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基于腔QED的纠缠态制备及量子信息处理的任务书
任务书
一、任务背景
量子信息科学是在量子力学理论的基础上，利用量子态的特性进行信息存储、传输和处理的一门新兴学科。在量子信息处理中，最重要的任务之一是实现量子态的制备和操作。其中，纠缠态是量子信息科学的核心，因为它具有可观测到的纠缠性质，能够实现超越经典信息资源的共振传输和量子计算等前沿研究。腔量子电动力学(cavityQED)作为一种弱耦合量子体系，通过将原子与一光学腔中的光场相互作用，可以有效地实现纠缠态的制备和操作。因此，基于腔QED的纠缠态制备及量子信息处理是当前一个热门的研究领域。
二、任务目标
本任务的主要目标是：
1.了解腔量子电动力学的基础原理及其在纠缠态制备和量子信息处理中的应用，掌握与其相关的物理概念和数学工具。
2.综述现有的相关研究，分析其特点、优缺点，并提出自己的研究思路和方向。
3.设计基于腔量子电动力学的纠缠态制备及量子信息处理实验，对实验进行模拟和分析，得出性能评价指标和可行性分析，并和实验结果进行比较和分析。
三、任务内容
1.腔量子电动力学基础原理与应用
1.1光和原子的相互作用
1.2受限光学腔与量子光学效应
1.3腔增强原子自发辐射
1.4实现基于腔QED的纠缠态制备与操作
1.5量子态的传输与存储
2.相关研究综述和分析
2.1国内外研究现状
2.2基于腔QED的纠缠态制备并保持
2.3腔QED与原子囚禁
2.4腔QED与量子计算
3.基于腔量子电动力学的纠缠态制备及量子信息处理的实验设计
3.1实验方案设计
3.2数值模拟和分析
3.3性能评价指标和可行性分析
3.4实验结果分析与对比
四、任务要求
1.熟练掌握腔量子电动力学领域的专业知识，理解相关物理概念和数学工具。
2.深入了解国内外最新研究进展，分析优缺点，提出自己的研究思路和方向。
3.能够设计并模拟基于腔量子电动力学的纠缠态制备及量子信息处理实验，提出性能评价指标和可行性分析，并与实验结果进行比较和分析。
4.具备较强的科研实验能力和科学研究思维能力，具有良好的英文听、说、读、写能力。
五、参考文献
1.JaewanKim,AlexeyV.Gorshkov,andMikhailD.Lukin.NondestructivePhotonDetectionBasedonRydbergBlockade.Phys.Rev.Lett.118,053602(2017)
2.Y.Lin,Y.C.Liu,Z.W.Wangetal.ProposedschemesforentanglementdistributionenhancementandBell-statemeasurementinacavityQEDnetwork,NewJ.Phys.19,083039(2017).
3.T.Shi,Y.H.Zhou,S.X.Yuetal.Implementingnon-localquantumgatesviacavityassistedQED,Optik164,289-295(2018).
4.L.M.Liang,H.L.Lv,L.Zhouetal.Realizationofdynamiccircuitsfornon-reciprocalquantumnon-demolitionmeasurementwithsingleatomincavityQED.Optik164,289-295(2018).
6.S.M.Zhao,J.Wang,L.Zhouetal.QuantumstategenerationandswapbasedoncavityQED,Optik,139,32-37(2017).