固态量子系统中单光子相干操控和光学非线性的理论研究

项目名称： 固态量子系统中单光子相干操控和光学非线性的理论研究

项目编号： No.11347001

项目类型： 专项基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 贾文志

作者单位： 西南交通大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 固态量子系统具有良好的可集成性、可控制性，易规模化，低能耗等优点，具有诱人的应用前景。研究固态量子系统在单光子水平上光与物质相互作用的相干控制，在光量子计算，量子信息处理等领域具有重要意义。本申报项目将研究在包括电路量子电动力学系统，波导-原子强耦合系统，新一代固态光力系统为代表的固态量子系统中，利用光与物质的强相互作用，进行单光子传输的相干操控，产生单光子水平上的光学非线性。我们将致力于利用固态系统的高度可调性，易于用外场控制等特点，提高现有方案的效率，以及发展适用于单光子强耦合条件下新的理论方法。对这些问题的研究, 对理论上进一步深入理解光与物质的强相互作用，固态单光子量子器件的研制，以及现有量子信息处理和存储方案的优化等方面均具有重要的意义。

中文关键词： 量子光学；固态量子器件；腔光力学；超导量子电路；光学非线性

英文摘要： Solid-state quantum systems, owing to their integratability, controllability, scalability, low energy consumption，have attractive applications. To study coherent control of strong interaction between light and matter at single-photon level in solid-state quantum system, has important significance in optical quantum computation and quantum information processing. In our project, we will investigate coherent controlling single-photon transport and generating optical nonlinearity at single-photon level, utilizing strong light-matter interaction in solid-state quantum system. These solid-state systems mainly include circuit quantum electrodynamics system, strong-coupling waveguide-atom system and new-generation solid-state optomechanical system. We will concentrate on improving efficiency of existing scheme and developing new theoretical method under single-photon strong coupling regime using highly tunability and controllability of solid-state system. To study these problems has important significance in improving our understanding on light-matter interaction, developing solid-state single-photon quantum device, and optimizing existing scheme of quantum information processing and storage.

英文关键词： quantum optics；solid state quantum device；cavity optomechanics；superconducting quantum circuits；optical nonlinearity