耦合腔量子信息与量子模拟的理论研究

腔场与原子的相互作用是量子光学的重要研究内容，由腔构成的一维或二维耦合腔是最近兴起的新的研究领域。我们知道，源于固体材料的多体强关联相互作用，由于微观性、难以操控的特点，使得实验操纵和观察这种多体相互作用非常困难，于是出现了具有可操控性的人造结构。由耦合腔组成的腔链是进行量子信息传输的很好载体，又是易于调控的人造量子模拟器。本项目计划研究这一系统的高自旋实现、量子相变调控、量子信息过程操作等问题，为在这一系统中实现量子信息传输、观测量子相变提供理论支持。

腔场与原子的相互作用是量子光学的重要研究内容，由腔构成的一维或二维耦合腔是一个重要的量子信息载体和量子模拟器，它一方面是进行量子信息传输的很好载体，另一方面这种具有可操控性的人造结构，能够辅助我们认识源于固体材料的多体强关联相互作用，是易于调控的人造量子模拟器。本项目围绕耦合腔组成的腔链，我们重点开展了（1）耦合腔中等效自旋链的模拟， （2）耦合腔链中量子相变与光子禁闭的研究，（3）耦合腔链量子信息传输、门操作等量子信息过程的研究，（4）腔光力系统中原子作用研究，其中1，2，3均为原项目计划书的内容，在开展上述三个方面研究的同时，我们对于腔光机械系统产生了兴趣，重点研究了原子的参与对于腔光力学系统的影响，这一部分内容依然围绕腔QED系统，是项目计划书的微调。. 在上述方面总计完成SCI论文25篇，已经发表论文20篇，接受论文1篇，正在评审论文4篇。其中Phys. Rev.A 3篇，其余多数论文发表在J. Phys. B，Opt. Commu., Eur. Phys. J. D，J. Mod. Opt.等量子光学、量子信息相关方向重要期刊。. 受本项目资助已经毕业博士生4人,联合指导博士后出站1人，他们中2人已获国家自然基金青年项目，1人博士后在读，目前在读博士生7人（含留学生1人，在职博士3人），硕士生4人