江玉海研究员超快量子现象与应用课题组
利用同步辐射、 自由电子激光和飞秒红外激光等先进光源，
探索光与原子分子以及材料的相互作用，研发光子、 电子与离子的高灵敏度全空间成像探测新技术，
研究前所未有的极端条件下原子分子及纳米材料中非线性量子规律。
研究方向主要集中在原子分子电子超快运动实施精密测量和相干控制，
这包括原子分子内电子关联纠缠轨道运动、 分子中电子原子非绝热耦合、
多光子吸收多电子电离非线性、原子分子高里德态量子纠缠、 超冷原子分子量子特性、
极端条件下等离子体演化、 里德堡态量子信息储存以及生物大分子瞬时吸收、
纳米材料和能源材料表征与原位观测、 新型激光产生、 新型量子器件和量子通讯、 食品安全检测等。
学术动态：
2025.04 & 2025.05
2025年4月2日和2025年5月20日课题组成功获批德国汉堡PETRA III和瑞典隆德MAX IV光源的研究项目
2025.03.27
针对现有实验方法的不足，
我们实验团队提出了一种创新的实验方案，
研制了国际首台铷冷原子反应显微谱仪，
利用激光冷却技术调控磁量子数，通过偏振面上的光电子动量分布（PMD）获取关键信息。
实验示意图如图1所示。
根据PMD中的倾斜角和干涉结构，成功提取了电离通道的相对振幅和相移，
实验结果与TDSE计算结果高度吻合。实现了对中间态和末态波函数的全面表征，
为类氢原子的单光子单电离研究提供了一个基准性的全测量。
本方案具有显著优势：首先，其不依赖于电离激光的椭偏度和强度，表现出较强的稳定性；
其次，相较于常见的泵浦-探测方法或内壳层光电离实验，
有效避免了可能引入的额外相移或时间延迟等复杂性问题，
使得相位和振幅的确定更为直接。
展望未来，该实验方法为在阿秒时间尺度上研究光电子的m分辨跃迁动力学、
圆二色性以及解决和控制塞曼子能级间的干涉开辟了新途径。
该工作
"Complete characterizations of intermediate and final state wave functions with photoionization of polarized Rb"，
于近期发表于Physical Review Letters。
2024.11.19
太赫兹(THz)波是频率范围在0.1 THz - 10 THz的电磁波，
THz具有的对于材料透明性、自身的低能性、光谱指纹特性、宽带特性、瞬时性以及吸收性等
使得它在材料、通讯、生物以及通讯等领域具有广泛的应用。
在气相介质中，双色激光场电离等离子体辐射是高强度宽带脉冲太赫兹产生的方法之一。
和其他晶体材料产生太赫兹辐射相比，尽管双色激光场等离子体产生的频谱较宽，
但转换效率依然较低，在一定程度上限制这个方法的应用。
针对以上问题，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）/上海科技大学江玉海教授团队
采用时空调制双色激光场辐射THz，通过对基频（ω）光束和倍频（2ω）
光束产生的等离子体丝之间距离（d）和双色激光脉冲相对延迟时间（τ）的调控（具体实验装置如图1所示），
实现光到THz转换效率的大幅提高，辐射强度被放大了一个数量级，频谱拓宽3倍！
同时，研究发现THz辐射主要来自2ω脉冲产生的等离子体，而不是ω脉冲。
在THz产生过程中，也观察到从2ω光束到THz光束的能量转移，验证了2ω光束在THz产生过程中的主要贡献，
这是和以前研究不同的新现象，现有的理论并不能完全解释这一现象。
相关研究成果以 “Temporal-Spatial Manipulation of Bi-Focal Bi-Chromatic Fields for Terahertz Radiations” 为题发表在《Communication Physics》上。 论文的第一作者为上海高研院博士研究生赵静静， 通讯作者为上海高研院/上海科技大学江玉海教授、天津工业大学张逸竹副教授。 该研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等科研项目的大力支持。
2024.11.11
2023年诺贝尔物理学奖得主、俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔·阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）是研究“阿秒脉冲”的先驱，以其对超快激光科学领域的卓越贡献而闻名。
2019.10.17
中国科学院上海高等研究院江玉海研究员和德国海德堡马普所合作，
发现强XUV自由电子激光场中原子双激发态电子结构变化新现象，
相关结果
"Strong-Field Extreme-Ultraviolet Dressing of Atomic Double Excitation" 发表于 Phys. Rev. Lett.。
该工作同时作为编辑推荐（Editors' Suggestion） 与 APS Physics 精选论文（“Featured in Physics”），
获得了推荐点评（
Synopsis: Distorting Helium Atoms with XUV Light）。
强XUV激光照射一个原子，原子的电子结构会收到“扭曲形变”，
这种变化对认识探索强激光与物质在最基本层面上的相互作用是非常有意义的。
研究人员利用XUV自由电子激光操纵氦原子中双激发态，首次发现它受到激光场强度改变的一些特殊规律，
让我们认识到如何通过外场激光调控物质中电子对快速演化以及强关联规律（如下图所示），
对未来研究强场材料物理和物理化学等学科有着重要的科学意义。
实验主要是在德国海德堡马普所组织领导下，通过和高研院合作，在德国汉堡FLASH光源上完成，研究标注感谢了中国NSFC重点合作与交流项目（11420101003）和NSFC重大仪器研制项目（11827806）的支持。该工作不仅让我们掌握国外的先进技术，对我们正在建设进行中的上海SFEL光源建设以及未来将开展的科学研究方向有重要的指导作用。
2018.09.13
量子相干是神秘量子世界的核心概念，是量子信息通讯、量子计算机、纳米材料电荷转移、光合作用、以及宏观上高效生物分子激发能量转移的关键机制与基础，在各种时间和各种空间尺度上决定着我们所感知的神奇量子世界。
如何探测特别是在超短时间尺度上的量子相干，是一个重要的科学问题。我们从强场理论出发，利用飞秒极紫外（XUV）与太赫兹（THz）脉冲组合场的光电子谱，提出一种实验上可提取时间演化密度矩阵元，研究开放量子系统的超快相干动力学方案，同时极大提高XUV激光的分辨率。
研究方案如图所示，该工作表明：
1. 系统各含时密度矩阵元可被直接映射到对应动量的时变光电子谱峰。
2. 通过观测光电子谱中THz增强相干信号的振荡，可确定任意时刻量子态间的相对相位。
3. 利用现有飞秒脉冲条件，可实现对阿秒尺度上的超快量子拍频的分辨。
该方案首次提出太赫兹激光在自由电子激光大装置上进行阿秒量子相干探测的新方法新思路，极大扩展和提高自由电子激光光源的应用前景和科学价值，该工作 "Ultrafast Mapping of Coherent Dynamics and Density Matrix Reconstruction in a Terahertz-Assisted Laser Field" 已于近期发表于 Physical Review Letters [Y. Zhang, T.-M. Yan, and Y. H. Jiang, Phys. Rev. Lett. 121, 113201 (2018)]。
招生信息：
上海科技大学江玉海课题组接收物理相关专业硕士、博士研究生。欢迎对物理有强烈兴趣的同学参与上海科技大学江玉海课题组的研究工作，特别是有志在此攻读博士研究生的同学。
联系我们: jiangyh3@shanghaitech.edu.cn
电话：021-20350819
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