连续变量压缩态光场的制备在量子光学和量子信息科学领域具有重要的地位，连续变量多模压缩态光场在多维量子信息传输、量子计算以及高精细度测量等方面存在着潜力巨大的应用前景。本文介绍了该方面的研究现状和国际动态。

本文从无序能够抑制量子态的传输作为启发，验证了外加势垒的低穿透性，提出了利用外加移动势阱将量子态限制在势阱底部进行量子态传输的方案，并利用有限方势阱，余弦曲线势阱，V型势阱和抛物线曲线势阱进行了讨论和比较。可以将自旋链看做是与一定常衰减系数γ相关的衰减通道，并讨论了衰减系数和磁场强度的关系。在一定移动势阱条件下，可以得到很低的衰减系数，量子态能够进行较远距离的传输，并且在无序存在的情况下具有很强的稳定性。

利用超算符方法，通过对系统主方程以及矩阵元的求解，讨论了两个二能级原子与含Kerr介质腔色散相互作用系统中原子、光场、及复合系统的线性熵演化规律，结果表明强Kerr介质相互作用使两个原子的系统线性熵及光场线性熵产生复杂的震荡。

辐射场的非经典态在量子光学中占有十分重要的位置，在实践中有着非常广泛的应用背景，因此如何构造出各种各样的非经典态引起了越来越多的人的极大兴趣和重视。本文中，我们构造了辐射场的一类新的非经典态，称之为双模真空态与相干态的叠加态。我们对该态做了详细的数值计算以及量子统计性质的讨论。我们构造了双模真空态与相干态的叠加态的数学结构，讨论了它的准几率分布函数。数值计算结果表明，双模真空态与相干态的叠加态具有非常显著的非经典性质，因此双模真空态与相干态的叠加态是一类新的非经典光场态。

采用Lewenstein路径积分模型和准经典“三步”模型,计算了不同脉宽的超短脉冲高次谐波波谱。通过比较模型截止频率随载波包络相位的变化关系的差异,对辐射过程中的量子效应进行了研究。结果显示,随脉宽的减小,以上两种模型计算结果出现的偏离增加,谐波辐射中的量子效应愈加明显。当脉宽减小至0.5T (T为光学周期)时,准经典“三步”模型已不能用以解释Lewenstein模型的计算结果。

从Ⅱ类匹配倍频过程的半经典运动方程出发，讨论了阈值以下三共振Ⅱ类倍频过程中两个非简并基频光模为振幅压缩光场时产生的谐振倍频光场的量子起伏特性。通过对输入基频光场的振幅压缩调节来实现对倍频光场压缩度的控制。结果表明在这个系统中基频光场的量子起伏直接控制着倍频光场的量子起伏。这种以非线性过程实现的量子信息调控在量子通讯及量子网络中具有重要的意义。

近年来量子随机行走相关课题因其非经典的特性，已经成为越来越多科研人员的研究热点。这篇文章中我们回顾了一维经典随机行走和一维量子随机行走模型，并且在分析两种二维经典随机行走模型的基础上，我们构建二维量子随机行走模型。通过对随机行走者的位置分布标准差的计算，我们可以证明基于这种二维量子随机行走模型的算法优于其他上述随机行走。除此之外，我们提出一个利用线性光学方法的实验方案，实现这种二维量子随机行走模型。

文章提出一个在高品质腔中利用选择性相互作用制备Bell态和W态的方案。该方案通过参数的选择来严格控制囚禁原子和腔场之间的相互作用，在所需要的子空间里实现共振跃迁，而让原子的其它跃迁处于大失谐，从而可以绝热去除。因此，本方案可以有效抑制原子的自发辐射，而且不需要对腔中原子独立寻址，使其在实验上更容易实现。

