量子光学是应用辐射的量子理论研究光辐射的产生、相干统计性质、传输、检测以及光与物质相互作用中的基础物理问题的一门学科。《光物理研究前沿系列：量子光学研究前沿》收录了光量子计算，冷原子量子光学，量子通信，单原子腔QED，微光力学等前沿专题。

　　《光物理研究前沿系列：量子光学研究前沿》：
　　虽然上述4个实验仅仅是简单地证明了即使不采用量子逻辑操作，也能利用量子系统实现有用的计算，但它们对光量子计算研究的影响无疑是深远的。目前各国科学家都在致力于实现更大光子数的玻色采样。理论研究表明，随着N的增大，当进行玻色采样实验的光子数达到20左右的时候，基于光学系统的玻色采样将很有可能是第一个能从真正意义上打败经典计算机的“量子计算机”。
　　1.5.2拓扑量子纠错实验
　　量子计算机由于其超越经典计算机极限的强大并行运算能力，已成为21世纪量子物理学家们梦寐以求的目标。然而，学术界公认的长期困扰其物理实现的最大问题——“消相干效应”（由于量子计算机不可避免地与环境耦合而产生的各种噪声从而使计算过程产生各种错误），一直没有得到很好的解决。为了克服这个难题，需要发展量子纠错技术。阈值理论作为量子纠错理论中最重要的结果，阐述了在量子计算机中，对于每个门都会以P概率发生错误的情况下，如果P小于某个阈值Pc，那么就有可能实现任意长、任意精确的量子计算。但是大多数高容错阈值（10—4～10—2）的量子容错计算都要求粒子间的长程强相互作用，因此在实验上很难实现，而仅需要局域相互作用的容错量子计算方案又通常对应于很低的容错阈值。对于传统的基于二维晶格量子比特和最近邻逻辑门的级联编码，目前所知的最高容错阈值为2.02×10—5。
　　在这样的二维晶格中，进行基于簇态拓扑量子计算的理论框架下的拓扑量子纠错是非常有优势的。该方案利用了三维（3D）簇态的拓扑性质，它本身具有一种对错误有很强鲁棒性的结构，使得我们可以通过局域测量来实现量子计算，并且同时实现纠错。通过把主动纠错和拓扑方法结合起来，可以得到高达0.7%～1.1％的容错阈值和高达24.9％的容失阈值。拓扑量子纠错方案大大降低了对操作精度的要求，达到了现有实验技术可以实现的水平。为了进行实用化的拓扑量子计算，我们需要构建一个具有更多量子比特的拓扑簇态。
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1 光量子计算／姚星灿 陈增兵潘建伟
1.1 引言
1.2 量子算法
1.2.1 Shor量子算法
1.2.2 Grover搜索算法
1.2.3 量子仿真算法
1.3 光量子计算理论基础
1.3.1 基本的量子门
1.3.2 基于量子隐形传态的量子计算
1.3.3 KLM方案
1.3.4 单向量子计算
1.3.5 光量子计算中的错误
1.4 光量子比特的制备和相干操纵
1.4.1 光量子比特的制备
1.4.2 光量子比特的相干操纵
1.4.3 光量子态的测量
1.5 光量子计算最新进展
1.5.1 玻色采样实验
1.5.2 拓扑量子纠错实验
1.5.3 盲量子计算实验实现
1.5.4 Shor算法的光学实现
1.5.5 基于簇态的单向量子计算实验
1.5.6 基于“非簇态”的单向量子计算
1.5.7 求解线性方程组实验
参考文献

2 量子与原子光学新进展／张卫平等
2.1 引言
2.2 腔光力学
2.2.1 光的力学效应
2.2.2 基于腔结构的光力学
2.2.3 腔光力学与弱力测量
2.2.4 量子区域的腔光力学
2.2.5 总结和展望
2.3 超冷里德伯原子与光相互作用
2.3.1 里德伯原子简介
2.3.2 光与原子的相互作用
2.3.3 里德伯原子的偶极阻塞效应
2.3.4 里德伯原子的应用
2.4 自旋轨道量子气体与规范势
2.4.1 自旋轨道耦合
2.4.2 人造规范势
2.4.3 自旋轨道耦合量子气体
2.4.4 自旋轨道耦合与安德森局域化
2.5 相位测量与量子噪声
2.5.1 相位测量
2.5.2 马赫一曾德（Mach-Zehnder）干涉仪的相位测量
2.5.3 量子效应增强的相位测量
2.5.4 总结与展望
2.6 二维磁光阱与预报式单光子源
2.6.1 二维磁光阱
2.6.2 提高光学深度
2.6.3 可控预报式单光子源
2.6.4 窄线宽时域波函数可控的单光子
2.6.5 应用
2.7 拉曼散射中的量子关联
2.7.1 原子系综中的拉曼散射
2.7.2 原子合作自旋激发
2.7.3 合作自旋激发-光子关联
2.7.4 自旋激发一光子操控的应用
2.8 光量子关联干涉仪
参考文献

3 腔量子电动力学与单原子操控／张天才 李 刚
3.1 腔量子电动力学：真空及其与原子的作用
3.2 腔量子电动力学的基本原理和处理方法
3.2.1 箱子中的电磁场
3.2.2 封闭箱子中光与原子的作用：从半经典到全量子，从封小空间到无穷大自由空间（无穷大箱子）
3.2.3 开放腔系统中光与原子的作用
3.2.4 真实的腔一原子系统：从大系统到小系统，从弱耦合到强耦合
3.2.5 小结
3.3 腔量子电动力学的基本实验技术和方法
3.3.1 中性原子操控技术
3.3.2 微光学腔的构建、测量与控制技术
3.3.3 单粒子测量技术
3.3.4 小结
3.4 腔量子电动力学的发展历史、现状和未来
3.4.1 历史回顾
3.4.2 实验进展
3.4.3 未来发展
参考文献

4 微腔光机械系统及其拓展应用／朱卡的 李金金何 炜
4.1 绪论
4.1.1 光学谐振腔的研究背景
4.1.2 微米（纳米）机电系统的研究背景
4.1.3 腔光力学系统的研究背景
4.2 微腔光机械系统
4.2.1 理论模型
4.2.2 微腔光机械系统中的常规模式分裂
4.2.3 微腔光机械系统中的快慢光现象
4.2.4 微腔光机械系统中的全光克尔开关
4.2.5 微腔光机械系统中的存光现象
4.3 广义腔光机械系统
4.3.1 广义腔光机械系统模型
4.3.2 最小的广义腔光机械系统——量子点
4.3.3 基于碳纳米管的广义腔光机械系统
4.3.4 其他广义腔光机械系统
参考文献
索引