优质项目名称基于光与冷原子的量子物理和量子信息首席科学家.docx

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优质项目名称基于光与冷原子的量子物理和量子信息首席科学家

项目名称：

基于光与冷原子量子物理和量子信息

首席科学家：

潘建伟中华人民共和国科学技术大学

起止年限：

.1至.8

依托部门：

中华人民共和国科学院

二、预期目的

1.总体目的：

项目总体目的是瞄准国内将来信息技术和社会发展重大需求，开展量子物理和量子信息领域基本性、战略性和前瞻性摸索研究和核心技术攻关，为国内在将来国际战略竞争中抢占核心技术制高点打下夯实基本，为国内在量子物理和量子信息及有关领域发展提供战略性建议，协调和推动国内在该领域研究和发展；培养和造就从事量子物理和量子信息研究高档专门人才。

通过本项目诸多科研课题独立又互相交叉进一步研究，预期在多光子纠缠制备和应用研究，纠缠光子和原子系综交互界面可升级量子存储和量子中继器研究，超冷原子量子调控研究，和光-冷原子量子信息解决有关理论研究等方面做出某些原创性有重要意义处在国际领先水平成果，并在若干方面将研究成果转化为可预期具备市场价值产品。

这将为构筑具备国内自主知识产权量子调控技术科学基本，以及推动国内量子物理和量子信息实用化做出重要贡献。

本项目预测将在量子物理与量子信息等研究领域内刊登高质量学术论文数十篇、出版专著2-3部、申请5-10项创造专利、组织高水平国内外学术会议、培养30名左右先进人才，从而凝聚和培养一支高素质从事量子物理和量子信息科学技术研究科研队伍，建立在学术上具备重要国际影响科研基地，提高国内在这一前沿交叉领域国际竞争能力，在量子物理和量子信息有关研究领域内继续保持国际领先地位。

2.五年预期目的:

（1）实验实现八光子纠缠产生和基于纠缠单向量子计算；

（2）实现基于纠缠光子干涉器件、量子计算器件研制；

（3）将纠缠光子存储到冷原子系综中，实验实现窄带纠缠光子与量子存储器接口；

（4）延长冷原子系综量子存储寿命到100毫秒数量级，摸索更贴近实用量子中继器；

（5）实验实现光阱中玻色-爱因斯坦凝聚，产生等效规范势场；

（6）开发光晶格中单原子辨别和定位技术，摸索对单原子操控技术；

（7）摸索冷原子在空心光子晶体光纤中与光场互相作用特性，开展一维量子光学体系中光子费米化研究；

（8）在理论上建立运用光子和冷原子进行量子物理和量子信息研究一系列物理模型及相应算法和设计，实现对有关实验理论指引。

三、研究方案

1.学术思路：

本项目筹划以光子与冷原子为重要研究对象，开展量子物理与量子信息等领域一系列核心问题，核心技术以及面向应用研究工作。

在中华人民共和国科学技术大学科研团队业已获得系列量子物理与量子信息理论、实验及有关应用研究成果基本上，本项目将结合当今先进激光技术，信息技术和电子学技术，充分发挥多学科交叉互补、实验理论紧密结合优势，开展对光子和冷原子操控各个核心环节、核心技术攻关，系统性地理论研究量子物理与量子信息基本原理与应用，实验实现更多光子更多自由度纠缠和基于多纠缠光子量子计算演示，研发基于光子与原子相干操控和量子存储技术可实用化量子中继器，发展超冷原子制备和操控技术和量子仿真应用。

最后在上述研究基本上，本项目开展实现将为中华人民共和国构筑具备自主知识产权量子信息技术科学基本，为推动中华人民共和国量子信息实用化做出重要贡献。

2.技术途径：

在多光子纠缠态制备及其在量子信息中应用方面，本项目筹划在既有技术基本上，着力于提高单光子收集效率与探测效率，结合高维光子纠缠度应用来实现多光子多自由度量子比特迅速高精度操控。

以此为基本，系统地研究上述体系在量子精密测量，量子计算，新颖量子基本检测等方面能力，为其应用于量子信息解决提供重要根据。

进一步，把这些已经搭建实验体系整合成为功能化小型化量子实验器件，运用于量子精密测量原理演示、新型量子计算模式验证以及重要基本物理问题研究。

在光子与冷原子量子存储方面，进一步研究量子存储退相干机制和损耗机制；在理论指引下，实验上采用激光、磁场控制等各种途径提高冷原子光学厚度，抑制退相干和原子损耗，增大光子与原子耦合强度以期提高冷原子系综量子存储寿命和量子态读出效率。

