Como dije en mi comentario lo puedes hacer almacenando los datos en un diccionario de esta forma
prom_alumnos ={}
def promedio_archivo(filename : str):
#aqui pones todo como lo tienes
#cambue esto ya que lo probé en Google colab y no puedo poner archivos
archivo = filename.split()
#separamos la información del estudiante
name = archivo[0]
curso = archivo[1]
nota = archivo[2]
#almacenamos en un diccionario
if name not in prom_alumnos:
prom_alumnos[name] = [curso,[float(nota)]]
else:
prom_alumnos[name][1].append(float(nota))
#recirre el diccionario y saca el promedio
for alum in prom_alumnos:
prom = prom_alumnos[alum]
prom =sum( prom[1])/len(prom[1])
print(f'{alum} con promedio: {prom}')
#return mean([float(archivo[linea]) for linea in range(2, len(archivo), 3)])
Probamos
# simule la lectura por líneas de la función open()
archivo = ['Jose_Lopez quimica 89.00','Jose_Lopez matematicas 85.34','Maria_Martinez fisica 95.50','Maria_Martinez español 90.00']
for alum in archivo:
promedio_archivo(alum)
Y esto retorna lo esperado.
Salida
Jose_Lopez con promedio: 87.17
Maria_Martinez con promedio: 92.75
Nota
Para que funcione deberás cambiar el read()
por readlines()