注：感兴趣的同学，直接邮件联系相关老师即可，建议附上简历或者个人简介
课题一：高功率激光器功率噪声稳定
指导教师：黄梦梓青年研究员（紫江优秀青年学者）
邮箱：mzhuang@mail.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
量子气体实验利用激光对超冷原子进行调控和操作。其中蓝失谐激光排斥原子，可以实现将原子困住的“光学盒子”。然而激光器的功率噪声将激发原子使其加热，破坏了极低温量子气体的相干性。于是降低激光器的功率噪声尤为关键，尤其对于成本相对低的固态激光器。本项目将对低成本高功率红光固态激光器的功率噪声进行标定，并通过声光调制器对功率进行反馈稳定，目标降低功率噪声20 dB以上。
招收本科生专业背景：
1. 物理学等专业大二、大三学生
2. 动手能力强，有强烈研究兴趣，乐于分享、协作
课题二：量子气体实验高精度时序控制软件开发
指导教师：黄梦梓青年研究员（紫江优秀青年学者）
邮箱：mzhuang@mail.ecnu.edu.cn
课程研究内容：
量子气体实验需要高精度时序控制系统，同步对大量硬件仪器进行复杂操控。ARTIQ (Advanced Real-Time Infrastructure for Quantum physics) 是当今新兴的量子物理实验控制系统硬件，有着优秀的时间精度和可扩展性。然而，编程该硬件相对困难，极大限制了实验探索的效率。该项目主要基于为离子阱实验开发的Duke DAX系统，为超冷原子实验开发直观好用的控制和数据分析软件。
招收本科生专业背景：
1. 软件工程、电子信息、物理学等专业大二、大三学生。
2. 对软件编程有较强基础，有强烈研究兴趣，乐于分享、协作。
课题三：大磁场高精度锁定
指导教师：黄梦梓青年研究员（紫江优秀青年学者）
邮箱：mzhuang@mail.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
超冷费米量子气体实验通过外加大磁场（近1000高斯）对原子的相互作用进行调控。然而原子跃迁能级对磁场极为敏感，因此需要大磁场有很高的稳定度（ppm）。单一电源达不到这么高的稳定度，需要专门的反馈电路进行锁定。本项目将基于文献设计搭建高精度磁场反馈电路并测试。
招收本科生专业背景：
1. 物理学等专业大二、大三学生
2. 动手能力强，有强烈研究兴趣，乐于分享、协作
课题四：基于SLM调控的光镊原子阵列操控与重排研究
指导教师：瞿岸青年研究员（紫江青年学者）
邮箱：aqu@lps.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
中性原子量子计算是当前量子信息领域的重要发展方向之一，其核心在于对单个原子的高精度操控与可扩展阵列构建。基于光镊的原子阵列技术能够实现数十到上百个量子比特的可编程排布，是实现大规模量子计算的重要平台。
本课题拟利用空间光调制器（SLM）对光场进行调控，构建可编程光镊阵列，实现对冷原子的捕获、重排与动态操控。研究内容包括光场调制算法优化、原子阵列的自动重排策略以及多原子系统的稳定加载。通过该课题，学生将深入理解量子比特物理实现方式，并参与前沿量子计算实验系统的搭建与优化。
项目强调实验与算法结合，具有科研创新性，学生将接触到中性原子量子计算关键技术，需参与光路搭建、图像分析及控制程序开发，对提升动手能力和科研思维具有重要价值。
招收本科生专业背景：
1. 物理、光电信息、电子信息、自动化、计算机等相关理工科专业（以大二、大三学生为主）。
2. 具有良好的动手能力和逻辑思维，对量子计算或实验物理有兴趣，愿意参与实验搭建与调试，具备一定编程基础者优先。
课题五：基于嵌入式系统的原子荧光图像快速读取与测量技术研究
指导教师：瞿岸青年研究员（紫江青年学者）
邮箱：aqu@lps.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
在中性原子量子计算实验中，对单个原子状态的高效读出是实现量子信息处理的关键步骤。原子在光镊中的荧光信号携带其量子态信息，如何实现高速、低延迟的数据采集与处理，对于提升系统运行效率和实现实时反馈控制具有重要意义。
本课题拟基于单片机、FPGA或其他嵌入式硬件平台，开发原子荧光图像的快速读取与处理系统。研究内容包括高速数据采集接口设计、图像信号处理算法实现以及原子存在判别与统计分析方法。通过硬件加速实现对原子阵列状态的实时监测，为量子计算实验提供关键技术支持。
该课题融合量子实验与电子工程技术，具有科研创新性，学生将接触中性原子量子计算核心测控系统，并提升在嵌入式开发、数字信号处理及实验自动化方面的综合能力，对提升动手能力和科研思维具有重要价值。
招收本科生专业背景：
1. 电子信息工程、自动化、计算机、通信工程、物理等相关专业（以大二、大三学生为主）。
2. 具备一定编程或硬件基础（如C/C++、Verilog等）优先，动手能力强，对实验系统开发与数据处理有兴趣。
课题六：基于中性原子光镊阵列的量子模拟研究
指导教师：李航青年研究员（紫江青年学者）
邮箱：hli@mail.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
