冷原子在腔中的超辐射，量子相扩散，混沌和纠缠

自从1954年提出以来，人们已经研究了Dicke模型在热力学极限 和理想腔 的解。但是它在有限N（原子数）和实际有耗散腔中的全新物理过程和实验测量还是一个空白，叶在这个报告中将研究这些基本问题。叶首先提出了能实现超辐射的几个实验方案，然后他将研究如下几个只能在有限N才能体现的全新物理现象：在U(1)和U(2) Dicke模型下的阿贝尔和非阿贝尔量子相扩散，在Z2 Dicke模型下的量子混沌及这些新的物理过程的奇特实验结果。他还将发展一套简单和有效场论方法来计算光子和原子的纠缠熵，当考虑到腔的耗散时，他将研究如何通过实验测量腔外遗漏光子的多种特性：例如光子能谱，相位和光子压缩谱，透射谱，光子统计和双光子关联来反映腔内光子的动力学过程。鉴于最近国外和山西大学几个实验组实现了冷原子和热原子在光腔和微腔中强耦合的实验结果，报告中的理论研究将指导不久将来的实验实现超辐射态及量子计算和精密测量中运用。

项目负责人发起并推进了强关联量子光学。两个实验系统是（1）电子空穴双层半导体结构 ，(2) 光或微腔中的原子或量子比特。..负责人也研究了自旋轨道耦合系统中的量子相变。..负责人的研究方向涉及到物理学的多个领域：冷原子，量子光学，凝聚态物理，量子信息和量子场论。