基于交叉克尔型非线性相互作用的量子操控

量子信息科学（包括量子计算和量子通信等）因其重要的科学意义和诱人的应用前景而成为当前非常活跃的研究领域。而量子体系及其量子态的操控（包括量子态的制备、传输、以及探测等过程中的变换、操纵、和控制等）在量子信息处理中起着十分重要的作用。本项目拟研究基于交叉克尔型非线性相互作用的量子操控及其在量子信息科学中的应用。这里的"交叉克尔型非线性"（CKN）主要包括：（1）两个光场模式之间的交叉克尔非线性相互作用；（2）原子与腔场的色散（大失谐）相互作用等。我们将利用这几种相互作用来研究（a）量子态（如单光子态、相干叠加态、量子纠缠态等）的制备、变换、传输和测量；（b）量子逻辑门（如宇称门、控制非门、控制位相门等）和量子中继器的设计。通过研究，提出若干种利用CKN操控量子态的方案；设计若干种基于CKN的量子逻辑门和量子中继器，为未来的量子计算和量子通信提供一些具有参考价值的方案。

量子信息科学（包括量子计算和量子通信等）因其重要的科学意义和诱人的应用前景而成为当前非常活跃的研究领域。而量子体系及其量子态的操控（包括量子态的制备、传输、以及探测等过程中的变换、操纵、和控制等）在量子信息处理中起着十分重要的作用。本项目除研究了基于交叉克尔型非线性相互作用的量子操控及其在量子信息科学中的应用外，根据学科的发展，还研究了基于腔量子电动力学系统、超导电路量子电动力学系统、半导体量子点系统、囚禁离子系统、冷原子系统等的量子信息处理。具体来讲，研究了基于这些物理系统的（a）量子态（主要是纠缠态）的制备、变换、传输和测量；（b）量子逻辑门（如宇称门、控制非门、控制位相门等）的设计。通过研究，提出了若干种操控量子态的方案；设计了若干种量子逻辑门。这些研究成果对未来的量子计算和量子通信有一定的参考价值。