中性原子光镊阵列是实现可扩展量子计算与量子模拟的核心实验平台之一，而空间光调制器（SLM）作为光场调控的关键器件，能够灵活生成不同构型的光镊阵列。本项目将围绕SLM在中性原子光镊系统中的应用展开研究，主要包括：利用SLM生成不同拓扑构型（如正方形、三角形、蜂窝形等）的二维/三维光镊阵列；研究不同相位调制算法（如GS算法、迭代傅里叶变换算法）对光镊阵列均匀性、填充率的影响；在此基础上，探究基于SLM的原子阵列重排方案，实现从随机填充到目标构型的高效转移。针对所实现的不同构型的中性原子阵列，我们拟开展相应的拓扑量子物理以及人工合成规范场的量子模拟研究。
项目旨在帮助学生深入理解光场调控、原子操控及量子光学的基础原理，同时掌握SLM调控、数据处理与算法开发的相关技能。
大致方向：
1. SLM光场调控原理与算法实现，不同构型光镊阵列的生成与优化。
2. 中性原子在光镊阵列中的装载、重排动力学过程研究。
3. 基于不同构型的光镊阵列开展相应的量子模拟研究。
招收本科生专业背景：
1. 物理学、光电信息科学与工程等物理/光电相关专业。
2. 以大二、大三学生为主，对原子光学、光场调控或算法研究有强烈兴趣的学生可适当放宽。
3. 优先考虑具备Matlab或Python编程基础、对光学实验/算法开发有一定基础者，也欢迎对AI算法在量子光学中应用感兴趣的同学加入。
课题七：紧凑型自注入锁定光纤激光器的研究
指导教师：刘建基副研究员
邮箱：jjliu@lps.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
窄线宽光纤激光器因其极高的光谱纯度和低相位噪声，在相干光通信、高精度光纤传感、激光雷达、非线性频率变换等领域具有重要应用。传统激光器需要复杂的锁频系统，成本高昂。使用自注入锁定技术，可无需复杂的长光纤光路或主动稳频系统，大幅降低激光线宽并抑制频率噪声。开展小型化自注入锁定光纤激光器研究，对于实现高性能、小体积、低成本的实用化窄线宽光源具有重要的科学价值与工程意义。项目的主要研究内容为基于全保偏光纤熔接技术，制作完全一体化的紧凑型自注入锁定光纤激光器，实现超窄线宽激光的输出。项目偏重实际产品器件的研发，需要实际操作熔接机、激光器、温控等设备。
招收本科生专业背景：
1. 理工科类相关专业，以大二、大三学生为主。
2. 动手能力强，善于观察，有强烈研究兴趣，乐于分享、擅长协作。
课题八：里德堡量子传感
指导教师：郭姿含工程师
邮箱：zhguo@phy.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
本课题的研究目标是利用里德堡原子实现太赫兹频段信号的室温高灵敏度探测与成像。太赫兹波在6G通信、安全检测、生物医学成像及天文观测等领域具有重要应用前景，但由于太赫兹光子能量极低，室温下的高灵敏探测长期面临技术瓶颈，传统方案通常依赖低温制冷，导致系统复杂且成本高昂。因此，发展室温工作、高灵敏、抗干扰的新型探测技术已成为量子传感领域的核心需求。
本课题基于里德堡原子的相干转换，借助多激光场与原子的非线性作用将微波上转换为近红外光子，进而采用高性能单光子探测器进行测量，从而在室温条件下实现极微弱信号的探测。具体研究内容包括：太赫兹探测系统关键性能指标优化与提升；室温太赫兹模拟与数字通信及小型化；太赫兹超分辨成像；太赫兹单像素成像；片上里德堡量子传感；AI辅助信号解调与图像重建等。相关技术有望在便携式太赫兹安检设备、生物组织无损检测、太赫兹高速无线通信以及量子信息处理等领域发挥重要作用，推动量子传感从实验室原理验证走向实用化与规模化应用。
招收本科生专业背景：
1. 物理学、电子科学与技术、光学工程、信息与通信工程。
2. 勤奋认真，责任心强，具备良好的团队协作与沟通能力。
3. 具备文献检索与阅读能力，能够快速学习新知识。
4. 对量子传感有浓厚兴趣，具备基本的物理实验动手能力。
课题九：基于机器学习的小型化高精度CPT原子钟研制
指导教师：张静怡工程师
邮箱：jyzhang@phy.ecnu.edu.cn
课题研究内容：
本课题聚焦基于机器学习的小型化高精度CPT（相干布居囚禁）原子钟研制，核心目标是突破传统CPT原子钟在小型化与高精度之间的平衡瓶颈，借助机器学习算法优化系统控制精度，实现兼具便携性与高频率稳定度的原子钟原型机研制。
研究内容主要包含2个方面：1）机器学习算法在原子钟精度优化中的应用，重点研究全连接神经网络、BP神经网络等算法等机器学习算法对原子钟整机锁定的优化，提升原子钟的频率稳定度与锁定速度；2）小型化电路系统设计与调试，包括激光温控电路、微波调制电路、信号检测与解调电路、嵌入式控制系统（DSP/MCU）集成，实现系统低功耗（≤200mW）与小型化，优化电路布局以降低相位噪声对系统精度的影响。最后完成系统集成和性能测试，满足低空飞行装置便携式时钟同步的应用场景。
招收本科生专业背景：
1. 理工科相关专业，以大二、大三学生为主。
2. 优先招收具备电路相关知识（模拟电路、数字电路、锁相环技术、信号处理等）的学生，能够协助完成温控电路、低噪声微波频综等核心模块的设计与优化，动手能力强，具备良好的团队合作精神，主动沟通研究过程中遇到的问题，乐于分享实践经验与研究思路，共同推进课题研究与原型机研制工作。