探索合适的量子体系作为信息寄存、处理的物理载体---量子比特，是实现量子信息处理、量子计算的最重要的问题之一。我们基于多种量子体系，如原子系统、腔-原子QED系统、玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）、超导量子电路、介观微纳结构系统、生物系统等，致力于对量子相干和纠缠特性的物理机制、量子算法和仿真方法进行深入研究。

1. 基于原子和腔相干耦合体系，研究光场压缩态、双模纠缠、多模纠缠态等量子态的制备、量子态的传递以及制备非经典相关光源、实现负折射介质、量子逻辑门、可扩展量子计算、量子网络的原理及实验方案；

                                     图1 原子-腔耦合体系示意图

2. 基于固态量子体系，研究利用一维耦合腔波导、金刚石氮-空穴色心量子点与球型介质微腔耦合体系固态腔QED系统、超导量子电路和腔QED相干系统、微纳结构相干体系实现量子纠缠态、量子信息传送和量子逻辑门的理论方案，为实现固态量子计算提供理论基础。

3. 基于玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）和自然生物体系，研究多种量子模型中的量子效应及其应用。基于BEC体系，研究两模多体玻色系统、超冷原子-分子转化系统、光学微腔与BEC耦合系统的量子Berry相和经典Hannay角，量子相变的Berry曲率信号、以及基态Berry相在相变临界点的奇异跳变行为；基于自然生物体系，研究光合作用等生物体系在分子尺度下量子相干性、量子纠缠的存在及其演化，探索量子效应对光能吸收和传递效率等生物功能的影响；

4. 基于一般的量子体系，提出了一系列模拟分子体系及一些物理体系的量子仿真算法，探讨如何获得这些体系的基态及激发态的本征能量和本征态的问题，提高算法的成功概率。