在应用研究方面，咱们将优化单个量子存储器性能，提高其稳定性和效率；开发多单元量子存储器件；与多光子纠缠技术结合起来，将纠缠光子操控和冷原子操控统一联接起来，为将来实用型量子中继器开发奠定基本。

在超冷原子量子调控方面，以玻色-爱因斯坦凝聚为基本，依托中华人民共和国科学技术大学科研团队已具备光子操控和原子操控技术，通过激光、磁场和超冷原子耦合，实现对超冷原子量子态精密操控和调节，为量子仿真凝聚态物理现象打下基本。

进一步，开发光晶格中单格点辨别以及单原子操纵技术，对光晶格格点中单个原子进行相干操控。

同步通过研究原子与光子之间互相作用，摸索运用空心光子晶体光纤中原子和光子进行量子存储，量子仿真技术可行性，为此后多用途量子器件开发打下基本。

3.创新点与特色：

本项目中所选取研究内容，都是针对量子物理和量子信息中广泛受到关注、具备重要应用前景核心科学问题。

其中每个问题解决，都具备重要科学意义和应用前景。

这个过程中发展起来技术不但在量子物理和量子信息领域中很重要，并且可以广泛应用于原子物理，光学和凝聚态物理等领域产生众多交叉学科研究中。

因而，本项目成功将是具备重大价值科技进展。

（1）在研究对象上，咱们采用光子和冷原子作为重要研究和量子调控对象。

光和原子系统优势互补是本项目一大特色。

光子是抱负量子信息载体，具备传播迅捷、性能稳定、易于进行相干操作等一系列长处。

量子信息学十余年来发展，光子始终是研究者们有力工具，有关技术已相称成熟。

原子是当前量子信息抱负存储介质，在量子物理和量子信息技术中可以弥补单纯操作光子局限性。

此外，冷原子体系也成为量子调控重点。

原子操控技术发展和推广将应用于更大领域中，产生更多学科交叉。

（2）从研究手段上，依托已有雄厚实验技术，运用经验丰富研究成员借鉴和吸取当前先进技术，是本项目完毕重要保证。

在多光子纠缠方面，本项目筹划发展高效率光子收集系统和探测器，高稳定性单光子干涉Sagnac环等核心器件，进行更多光子纠缠研究，发展量子信息解决和量子计算新技术。

在光和冷原子量子存储和量子中继器研究方面，科研团队将从克服量子退相干目的出发，结合暗磁光阱、蓝失谐光偶极阱、“钟态”原子和光学腔等新开发技术，提高量子存储品质，并发展多信息存储介质，开发更加贴近于实用量子中继器技术。

在运用超冷原子进行量子调控方面，科研团队将结合超冷原子获取和操控技术、光晶格技术、Feshbach共振技术，和最新发展单原子辨别与定位技术、空心光子晶体光纤装载原子技术，有效开展具备咱们自己特色量子仿真，量子调控研究工作，进一步摸索量子物理学奥秘。

（3）从研究办法上，注重实验与理论紧密结合。

理论计算与实验分析将始终贯穿于每一种课题、每一项研究工作中。

这种密切结合，即可以保证理论上掌握基于光和冷原子量子调控实现各个环节条件、揭示实际可行技术途径和发展具备原创性量子物理和量子信息新技术，又可以在实验上将各种技术手段有机集成迅速有效运用到各种物理问题研究和摸索当中。

因而，形成理论和实验互相增进、多学科和多技术手段交叉良好研究氛围和机制，将为本项目预期目的完美实现创造必要和可靠条件。

4.获得重大突破可行性分析：

各课题组在多光子纠缠，冷原子量子存储及其有关理论已开展了近年研究，已有较好研究基本，开展了广泛进一步国际学术交流和科技合伙，培养和创立了完整研究梯队，获得了一系列国际领先研究成果。

完备研究队伍、雄厚技术储备、成熟科研实验平台和广泛国际合伙等方面为本项目进一步进一步研究奠定了良好基本。

通过几种课题组继续发展和紧密结合，本项目极有也许在更多光子纠缠产生和应用、基于光子和原子互相作用新型量子存储和量子中继器开发、超冷原子量子调控以及贯穿其中机理研究和解决办法等方面获得一批重大突破和科技进展。

