1、量子信息學是近年來受到廣泛關注的新興學科，它匯集了基礎物理學中量子力學的研究和信息技術的演進發(fā)展，不僅開拓了經(jīng)典信息技術領域，也對量子力學的探索產(chǎn)生了重要的推動作用。量子計算作為量子信息中的研究方向之一，能夠通過量子力學的基本原理解決經(jīng)典計算機無法或難以解決的算法問題，將會產(chǎn)生深遠的影響。為了能夠在物理體系上實現(xiàn)有效的量子態(tài)的操控，實現(xiàn)量子計算，眾多的結(jié)構(gòu)方案被提出，其中基于腔量子電動力學的思路，由于可以提供一個近乎理想的進行量子態(tài)操控

2、的平臺，而且適合小型化和集成化，因而具有很好的發(fā)展前景?；谶@個動因，本文以量子計算的物理實現(xiàn)為目標，圍繞腔量子電動力學，展開一系列相關的工作。
　　 現(xiàn)代微細加工技術的發(fā)展，以及材料制備手段的進步，為腔量子電動力學同時提供了所需要的兩方面要素。前者促生了具有微小尺度的介質(zhì)微腔，而其中基于回音壁模式的光學微腔因為其極高的品質(zhì)因數(shù)和很小的模式體積，最具有吸引力。后者則導致了量子點這種人造原子體系的出現(xiàn)，其參數(shù)的可控性及優(yōu)良的物理特

3、征使之在應用上廣受關注。為了以回音壁模式光學微腔和量子點構(gòu)成探索腔量子電動力學效應的平臺，我們分別在以上兩個分支方向開展研究，并結(jié)合兩者，探索了腔量子電動力學的相關效應。本文就主要介紹了在上述方面所取得的成果。
　　 在回音壁模式光學微腔方面，我們通過自行發(fā)展的一套相關設備和制備方法，制作出了基于硅基芯片的微盤型光學微腔，并且能通過后續(xù)的處理手段，形成具有獨特結(jié)構(gòu)的微芯圓環(huán)光學微腔，達到了很高的品質(zhì)因數(shù)和很小的模式體積。這兩種類

4、型的平面結(jié)構(gòu)的光學微腔，可以產(chǎn)生很強的Purcell效應，為腔量子電動力學的進一步實驗研究提供了高品質(zhì)的載體。
　　 另一方面，我們發(fā)現(xiàn)回音壁模式的光學微腔自身也存在著很多新穎的物理現(xiàn)象，由于其特別的性能，很多原先非常微弱的現(xiàn)象會在這種微腔中得到顯著增強，比如材料產(chǎn)生的Rayleigh散射。由此我們深入探索了散射導致的模式耦合現(xiàn)象，并且直接通過實驗手段獲得了腔內(nèi)模式耦合強度。通過對微腔自身的研究，也加深了對微腔與量子點耦合體系的

5、認識。
　　 單就量子點而言，它已經(jīng)包含了豐富的內(nèi)容值得加以研究，而為了實現(xiàn)量子點在腔量子電動力學中的應用，單個量子點的發(fā)光過程更值得關注。因此，在我們的工作中，分別對量子點的單光子發(fā)射、量子點的熒光衰減過程、量子點熒光的某些特殊效應、以及用以直接調(diào)制量子點發(fā)光過程的方法，進行了相關的實驗研究。獲得的結(jié)果對于進一步在我們的實驗中應用量子點提供了參考。
　　 我們將回音壁模式光學微腔和量子點相結(jié)合，構(gòu)成了研究二能級結(jié)構(gòu)與光

6、場相互耦合的體系。在實驗上觀察到微腔對于量子點發(fā)光可以產(chǎn)生直接的影響，通過Purcell效應，能夠?qū)е铝孔狱c的熒光光譜受到明顯調(diào)制。同時我們借助近場耦合器件，還實現(xiàn)了微腔對量子點的可控耦合，相關的實驗技術也為實現(xiàn)微腔對單個量子點的可控的Purcell效應創(chuàng)造了條件。
　　 文中所介紹的我們所開展的實驗工作，已經(jīng)證明回音壁模式光學微腔和量子點耦合的體系在腔量子電動力學的實驗中具有發(fā)展?jié)摿Γ麄儶毺氐男再|(zhì)既可以單獨發(fā)展，用于相關工程