利用Magnus展开方法研究了单个激光脉冲驱动的三能级非对称双量子点系统从基态到间接激子态的相干布居转移。通过对量子系统的时间演化幺正算符进行一阶Magnus展开，解析得到非旋转波近似条件下实现非对称双量子点系统完全布居转移的脉冲面积条件，并通过数值求解含时薛定谔方程进行数值模拟验证。通过比较高斯脉冲、多周期余弦式脉冲和单周期余弦式脉冲等三类不同形状的脉冲在实现布居转移中的效果发现，只要满足脉冲面积条件，不同形状的脉冲都可以实现完全布居转移，从而揭示了布居转移过程中光场振幅的物理意义。对三类脉冲方案的鲁棒性的分析发现，单周期余弦式脉冲在抵抗激光脉冲参数的不稳定性和退相干效应的影响方面要优于高斯脉冲和多周期余弦式脉冲。该研究为实验研究光场精准调控非对称量子点系统的量子态提供了重要理论依据，在量子光学和量子信息科学领域具有重要研究价值。

利用含时波包法研究并首次量化了强飞秒泵浦-探测激光场中泵浦场强、泵浦波长和脉宽对三态梯型K2分子态布居数的影响。泵浦场强、 泵浦波长和脉宽影响Rabi振荡,导致电子态布居数的周期性变化。量化场参数对激发态布居数的影响表明变化频率随着泵浦场强和脉宽的增大而变化。 结果为实验上实现分子的光控制和进一步研究K2分子的动力学性质提供了重要参考。

为了实现红外飞秒脉冲的整形及调控, 采用4f系统相位控制技术, 实验搭建了脉冲整形装置, 并利用整形脉冲对铷原子体系中激发双重态间的相干布居转移进行操控。结果表明, 控制抽运脉冲的附加相位, 可实现双重态中上激发态的饱和布居, 通过修改附加相位函数可将上、下激发态的布居数反转。整形脉冲同样适用于其它的原子和分子系统的相干布居转移的操控。

采用龙格-库塔算法对激光与半导体双量子阱系统相互作用的密度矩阵方程进行数值求解，研究了不对称半导体双量子阱系统中电子布居转移的相干控制。研究表明，调节激光场强和脉冲时间延迟可控制两个下能级间的粒子数转移；利用激光场相对相位可精确地控制布居转移几率。这些结果在相干叠加态制备、量子纠缠和量子信息处理等领域具有潜在的应用价值。

采用拟谱法和劈裂算符法，数值模拟了脉冲激光场与氢原子系统相互作用液化过程。当输入激光场为正弦波形式时，氢原子电子的拉比振荡波形为正弦波; 当输入激光场为调幅场时，其拉比振荡波形为方波，但 存在较严重的布居泄露;当对氢原子外加限制势时，在保证拉比振荡为方波的前提下，可以通过降低激光场的强度来减少布居泄露， 达到完全布居传输的目的。

虑在外界激光脉冲控制下的含近简并能级多能级系统的量子动力学,该多能级系统模型包括了 一个基态和多个激发态,其中假设基态与各个激发态之间都存在跃迁。 研究了不同激光脉冲场控制下的基态到近简并多能级激发态的布居转移。研究表明,在脉冲激光很短时, 所考虑的多能级系统可以约化为一个二能级系统,并得到了在激光脉冲为多频弱场和单频强场时有效二能 级系统参数的近似解析公式。以上结果可以推广到有多组近简并能级的多能级系统,用来鉴别有效控制维数, 简化设计系统的控制策略。

在分析了相邻耦合自旋链后,提出了一种求解使量子信息在链中完美传输的耦合强度的方法, 并用Groebner基分析的方法得到了耦合强度的所有解析解。该方法同样适用于求解脉冲激光驱动的多 能级量子链系统量子态完美操控的控制参数问题。该结果可以用来分析自旋链量子信息的完美传输和多 能级量子链态完美操控的解结构和寻找有优化性质的参数特解。

文章研究用非匹配高斯脉冲实现四能级准Λ型系统中的相干布居转移。从密度矩阵方程出发,对四个态的布居数随时间的演化进行了数值模拟。模拟结果表明,泵浦光场的拉比频率强度和失谐量对布居转移率的影响和探测光场、耦合光场的拉比频率强度及失谐量对布居转移率的影响不同;自发辐射诱导相干(SGC)对布居转移率的影响不大。但当它们选取适当参数的时候,基态的布居几乎可以全部被转移到目标态能级。

受激拉曼绝热通道(STIRAP)为我们提供了一种有效转移原子与分子中电子布居的方法。采用数值方法系统地分析了不同的四能级系统在受激拉曼迁移过程中电子布居的转移情况，计算了各种系统处于双光子共振和共振失谐时的转移率，并且讨论了在不同情况下第四能级对转移率的影响。计算结果表明，对于许多原子或分子系统，获得高的转移率所必须满足的条件是非常严格的，而有些四能级系统根本就不能获得高的转移率。

利用缀饰原子方法研究了激光同位素分离涉及的一个四能级系统的布居转移过程，发现了类似于三能级系统的布居囚禁态。在此基础上分析了光泵浦过程的布居囚禁现象，提出一种能够利用基态布居及亚稳态热布居的高效率光泵浦方法并以分离铀原子为例说明该方法的优越性。