5．项目组织形式：

项目将参照“973”项目规定实行，实行首席科学家负责制，成立以首席科学家为组长项目执行机构，把握学术方向，协调解决关于问题，每年召集1-2次项目学术研讨会，推动项目顺利实行；成立战略研究小组，瞄准国际最新研究前沿，为总体目的实现提供信息指引；成立顾问组，聘请资深专家作为项目顾问，对项目进展提出征询意见。

6.课题设立思路：

以光学系统、冷原子系综、以及它们之间量子界面为重要研究对象，针对量子信息解决、计算、及仿真等量子调控各个核心环节，摸索宏观新颖量子现象也许微观物理机制及数值计算办法，设计和发展基于各种科学原理实验体系和理论方案，开发满足可扩展、可升级、规模化、集成化、小型化、实用化等规定核心技术，研制量子信息解决中量子态制备、存储、操纵、测量等模块核心器件和集成系统。

在中华人民共和国科学技术大学科研团队业已获得研究成果和技术基本上，结合当今先进激光技术，信息技术和电子学技术，充分发挥多学科交叉互补优势，针对量子信息科技进行系统全面摸索和研发。

科研项目课题合理规划，实验与理论紧密结合，科研人员统筹安排密切合伙，将保证本项目顺利实行和完毕。

在保证项目系统性基本上，依照项目预期目的和详细实验对象侧重点差别，设立如下4个研究课题：

多光子量子纠缠制备、操纵和应用；光与冷原子量子存储和量子中继器研究；超冷原子量子调控及其应用；光和冷原子量子调控理论研究。

7.课题间有机联系、与项目预期目的关系：

上面这些课题，既有各自特点，又有密切融合交叉。

课题之间密切关联可粗略地概括为如下几点。

第一，四个课题都紧扣整个项目总目的，即致力于研发量子信息解决及有关量子调控实用化所需求核心器件、核心技术，摸索与之有关物理机制。

第二，在各种实验系统中，由于光和冷原子系综各自优越性及它们互补性，同步考虑到中华人民共和国科学技术大学量子信息领域完整科研团队已经积累雄厚技术和丰富经验，课题研究对象聚焦于光学系统和冷原子系综，以及它们结合。

各课题自成系统，各有侧重，互相独立，又互有关联，理论上互相印证，技术上互相支撑。

第三，理论与实验研究分工明确，又紧密合伙。

量子现象理论阐述和实验验证，量子信息方案设计和物理实现，共同为整个研究项目最后目的服务。

课题1以光学系统为研究对象，研制小型化高效率多光子纠缠器件、高效率光子收集器和探测器、以及超纠缠态制备手段；同步摸索这些技术和器件在量子信息解决、高精度测量、量子力学基本检测等方向应用。

课题2以光和冷原子接口为重要研究对象，应用窄带纠缠源、电磁诱导透明、光晶格和暗磁光阱技术等，进行可拓展可升级量子存储和量子中继器研制。

课题3以超冷原子和光晶格为重要研究对象，应用Fesbach共振技术对光晶格中原子间互相作用进行调控，对量子相变、规范场产生、一维空心光纤内光子费米化等重要现象进行量子仿真；同步，对光晶格中单原子辨别和定位（singleatomaddressing）等有重要作用核心技术进行开发。

课题4运用课题研究骨干不同科研背景和理论优势，环绕实验需求及量子信息解决前瞻性课题，为前三个课题组提供理论指引、协助和配合，发展一套能高效模仿光晶格仿真系统数值算法等。

课题1、2、3各自发展出实验技术将可以被其他实验课题有效借鉴和应用，它们研究也将为课题4理论研究提供新内容。

而课题4研究成果又能为课题1、2、3实验研究揭示实际可行技术途径。

在核心器件研制和核心技术开发同步，本项目4个课题也非常注重量子力学和量子信息学前瞻性课题摸索和研究。

这样研究筹划目的是争取让本研究团队长期保持甚至进一步提高在国际上地位。

8.各课题详细信息如下：

课题1：

多光子量子纠缠制备、操纵和应用

研究目的：

通过对本课题研究，应掌握相应光学系统中量子比特性质，找到有效扩展量子比特办法，发展出高效率光子收集系统，完毕更多光子和更多量子比特实验实现。

并且基于这些光子纠缠态进行量子高精度测量和量子计算，为论证光学量子计算等方案可行性和可扩展性提供理论和实验根据。

同步通过课题实行带动国际交流和人才培养，为国内此后在光学量子计算前沿研究上奠定人才基本。

研究内容：

（1）多光子纠缠态和超纠缠态制备、高效率光子收集和探测等核心器件研制。

在当前六光子纠缠态制备技术基本上，研制高效率光子收集器和探测器，进一步制备七、八，甚至更多光子纠缠源和那些在量子计算和量子模仿中具备重要地位纠缠态，如多光子GHZ态，簇（cluster）态，以及无退相干态（DFS，decoherence-freestate）；运用光子极化、途径等多自由度，发展超纠缠态制备手段，实验实现十至二十量子比特纠缠。

