华东师范大学吴健团队利用超快非经典光——“明亮压缩真空态”，驱动并显著增强了原子体系中电子的非线性隧穿效应，并结合光的量子统计特性实现了电子隧穿的量子调控。为基于非经典光源的强场物理与阿秒科学奠定重要基础。相关成果以"Nonlinear atomic tunnelling boosted by bright squeezed vacuum"为题，于5月20日在《自科》（Nature）期刊发表。

　　在超快激光物理领域，电子隧穿是驱动高次谐波和阿秒脉冲产生的核心过程。然而，通过提升激光峰值强度来增强这一非线性效应，往往会遇到材料损伤等瓶颈，限制超快科学的发展与应用。如何突破这一强度依赖的经典限制？针对此，研究团队另辟蹊径，将目光投向量子光学领域，即使用超快“明亮压缩真空态”（Bright Squeezed Vacuum, BSV）的非经典光源。与传统相干态光源相比，BSV拥有超泊松分布的光子数统计，可产生极强的瞬时光子数涨落，从而实现等效光场强度和非线性效应的增强。

　　该研究具有四大关键创新：一是验证原子体系中电子隧穿的量子增强效应，即利用孤立钠原子作为纯净的实验体系，有效排除了固体材料中复杂的集体效应和近场增强等因素的影响，明确将电子隧穿增强和能谱展宽归因于BSV本身的量子统计特性；二是实现量子增强非线性效应的定量标定，即采用阿秒角条纹技术，将电离时刻的瞬时光场（矢势）映射到出射光电子的动量上（见图），测量结果显示，平均脉冲能量仅300纳焦的BSV脉冲，其等效峰值强度与7.1微焦的相干光脉冲相当，这意味着，利用光的量子特性实现了超过20倍的等效强度和非线性效应增强；三是建立基于光量子统计的非线性效应调控方法，研究进一步表明，在不增加BSV平均脉冲能量的条件下，通过调节其量子关联函数g(2)(0)，就能精确控制光场等效强度与非线性效应，这建立了一种新型调控模式，从此前依赖光场强度堆砌的经典手段，转向利用光量子统计特性来调控强场过程；四是发展包含光-电子纠缠的量子理论框架，为理解实验观测到的量子增强电子隧穿效应和光电子能谱展宽，团队发展了量子ADK理论（QADK），将光-电子纠缠引入强场驱动电子隧穿图像，揭示了BSV的量子统计特性如何通过纠缠传递到光电子上，为理解非经典光驱动的强场动力学提供了重要的理论工具。

图.钠原子电子隧穿的符合探测与阿秒角条纹技术标定等效强度

　　这项研究在原子尺度上融合了量子光学与强场物理两个前沿领域，深化了对非经典光与物质相互作用的理解，为发展量子增强的超快非线性技术提供了新思路，有望推动量子调控的强场动力学、精密非线性光谱学等前沿方向的发展。

　　华东师范大学精密光谱科学与技术高等研究院（State Key Laboratory of Precision Spectroscopy）吴健教授为本文的通讯作者，倪宏程研究员、蒋士成副研究员为共同通讯作者，姜哲俊博士、潘晟哲副研究员为共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金委创新研究群体项目、科技部量子通信与量子计算机国家科技重大专项等项目的资助。

　　全文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10485-9