物理与材料科学学院教师宋国柱副教授在Physical Review A上发表论文“Tunable photon scattering by an atom dimer coupled to a band edge of a photonic crystal waveguide”，该文章利用数值模拟的方法研究了一维光子晶体波导中原子二聚体的量子输运特性及非线性光学性质，我们发现该系统可以实现高保真度的量子相位门，并且系统中存在按需定向散射特征。

最近，随着纳米技术的不断发展，一维波导中量子发射器对光子的散射问题得到广泛研究。一维光学纳米波导系统十分特别，它不仅可以束缚光子，还可以增强光子和量子发射器之间的相互作用强度，这两个特点对于量子信息技术和量子设备应用都是十分重要的。尤其地，由于其独特的结构和新奇的性质，光子晶体波导为探索光子和原子间非线性相互作用提供了新的途径，吸引了人们广泛的关注。当囚禁在光子晶体波导附近的原子被激发且激发频率处在其能带的带隙时，原子自发辐射产生的光子无法在波导中传输。有趣的是，这会在原子附近产生指数衰减的倏逝场，也即形成一个原子-光子束缚态。当囚禁在同一个光子晶体波导的其它原子也处在这个局域的倏逝场内时，人们就获得了可调控的原子间的多体相互作用。基于此，我们研究了一维光子晶体波导中原子二聚体的可调控的量子输运特性。在弱激发状态下，我们给出了缀饰态下的能级分布及其向波导模式的衰退率，这两者都高度依赖于两个原子之间的距离。其中，我们重点关注了布拉格情况和反布拉格情况，存在亚辐射态和超辐射态，并且在共振时可能发生具有相位的完美传输。我们还观察到反布拉格情况下的定向光子发射，并给出了完美传输的动态机制。此外，我们分析了系统缺陷的影响，包括两个原子之间距离的偏差和原子向波导模式衰退率的不对称性。随着超导微波传输线实验的最近进展，我们的结果应该很快就能实现。

该工作近期被Physical Review A接收发表。物理与材料科学学院宋国柱副教授为论文第一作者兼通讯作者，研究生王林雄为第二作者，天津师范大学为第一单位。该研究工作得到了天津市自然科学基金（No.23JCQNJC00560）和国家自然科学基金（No.12004281，No. 62371038）的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.111.023707