[00105468]量子通信与量子网络

该项目为国家自然科学基金资助优秀青年科学基金项目（项目批准号：61622103）。

光子和固态量子比特耦合系统是量子通信和量子计算中理想的逻辑单元，但是由于光与物质相互作用较弱，需要借助于微腔中增强的光场来提高光与物质相互作用的效率。光学微腔体系是实现光与原子相互作用的理想平台，可以通过其实现对于固体量子比特的高效操控。 主要研究成果如下：

1. 针对光学微腔系统的有效操控问题：研究了光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换及微腔中的混沌动力学过程。

2. 基于光学微腔与量子比特的耦合系统在量子信息中的应用方面：主要研究了原子系综与微腔耦合系统的非线性效应以及量子编码中的噪声抑制。

3. 在基于光学微腔的量子器件实现方面：研究设计了基于微腔系统的超灵敏度质量传感器、微纳粒子传感等。

4. 完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控，并基于增益微腔进行了增益离子亚稳态能级寿命的测量。

5. 针对量子信息处理中的环境退相干以及量子比特演化的控制问题：在实验上完成了噪声信道中的单光子比特避错编码，实现了光子比特在噪声信道中的高保真度传输。

6. 通过线性光学系统构造哈密顿量，实验研究了单光子量子比特在宇称-时间反演对称下量子比特演化的动力学特征。

这些研究工作为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控以及微腔量子器件的研究提供了理论思路和实验积累。