[00105539]基于耦合微腔系统的量子通信器件研究
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技术详细介绍
该项目为国家自然科学基金资助面上项目（项目批准号：61471050）。
该项目研究了光子和固态量子比特的相互作用具有很好的可操控性，因此光子和固态量子比特耦合系统在量子通信和量子计算中是理想的逻辑单元。在实际系统中，由于两者的相互作用较弱，很难实现对于量子比特的有效控制，因此需要依赖于光学微腔系统来实现光场的增强。主要研究内容如下：
1. 首先针对光学微腔系统的有效操控问题：研究了复合微腔结构中光力学和光磁学模式的物理机制及调控机理、模式变换方法，以及微腔中光学边带及频率梳的产生过程；通过利用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研究了系统的超纠缠态提取及分析，高维量子逻辑门的构建方案。
2. 在基于光学微腔系统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、微纳粒子传感器件，基于微腔与氮空位色心耦合系统实现了单光子的量子路由器。3.针对量子信息处理中的环境退相干以及光学模式控制问题：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；完成了掺杂增益介质的光学微腔中的光学模式调控；并在此基础上完成了等增益介质的微芯圆环腔和微球腔的制备，实验实现了增益离子亚稳态寿命的精确测量。
这些研究为后续实现光学微腔与原子耦合体系的调控提供了理论思路和实验积累。