（2）纠缠光子在高精度测量、量子计算、及量子基本检测应用研究。

在制备纠缠态基本上，运用纠缠态德布罗意波长与光子数成反比性质，进行超越典型极限高精度测量研究；运用高维纠缠态拓扑性质，进行拓扑纠错码、基于簇态和非簇态单向量子计算等理论方案实验演示；运用特定构造簇态几何性质，实验实现拓扑量子比特；运用高维纠缠态进行渐次关闭漏洞类空间隔非定域性检查和其他新颖量子基本检查实验。

经费比例：

32%

承担单位：

中华人民共和国科学技术大学

课题负责人：

潘建伟

学术骨干：

陈腾云、梁昊、王坚、江晓

课题2：

光与冷原子量子存储和量子中继器研究

研究目的：

高性能量子存储器将不但为实用化量子通信提供基本单元，同步也将是可升级量子计算机不可少构成某些。

本课题重要研究目的如下：

1）开发基于EIT多原子系综存储单元，实现可以直接存储任意未知量子态通用量子存储器；并基于此技术实现参量下转换纠缠光子源直接存储，为概率光子纠缠源提供量子存储接口。

2）在蓝失谐光阱和光晶格协助下，大幅提高量子存储器寿命；同步，借助于原子和光学腔耦合技术，提高光子态与原子集体态之间高效率转化。

3）通过开展基于原子系综量子存储器应用研究，实现光纤连接两团原子系综间量子隐形传态，提高异地原子间纠缠品质和产生效率，获取单向量子计算与量子存储器融合技术。

研究内容：

（1）窄带纠缠光存储器研制。

开发矩形磁光阱技术，囚禁高密度雪茄形Rb87原子系综以产生大光学厚度量子存储介质；在冷原子团中建立两套基于EIT机制存储单元，分别用来存储单光子极化态两个正交极化模，结合高精度锁相技术实现通用量子存储器；运用腔增强光参量下转换办法，制备适合于量子存储单模窄带极化纠缠光子源；实现将量子纠缠相干地存入冷原子系综中并可控地和高保真度地读出。

（2）长寿命量子存储器及其读写接口研制。

实现暗磁光阱，有效获得高密度冷原子系综；磁光阱中束缚原子，通过进一步冷却到亚多普勒温度；把暗磁光阱中冷原子向蓝失谐偶极光阱传播，研究如何在蓝失谐偶极光阱中获得适当原子数目、长囚禁时间、低散射率和小光频移效应；研究写光、读光和原子系综空间模式匹配及其对原子集体激发态读出效率影响；研究原子钟态能级和原子温度对存储寿命影响；研究冷原子光晶格Mott绝缘态，有效抑制原子运动带来自旋波退相干；研究环型共振腔中冷原子耦合机制，开发锁定腔长技术，同步实现量子存储器长存储寿命和高读出效率。

（3）基于原子系综量子存储器应用研究。

运用原子系综产生光与原子纠缠态，摸索实现远距离光纤连接两团原子间量子隐形传态；研究如何运用量子反馈技术和长寿命光与原子纠缠态来提高纠缠互换成功概率，进而提高异地原子纠缠态制备效率；在实现异地原子团间拟定性纠缠态制备基本上，运用四团原子系综进行纠缠纯化研究，提高异地间纠缠品质；运用长寿命光与原子纠缠，结合自由空间量子通讯技术，研究远距离光与原子纠缠态分发技术；依照已有理论工作，开展多节点多级次量子中继器可行性研究；实验上制备光与原子间量子簇态，摸索基于量子存储单向量子计算技术。

经费比例：

27%

承担单位：

中华人民共和国科学技术大学

课题负责人：

苑震生

学术骨干：

陈增兵、金革、徐春凯

课题3：

超冷原子量子调控及其应用

研究目的：

实验上获得玻色-爱因斯坦凝聚并运用光晶格技术，获得BEC超流态到Mott绝缘态相变；通过BEC与光和磁场互相耦合，在光偶极势阱中产生规范场；摸索规范场仿真凝聚态物理中某些现象。

