[00105539]基于耦合微腔系統的量子通信器件研究
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技術詳細介紹
該項目為國家自然科學基金資助面上項目（項目批準號：61471050）。
該項目研究了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。在實際系統中，由于兩者的相互作用較弱，很難實現對于量子比特的有效控制，因此需要依賴于光學微腔系統來實現光場的增強。主要研究內容如下：
1. 首先針對光學微腔系統的有效操控問題：研究了復合微腔結構中光力學和光磁學模式的物理機制及調控機理、模式變換方法，以及微腔中光學邊帶及頻率梳的產生過程；通過利用光學微腔與量子比特的耦合系統，在量子信息中的應用方面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方案。
2. 在基于光學微腔系統的量子器件實現方面：研究設計了基于微腔系統的超靈敏度質量傳感器、微納粒子傳感器件，基于微腔與氮空位色心耦合系統實現了單光子的量子路由器。3.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；并在此基礎上完成了等增益介質的微芯圓環腔和微球腔的制備，實驗實現了增益離子亞穩態壽命的精確測量。
這些研究為后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。
