基于光纤微腔与多能级冷原子介质强耦合体系的量子信息处理

腔QED系统是研究量子信息的重要物理体系之一，并且在量子物理的基础研究领域发挥着重要的作用。本项目拟研究基于集成光纤微腔与多能级相干冷原子介质强耦合体系的量子信息处理，探究并发展出进行量子态的制备与操控、量子计算与量子通信的新方案。利用多能级原子丰富的能级结构，以及多个外加驱动场对多能级原子进行灵活操控，探索腔场与相干原子介质作用过程中的量子相干效应及其在量子信息处理过程中的应用。开展基于集成光纤微腔与多能级相干原子介质耦合体系的量子信息网络研究以及分布式量子计算的研究，完成利用一个原子同时控制另一个微腔中的多个原子的量子逻辑门方案，以及原子或光子的NOON 态、原子与光子之间纠缠的转换和量子态的传输方案。此项研究为光纤微腔与多能级相干冷原子介质强耦合体系在量子信息领域的应用建立理论基础和基本方法，为构建稳定、可扩展、易操控的量子信息处理器奠定基础。

腔QED系统是研究量子信息的重要物理体系之一，并且在量子物理的基础研究领域发挥着重要的作用。本项目围绕着“基于光纤微腔与多能级冷原子介质强耦合体系的量子信息处理”这一主题，主要研究了光纤耦合的高品质微腔与多能级人工原子相互作用过程中的信息处理，以及耦合超导腔与冷原子介质强耦合体系的量子操控。利用多能级原子丰富的能级结构，以及多个外加驱动场对多能级原子进行灵活操控，探索研究了腔场与相干原子介质作用过程中的量子相干效应及其在量子信息处理过程中的应用。此项研究能够为光纤微腔与多能级相干冷原子介质耦合体系在量子信息领域的应用建立基本方法，为构建稳定、可扩展、易操控的量子信息处理器提供理论支持。