量子信息启发的量子操纵基础理论研究

从量子物理基本问题出发，研究量子信息启发的量子态操纵问题，探讨在单光子、单电子、单原子乃至单声子水平对系统量子态进行控制的物理机制。特别要系统分析可以实现这种可控时间演化功能的人工量子系统和发展相应的量子相干器件的理论观念。研究将充分考虑服务实验和引导实验，联系国内可能开展的实验工作。1. 研究特定人工量子结构（如全固态腔QED系统，纳米机械）的量子光学行为和对量子相干器件制备应用。2. 分析多体强关联系统量子操纵必须解决的物理问题，考虑操纵参数在量子相变临界点的动力学不稳定性及其与外部系统的量子纠缠。3. 研究量子操纵的具体实现和相应的控制论描述，强调量子控制物理极限的存在及其与量子热力学的关系。4. 考虑固体系统量子操纵的量子系统模拟，例如通过光晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚原子模拟操纵参数改变，展示的丰富的量子相。5.系统详细地研究一个具体的量子绝热操纵，联系几何位相和诱导规范场的物理。

从2010年1月至2013年12月，项目组成员围绕着项目预定的核心目标，勤奋工作、团结协作、努力创新，已超额完成项目任务书的各项任务已发表文章109篇。其中Physical Review Letters 4篇；Nature子刊3篇；Physics Report综述1篇。在这些工作中值得一提的是，我们在量子Zeno效应动力学理论方面，关于存在量子临界时间理论预言，在2013年我们与中科大合作的实验中得到了证实；我们开展了生命系统和相关化学反应量子相干效应新的研究方向，取得了系列成果；把过去一维网络中光子传输控制的研究从一维推广到准一维和二维，并由此设计了多端量子路由的理论方案；在冷原子方面，我们着重研究了偶极玻色子和费米气体的一些基本性质，发表于Physical Review Letters [45][55]；在光合作用方面，2010年文章[29]被The Journal of Chemical Physics选为杂志封面文章。.通过这些创新性的研究工作，项目组培养了一批优秀的博士研究生，其中有两人获得中国科学院优秀博士论文，4人获得中国科学院院级以上优秀研究生奖励，孙昌璞因此3次被评为中国科学院优秀研究生指导教师。