第一，团队发展了一种随机平均场理论，用于描述脉冲超辐射发射过程中的主动频率测量，并成功再现实验中观测到的超辐射拍频信号、含噪声功率谱以及频率不确定度等关键特征。第二，团队将随机主方程方法应用于超辐射激光研究，通过修改开源软件包 QuantumCumulants.jl 的源代码，实现了随机平均场方程的自动推导与求解，为相关复杂开放量子系统的理论研究提供了有效工具。第三，团队通过考虑两个原子子系综横向集体自旋分量的同相与反相叠加，引入了互补的动力学表象，并结合相应的集体 Dicke 态和 Bloch 矢量，对延迟超辐射过程中的原子系综动力学进行了分析，进一步解释了基于延迟超辐射的 Ramsey 光谱实验。
报告结束后，与会师生围绕超辐射动力学、主动光钟频率稳定性以及相关理论方法等问题积极提问，张元教授逐一进行了细致解答，并与在场师生展开了深入交流。现场学术氛围浓厚，报告取得了良好反响。
专家简介：
张元，陕西西安人，1987年出生，郑州大学物理学院教授、博士生导师，教育部高校青年教师科研创新能力支持项目、国家优青项目获得者，河南省中原基础研究领军人才。以第一或通讯作者在Phys. Rev. X、Phys. Rev. Lett.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等国际权威期刊发表SCI论文30余篇；主持教育部高校青年教师科研创新能力支持项目（部省联动试点）、国家自然科学基金优青项目、面上项目各一项，参与科技部国家重点研发计划项目、河南省科技开发联合基金重大基础专项项目各一项；申请国家发明专利10余项。
（物理学院 张莹莹 苏柯宇）