通过光晶格系统中量子操纵基本办法，发展精准有效单原子操纵调控技术，开发实现晶格内两两原子纠缠量子比特门技术。

并对相应光晶格超冷原子系统在单原子操纵技术下进行量子计算特性积累知识，为论证光晶格量子计算以及量子模仿方案可行性和可扩展性提供理论和实验根据。

开展光子调控研究，将冷原子装载入空心光纤，摸索冷原子在空心光子晶体光纤中与量子光场互相作用特性，开展一维量子光学体系中光子费米化研究。

同步通过课题实行带动国际交流和人才培养，为国内此后在运用超冷原子进行量子计算以及量子仿真前沿研究上奠定人才基本。

研究内容：

（1）运用光阱和光晶格中BEC产生规范势场。

建立玻色-爱因斯坦凝聚实验装臵，获得玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），并运用光晶格技术，实现BEC超流态到Mott绝缘态相变。

运用BEC与光和磁场互相作用，在光偶极阱和光晶格中构造规范势场研究，并对两者产生机制进行比较，为此后运用超冷原子进行量子霍尔效应等方面量子仿真奠定基本。

（2）光晶格中单原子辨别和定位技术摸索。

在光晶格调控BEC技术基本上，开发光晶格中单格点辨别成像系统和单原子操纵核心技术，并开发两维超晶格技术，将原子装载到两维超晶格中，摸索模仿四体互相作用也许性，并进一步摸索任意子产生。

（3）运用一维冷原子和光场进行量子调控摸索。

将超冷原子装载到空心光子晶体光纤中，形成一维量子光学系统。

运用光子和原子互相作用和EIT原理，进行新型量子存储器件前瞻性摸索和研究。

运用原子各种能级，在一维体系中引入光子之间互相作用，进行一维量子光学系统中有互相作用玻色子费米化等量子仿真研究。

经费比例：

30%

承担单位：

中华人民共和国科学技术大学、浙江大学

课题负责人：

陈帅

学术骨干：

陈启瑾、郑坚、颜波、单旭

课题4：

光和冷原子量子调控理论研究

研究目的：

通过对基于不同科学原理量子信息解决及量子计算理论方案及其优劣性进一步研究，摸索各方案实验实现也许性，并开发更加优化实验方案。

研究量子存储各种物理机制，设计更高品质量子中继器方案。

对光晶格量子仿真系统进行场论研究，并发展相应高效蒙特卡洛算法。

设计新颖量子基本检测实验方案，摸索量子力学弱测量理论普通数学形式及其应用。

挖掘量子纠错码深层数学机制。

综上所述，与实验紧密结合，为前三个课题组提供理论指引和配合，并且对量子信息前瞻性或基本性物理问题进行进一步研究。

本课题实行，将通过密切国际国内交流，同步将吸引先进高年级本科生和研究生参加，为国内此后在量子信息解决有关理论方面奠定人才基本。

研究内容：

（1）可拓展可升级量子信息解决及量子计算实验系统及实验方案研究。

对基于拓扑性质量子纠错码、簇态及非簇态单向量子计算、制备超纠缠等实验方案进行进一步研究并摸索进行实验实现也许性。

（2）量子存储及退相干物理机制研究。

进一步研究基于光和冷原子系综量子存储物理机制，特别是基于电磁诱导透明（EIT）技术量子存储，及相应退相干机制，开发可升级量子中继器方案。

（3）量子场论和光晶格仿真系统理论研究和高效数值算法设计。

对光晶格仿真系统量子相变行为进行保角场理论（conformalfieldtheory）刻画。

应用在算法设计方面积累丰富经验，从数据库构造、物理系统蕴含对称性、不同算法中巧妙技巧结合、以及深层数学机制，发展和设计能模仿量子场论和光晶格仿真系统高效量子蒙特卡洛算法，特别是基于蠕虫类更新算法和能克服费米系统符号问题图像蒙特卡洛算法。