研究了含三体相互作用的海森堡自旋链的能级和相应本征态的纠缠情况，详细分析了含有三个粒子的海森堡自旋链的纠缠，发现所有的纠缠态都为W态。给出三粒子海森堡自旋链在温度为零时的基态纠缠，发现反铁磁自旋链的基态不随各向异性、耦合强度等参数发生变化，铁磁自旋链的基态纠缠随各向异性因子和三自旋耦合项而改变。讨论了三比特自旋链在低温时的热纠缠，给出纠缠度表达式及其随温度、各向异性因子和耦合强度的变化关系。

本文研究了各向异性自旋12海森堡链中首尾粒子的纠缠动力学，其中外磁场和最近邻耦合是周期性调制的。在特定的外磁场调制频率和外磁场振幅下，将会出现纠缠共振。在某些特定频率下，最大纠缠可以在相当大的振幅范围内保持最大值。因此，可以通过外界磁场来调控纠缠。

初始纠缠的双原子中的一个原子与高Q腔中的单模光场发生相互作用，我们分析了在真空场、粒子数场及Kerr介质环境下两原子间的纠缠演化特性，发现在真空条件下两原子的纠缠有规则的作周期性变化；在粒子数场中两原子的纠缠度严重衰减，演化过程中达到最大纠缠的几率大大减少，且在一定时间段内纠缠消失，产生纠缠猝死现象，随着粒子数增加，纠缠猝死区域不断增加，对两原子的纠缠造成极大地破坏；但当系统在Kerr介质环境中发生相互作用时，发现能有效消除粒子数场中产生的纠缠猝死现象，在一定条件下能使两原子间的纠缠度在高值状态窄幅震荡。

为进一步开发新型光耦合器件，利用全矢量有限元法和平面波展开法分析了一种包层空气孔直径渐变的双芯光子晶体光纤，得到了其耦合长度、耦合系数以及色散系数随波长和结构参数的变化曲线。数值分析结果表明，与普通包层等空气孔结构光纤不同，此种结构的光子晶体光纤在一个极宽的波长范围内(0.4 μm～2.4 μm)耦合长度极短，耦合特性极强。当波长位于0.9 μm～2.0 μm之间时，具有近零超平坦色散特性。这种新型结构的双芯光子晶体光纤在光通信系统和光耦合器件的设计方面具有重要的应用价值。

在二维正三角晶格光子晶体的基础上，通过改变晶体的晶格基矢构造了一种全新的周期结构。该周期结构的最小周期单元不再是传统意义上的等边三角形，而是一种更为优化的斜三角形结构。利用平面波展开法理论模拟了二维斜三角晶格光子晶体完全带隙的情况，发现所设计结构的完全带隙宽度是二维正三角晶格光子晶体完全带隙宽度的4.32倍。分析了介质柱宽度，介质柱旋转角度以及相对介电常数对所构造结构的完全带隙的影响，所得结果对二维光子晶体的理论研究和实际应用有所帮助。为任意角度的二维光子晶体集成波导的研究和制作提供了理论基础。

本文实验研究了飞秒脉冲在不同零色散点光子晶体光纤中传输时产生超连续谱的现象。首先，我们通过非线性薛定谔方程理论计算了激光脉冲分别在正、负色散光子晶体光纤中传输时产生的超连续谱；计算结果表明在正色散光子晶体光纤产生的超连续谱远远大于在负色散中产生的超连续谱。其次，在实验上采用零色散点分别为800 nm、1 060 nm和 2 000 nm的光子晶体光纤，将脉宽为130 fs，中心波长800 nm，脉冲重复频率为80 MHz的脉冲输入这些光纤中产生超连续谱并研究其特性，实验结果表明光子晶体光纤的零色散点越小，在其中产生的超连续谱越宽越平坦。同时产生的超连续谱也与激光脉冲的能量和中心波长相关。

实验测量并比较了铯原子气室和吸收型中性衰减片对852.356 nm单色激光的吸收系数，以及两种介质吸收系数随入射光强变化的行为。对选择吸收和普遍吸收作了分析。采用单色光场与二能级原子系统相互作用的模型，就铯原子气室对852.356 nm共振光的吸收系数随入射光强的变化规律做了分析和拟合。