當前重點為大家搜集全獎博士招聘信息為大家的申請提供便利。同時，我們的輔導老師免費為大家進行申請前的指導，為大家解答申請各國（英國/澳洲/新西蘭/歐洲/新加坡/中國香港等地區）碩博的優劣勢，以及例如offer兌換這樣政策解讀。

職位信息

埃克塞特大學工程、數學和物理科學學院招收全獎博士，研究量子增強單分子生物傳感：利用回音壁模式諧振器利用糾纏光子。

10月4日截止申請。

項目介紹：

在這個開創性的項目中，您將利用量子光學的力量來提高生物傳感的精度。Vollmer 教授的研究小組專門利用回音壁模式 (WGM) 微球傳感器，這種傳感器是微米級干涉儀（圖 a、b），可對單個分子進行超靈敏檢測，涵蓋生物學和生物化學領域的各種應用，從跟蹤神經遞質釋放到監測單個酶活性1,2。該項目旨在將這些尖端傳感器與量子光學傳感技術融合，實現超越經典極限的精度測量，并突破光學生物傳感的界限。使用量子光學進行單分子檢測的挑戰仍然存在，有望以前所未有的精度深入了解分子相互作用和過程。

利用我們開發的糾纏光子對源（圖 c），該源源自非線性光學晶體 PPKTP，您將探索一種成熟的量子傳感范式，該范式利用光子對在 Mach-Zehnder 干涉儀裝置中增強相位測量。您的任務將涉及優化光子對源，以生成適合通過錐形光纖與 WGM 微球無縫集成的窄譜光子對。通過涉及 WGM 微球傳感器的量子傳感實驗，包括探索組合 WGM 諧振器 - Mach-Zehnder 干涉儀裝置，您不僅可以增強傳感能力，還可以揭示與光學諧振器中糾纏光子相關的其他量子光學現象，例如量子干涉（HOM 干涉）。該項目的這一主要方面提供了豐富的實驗途徑，從使用自由空間和光纖構建實驗裝置到編程控制系統和分析數據，同時使用單光子探測器在受控環境中進行高靈敏度光檢測。

通過進行量子光學理論和模擬，您還可以研究該項目的理論部分。我們的初步結果表明，在 Mach-Zehnder 干涉儀中，輸入端有光子對的 WGM 諧振器顯示出與輸入經典光截然不同的透射光譜（圖 d）。這是我們建議用于增強 WGM 感應的信號。在耦合到 WGM 諧振器的光子對理論中，還有更多值得探索的地方：您可以在 Python 包 qutip 中開發實驗的完整模型，研究其他光狀態，例如壓縮態（用于 LIGO 引力波天文臺），并做出理論預測以直接在實驗中測試。該項目的理論部分得到了 Charles Downing 博士3的支持，并與巴西坎皮納斯大學的Antonio Vidiella-Barranco 教授4的團隊合作。這些新的合作可以通過額外的 EPSRC 資助得到加強。

參考文獻：2404.17409（arxiv.org）

圖 a、b：回音壁模式 (WGM) 微球干涉儀

c：糾纏光子對源

d：輸入端有光子對的 WGM 干涉儀

導師介紹

Prof Frank Vollmer

Frank Vollmer是英國埃克塞特大學的生物物理學教授。他于 2004 年在美國紐約洛克菲勒大學獲得“物理學與生物學”博士學位。2004 年至 2009 年，他擔任哈佛大學 Rowland 研究員；2010 年，擔任哈佛大學 Wyss 研究所駐校學者；2011 年至 2016 年，擔任德國馬克斯普朗克光科學研究所組長（非終身副教授）；2011 年至 2016 年，擔任布萊根婦女醫院/哈佛醫學院醫學講師，并于 2011 年至 2016 年期間擔任該院衛星實驗室主任。自 2016 年起，他擔任英國埃克塞特大學物理學院生物物理學教授。2017 年，他獲得皇家學會沃爾夫森研究功績獎；2021 年，他獲得物理研究所 (IoP) 頒發的羅莎琳德富蘭克林獎章和獎項。自 2021 年起，他擔任 IoP 研究員。

Dr Charles Andrew Downing

Dr Charles Andrew Downing是皇家學會大學研究員和物理學 Proleptic 講師，在英國埃克塞特大學工作。

他的研究興趣有：

• 凝聚態理論
• 超材料
• 納米光子學
• 量子光學
• 等離子體

Prof Antonio Vidiella-Barranco

我是一名從事量子光學研究的理論物理學家，也是巴西坎皮納斯大學的教授。我是美國光學學會雜志 B (JOSA B) 的專題編輯。我的研究興趣包括量子態生成和操控、量子通信和開放量子系統的研究。

獎學金：

對于國際學生的申請人，UKRI 還提最多 30%的全額獎學金。

更多獎學金信息可以查看：EPSRC DTP - 2025 年 1 月提供博士生獎學金

參考文獻：

1. Yu, D. 等人。用于生物和物理傳感的回音壁模式傳感器。《自然評論方法入門》1，83 (2021)。
2. https://doi.org/10.1038/s43586-021-00079-2
3. Xavier, J.、Yu, D.、Jones, C.、Zossimova, E. 和 Vollmer, F。量子納米光子和納米等離子體傳感：面向芯片上的量子光學生物科學實驗室。10, 1387-1435 (2021)。
4. https://doi.org/doi:10.1515/nanoph-2020-0593
5. Downing, CA 和 Vidiella-Barranco, A。參數化驅動量子振蕩器進入異常狀態。《科學報告》13，11004 (2023)。
6. https://doi.org/10.1038/s41598-023-37964-7
7. Sousa, EHS, Vidiella-Barranco, A. 和 Roversi, JA 兩個相連的微環形腔之間糾纏態的產生和傳輸：不同類型耦合的分析。Optik 271, 170016 (2022)。
8. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2022.170016