介绍了一种简单的激光器频率锁定方法,该方法直接将多路激光器频率锁定到波长计。为了测量激光频率的锁定效果,当频率锁定时,利用参考于氢钟的飞秒光梳测量其频率。研究结果表明:锁定到波长计的548 nm光纤激光器的频率抖动在1 MHz以内,阿仑方差在20 s时可达到5×10 ^-11;397 nm和866 nm可调谐半导体激光器的频率抖动在±5 MHz以内,长期漂移速度小于2 MHz/h。

研究了驻波场中囚禁离子的Wigner-Yanase偏态信息并得到了其恢复周期,发现此周期与离子布居数反转的恢复时间相同。对解析解与数值模拟进行分析,发现 Wigner-Yanase偏态信息的恢复时间随Lamb-Dicke参数的增大而减小,随离子平均振动声子数的增大而增大；当离子质心从驻波场波节移向波腹时, Wigner-Yanase偏态 信息的恢复时间变长。从理论上证明了囚禁离子振动态处于相干态时离子初始偏态信息恒为1/2,分析了离子与驻波激光场之间的量子纠缠特性。

为了研究非线性对囚禁离子沿两个正交方向的振动模式之间的互相关函数的影响, 采用理论分析和数值计算相结合的方法, 对单个2维三能级囚禁离子与两个经典驻波激光相互作用的非线性双光子Jaynes-Cummings模型进行了严格求解, 并对囚禁离子沿两个正交方向的振动模式之间的互相关函数进行了数值分析。结果表明,当初始平均量子数较小时, 反关联效应随Lamb-Dicke参量的增大先是增强然后减弱, 但是关联效应却随Lamb-Dicke参量的增大一直增强。随着初始平均量子数的增大, 反关联效应会减弱直至消失;表征非线性效应的Lamb-Dicke参量和初始振动运动平均量子数对交叉关联有明显的影响。

提出了一个实现两离子量子逻辑门的简单方案。本方案使用了两个囚禁于线性阱的三能级离子。本方案不使用振动模作为数据总线,仅需要激光与离子的单个相互作用,因而相互作用时间变短,这点从退相干的角度看是很重要的,而且本方案对振动模的加热不敏感。

提出了一个利用热囚禁离子来实现两人量子囚徒困境的方案。用双色激光同时照射两个离子，振荡模处于虚激发状态，所以系统对热场不敏感。此外，由于量子博弈中基本的逻辑门可以直接构造，方案相对简单。

我们提出了一个简单的方法产生N个囚禁离子的GHZ态.在这个方法中,初始时处于相同态的N个两能级离子被囚禁在一个线性阱中,同时被两束均匀的经典激光照射.这个方法对振动模的加热不敏感,从退相干的观点来看这点很重要.

解析地分析了在囚禁离子中由热库导致量子退相干的控制问题,提出了一个基于热库调制的抑制退相干的一般方法.热库的调制可利用外加的光场与离子相互作用来实现.应用这个方法,适当地选择热库调制参数,可以有效消除量子退相干.计算表明:在高的调制频率下,用这个机制来抑制退相干的效果与宇称激励机制相似.宇称激励机制不仅要求外场是±π脉冲而且要求脉冲既快又强,而热库调制机制仅要求外场频率足够高,因此,热库调制机制优于宇称激励机制.

基于囚禁离子与驻波激光场相互作用,应用驻波光场的相位调制的方法,我们提出了一种制备离子振动压缩态的新方法.研究了压缩振幅与调制振幅的关系.我们发现:适当选择调制振幅,可把离子制备在最佳压缩振动态上,并且它们的产生伴随着自发辐射的相消.提出了一种实验构想,并进行了讨论.

对单个囚禁离子在热库作用下的退相干的控制问题进行了研究.本文提出的控制方法是基于消除自由哈密顿技术和脉冲重聚技术的结合.前者是利用一个经典大失谐激光场作用于囚禁离子来实现的,而后者是利用一系列的激光π脉冲来实现的.解析与数值表明,应用这种控制方法可以有效消除量子退相干且比纯粹应用脉冲重聚技术要好.

本文提出了一个在分别囚禁于不同离子阱中的两个离子间实现几率量子隐形传态的简单方案,Alice对离子1和离子2的内态进行联合测量并通过经典通道告诉Bob测量结果,Bob利用一束经典驻波场激光与离子3相互作用并控制相互作用的时间就能够在离子3上最佳几率地重现离子1的初始内态.