《基於耦合光學微腔體系的量子通信器件研究》是依託北京郵電大學，由王川擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於耦合光學微腔體系的量子通信器件研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王川
- 依託單位：北京郵電大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光學微腔與二能級原子耦合系統是實現量子信息處理過程的理想的體系。由於受到環境以及噪聲的影響，量子體系會出現退相干效應。本申請針對微腔與微腔耦合系統，以及微腔與原子的腔量子電動力學體系中有效耦合問題以及退相干問題。在理論上研究利用偶極阻塞效應，避錯編碼等方法實現主動的克服腔量子電動力學體系退相干過程；結合實際的物理系統，研究人工原子與微腔中光力學模式的有效相互作用以及量子態的操控方法，將其套用到量子邏輯門以及量子中繼系統；探索多個微腔耦合的動力學機制，以及非線性效應對耦合腔系統的影響，探索非線性微腔和原子耦合系統的新奇量子現象。在實驗上製備高Q值光學微球腔和光學微芯圓環腔，研究微腔之間的量子糾纏產生過程；實現摻雜增益介質微腔的濾波器, 探索實現基於微腔系統的存儲器等量子系統。以此闡明腔量子電動力學體系作為信息處理載體的優勢，以期為量子處理器的提供技術儲備。
結題摘要
光子和固態量子比特的相互作用具有很好的可操控性，因此光子和固態量子比特耦合系統在量子通信和量子計算中是理想的邏輯單元。但是光與物質的相互作用較弱，要提高其相互作用的效率則需要依賴於光學微腔系統增強光場。在項目研究中，首先針對光學微腔系統的有效操控問題，研究了光力學和光磁學模式的物理機制及調控機理、模式變換，微腔中光學邊帶及頻率梳的產生；在光學微腔與量子比特的耦合系統在量子信息中的套用方面，主要研究了系統的超糾纏態提取及分析，高維量子邏輯門的構建。其次，在基於光學微腔系統的量子器件實現方面，我們研究設計了基於微腔系統的超靈敏度質量感測器、微納粒子感測以及量子路由器等；第三，針對量子信息處理中的環境退相干以及光學模式控制問題，在實驗上完成了噪聲信道中的單光子比特避錯編碼，實現了光子比特在噪聲信道中的高保真度傳輸；完成了摻雜增益介質的光學微腔中的光學模式調控，並在此基礎上進行了原子亞穩態能級壽命的測量。這些研究為後續實現光學微腔與原子耦合體系的調控提供了理論思路和實驗積累。
