拓扑物态与量子计算的光物理调控：

探索量子物质中的拓扑序是当今物理学中最吸引人的研究领域之一。基于近年来光场调控技术的重大发展，为拓扑物态的调控及量子计算的实现提供了理想的物理实现平台。为了探索这个课题我们搭建了相关实验平台，关于这个课题可以参考我们近期的一些工作：

Y. Zhang, S. Li, Y. Xu, R. Tian, M. Zhang, H. Li, H. Gao, M.Suhail Zubairy, F. Li and B. Liu “Non-chiral non-Bloch invariants and topological phase diagram in non-unitary quantum dynamics without chiral symmetry”，Phys. Rev. Lett.  134, 113603.

S. Li, M. Liu, Y. Zhang, R. Tian,  M. Arzamasovs and B Liu, "Anomalous symmetry-protected blockade of the skin effect in one-dimensional non-Hermitian lattice systems", Phys. Rev. A 110, 042208. 

量子光学与量子信息的理论与实现：

光子作为信息载体，可以方便地将量子信息编码在偏振、频率等自由度上，因此以参量下转换光子为量子物理研究载体的光学体系，为探究量子物理基本现象、量子信息等应用提供了一个优良的平台。为了探索这个课题我们搭建了相关实验平台，关于这个课题可以参考我们近期的一些工作：

M. Zhang, Y. Zhang, S. Li, Y. Li, Y. Wei, T. Rui, T. Wu, H. Shi, H. Gao, F. Li and B. Liu “Observation of Non-Hermitian Bulk-Boundary Correspondence in Nonchiral Nonunitary Quantum Dynamics of Single Photons”，Phys. Rev. Lett.  135, 213601.

Y. Zhang, X. Che, Y. Wei, R. Tian, Y. Li, M. Zhang, S. Li and B Liu, "Experimental investigation of the uncertainty relation in pre- and postselected systems", Phys. Rev. A 111, 063705. 

光晶格中的轨道物理：

随着近年来，冷原子物理实验技术上的长足发展，超冷玻色或费米原子气体为探索新奇量子效应提供了一个崭新的平台。相较于固体材料，超冷原子量子气体具有更强的可操控性。特别是人工光晶格在冷原子体系中的实现，为模拟固体材料以及探索人工合成材料的研究奠定了基础。随着在光晶格中轨道自由度的操控技术的日趋成熟，轨道物理的研究逐渐成为冷原子物理中兴新的研究热点之一。可操控的轨道自由度将为在人工轨道材料中探索新奇量子效应提供前所未有的可能性。关于这个课题可以参考最近我们的一些工作：

B. Liu, P. Zhang H. Gao and F. Li "Chiral Orbital Magnetism of p-Orbital Bosons in Optical Lattices",  Phys. Rev. Lett. 121, 015303;

​​​​​​B. Liu, X. Li, R. Hulet and W. V. Liu "Detecting π-phase superfluids with p-wave symmetry in a quasi-1D optical lattice",  Phys. Rev. A 94, 031602(R).

 

长程相互作用的多体效应：

对于具有长程相互作用的量子多体系统的研究，一直是凝聚态物理研究中的重要课题之一。随着近几年，超冷偶极气体实验研究上的迅速发展，它为研究具有长程相互作用的量子多体系统构建了一个全新的平台。关于这个课题的讨论可以参考我们最近的一些工作：

B. Liu, X. Li, L. Yin, and W. V. Liu "Weyl superfluidity in a three-dimensional dipolar Fermi gas", Phys. Rev. Lett. 114, 045302;

B. Liu and L. Yin "Correlation energy of a homogeneous dipolar Fermi gas", Phys. Rev. A 84, 053603.

 

 

拓扑量子计算：

新型拓扑超导或超流体有望推动实现拓扑量子计算，解决量子计算机面临的主要挑战—“退相干”问题。超冷量子气体的优良可控性，为在人工材料中探索构建新型拓扑超导或超流态提供了一个全新的平台。关于这个课题的讨论可以参考我们最近的一些工作：

B. Liu, X. Li, B. Wu and W. V. Liu "Chiral superfluidity with p-wave symmetry from an interacting s-wave atomic Fermi gas", Nat. Commun.  5:5064;    

B. Liu and L. Yin "Topological px+ipy superfluid phase of a dipolar Fermi gas in a 2D optical lattice", Phys. Rev. A 86, 031603(R).

仪器设备：

           半导体激光器                                             单光子探测器                                                 多通道符合计数器