（4）弱测量理论应用及量子纠错码数学机制研究。

研究量子力学弱测量理论在普通状况下数学形式，以及其运用先选取和后选取对信号放大原理，摸索在光学和冷原子系统实验实现。

研究量子纠错码普适数学机制，设计更加优化纠错码方案。

经费比例：

11%

承担单位：

中华人民共和国科学技术大学

课题负责人：

邓友金

学术骨干：

郁司夏、蒋一、刘乃乐、吴盛俊

四、年度筹划

1月—12月

研究内容：

搭建高功率激光系统，多探测器测量装置，设计多通道符合电子学系统。

优化两光子纠缠源亮度和对比度；采用不同带宽干涉滤波片优化光子干涉效果；采用不同纠缠相干拓扑构造，优化多光子纠缠保真度。

搭建激光器、真空腔，实现基于磁光阱冷原子装置,引入暗磁光阱技术，优化原子光学厚度和原子装载速率。

在冷原子团中建立两套基于EIT机制存储单元，分别用来存储单光子极化态两个正交极化模，结合高精度锁相技术实现通用量子存储器；运用腔增强光参量下转换办法，通过优化泵浦光脉冲长度，有效解除极化纠缠光子频率关联，制备适合于量子存储单模窄带极化纠缠光子源；实现将量子纠缠相干地存入冷原子系综中并可控地和高保真度地读出。

实现光阱中玻色-爱因斯坦凝聚；搭建Feshbach共振磁场和磁场控制装置；搭建光晶格实验装置和用于产生规范势阱激光、磁场装置。

设计单格点辨别本领光学成像系统；建立空心光子晶体光纤实验装置，尝试将冷原子装载进入光子晶体光纤。

对基于空间拓扑构造拓扑图态量子计算实验方案进行进一步分析，定量计算可升级对拓扑图态规定，图态对各种也许量子比特错误容忍度。

在有限光子纠缠对下，摸索运用超纠缠构造更复杂拓扑图态。

细致分析窄带纠缠光子对之间也许存在频率关联等。

对运用重力场以及磁场不均匀性在超冷原子系综产生规范场实验方案进行第一性原理数值模仿。

发展和设计持续虚时蠕虫算法。

进一步完善和发展量子力学弱测量理论，给出普通状况下弱测量理论完整数学表达形式。

预期目的：

实现最后计数30万对，保真度95%以上高亮度高保真度纠缠源；在此基本上，实现可见度80%四光子纠缠源；成功实现八光子GHZ纠缠态以及八光子消相干自由空间纠缠态实验制备。

暗磁光阱提高原子光学厚度，20以上；解除极化纠缠光子频率关联，并维持窄带纠缠光子带宽到10MHz量级；相干存储纠缠光子到微秒量级。

成功实验验证窄带纠缠源相干量子存储。

实现光阱中玻色-爱因斯坦凝聚，并将凝聚体装载到3维光晶格中；完毕单格点辨别光学成像系统设计；建成空心光子晶体光纤实验装置，装载冷原子光学厚度达到10。

构造当前实验技术能实现并且具备拓扑性质图态；为无频率关联窄带光子纠缠在冷原子系统量子存储实验实现提供详细参数；为阿贝尔等效规范场量子模仿实验实现建议合理实验方案；完毕持续虚时蠕虫算法代码编写；给出普通状况下弱测量理论完整数学表达形式。

1月—12月

研究内容：

通过操纵光子各种自由度摸索多光子多量子比特制备；研究多比特簇态和关联空间纠缠态制备；并摸索在其基本上实现单向量子计算中单比特量子门和多比特量子门实验实现；基于关联空间纠缠态实现小规模演示性量子算法；基于量子隐形传态CNOT门演示；基于多光子纠缠态实现用于单向量子计算拓扑量子比特。

通过使用两团由光纤连接原子系综，制备其中一团原子集体激发态，然后将制备原子任意量子态转化成光子态后隐形传态到此外那团远程原子；使用光学粘团技术进一步冷却磁光阱中冷原子达到亚多普勒温度，同步开发和优化蓝失谐偶极光阱，装载冷原子到蓝失谐偶极光阱，研究如何在光阱中获得适当原子数目、长囚禁时间、低散射率和小光频移效应，优化量子存储寿命和读出效率。

研究光晶格中冷原子超流态到Mott绝缘态相变，通过Feshbach共振调节原子之间互相作用强度，实验上观测由原子互相作用变化带来影响；定制单格点辨别光学系统，开始搭建具备单格点辨别能力光晶格实验系统；提高冷原子在空心光纤中光学厚度，研究冷原子在空心光纤中与激光互相作用特性。

依照实验室能制备多量子比特纠缠态以及相应噪声水平，设计能超越典型极限高精度测量实验方案；数值模仿和计算相应量子多体系统相图及详细相变行为，讨论这些系统在实验室超冷原子系统下详细行为，如光晶格特有势场下温度定义；进一步研究弱测量对薄弱信号放大作用，推导其对薄弱信号实现放大普通性原理；进一步研究克服费米系统符号问题核心因素，发展和设计图形蒙特卡洛算法。

预期目的：

实验实现十个