量子信息和量子计算理论上可以提供绝对安全的保密通讯、巨量信息存储和超高速信息处理，量子纠缠是实现这些潜能的最重要的资源，然而由于量子系统与周围环境的耦合，量子纠缠非常的脆弱，极易消退，使得各种量子信息处理和量子计算过程实际上难以实现，因此制备量子纠缠态、保持纠缠特性、抑制退相干效应一直是量子信息和量子计算研究的核心问题。本项目深入系统的研究了由原子、量子超导电路、金刚石氮空穴（NV）色心与微腔构成的分布式量子电动力学（QED）系统中，压缩态、纠缠态的制备、量子态的传递、量子逻辑门的实现，以及退相干的物理机制等实现量子信息和量子计算的关键科学问题。

取得的主要的成果有：1.在量子计算方面，以N个原子的相干基态和最低激发态作为量子比特，提出了在空间上分离的两个原子团间实现完美的量子态传输、高度可靠的量子交换门、纠缠门和控制Z门的方案，量子操控的速度相比于单个原子情况提高N^(1/2)倍，各种非相干效应得到极大抑制，为实现分布式腔QED量子计算提供了坚实的理论基础；将量子工程、无消相干子空间以及几何量子计算结合在一起，提出了通过绝热操控人工压缩库实现两个比特间几何受控相位非门的方案，这一量子计算方法理论上可以完全避免由消相干和控制引入的误差，为实现高度可靠的量子计算提供了重要的理论基础。2.在退相干物理机制方面，求得了在热库和压缩库中两比特纠缠消失时间的解析表达式，发现纠缠的消失源自于初始纠缠态中的双激发分量，不包含双激发分量的纠缠态对周围环境的噪声具有更强的抵御能力，为保持量子纠缠提供了重要的理论基础；提出了在各向异性空间中利用原子自发辐射跃迁之间破坏性量子干涉抑制自发辐射的创新思想，为消除原子自发辐射导致的量子噪声提供了全新的方法。3.在量子纠缠态的产生和量子态的操控方面，基于量子工程的思想，提出通过建立量子计算比特与辅助比特间等效作用，利用辅助比特向量子库的快速弛豫，制备量子比特纠缠态的方法，将耗散作为资源加以利用，有效解决了固态量子系统中消相干时间相对较短的难题；提出了利用加减光子操作产生非高斯光场的方案，证明了所获得的非高斯态具有更高的EPR关联，为通过量子纠缠纯化提高量子纠缠度，实现高保真量子隐形传态提供了重要的资源；提出了利用量子超导线路与原子耦合系统中一维耦合腔波导进行量子态的传递方案，实现了量子态直接从第一个节点到所需的节点而不需要经过中间节点的传递，极大地提高了量子态的传输效率。项目先后得到10项国家自然科学基金和“国家重点基础研究发展计划（973）”项目的资助，在美国《Phys.Rev.A》等国际一流物理学术刊物上发表论文50余篇，总引用1000余次，SCI引用827次，SCI他引704次。其中，制备原子纠缠态和实现分布式量子计算的论文［Phys.Rev.A75(2007)012324］已被引用159次，SCI引用142次，SCI他引134次，根据WebofScience对2007年发表在美国物理学会主办的PRA期刊上论文引用统计，该论文在被引用最多的10篇论文中排名第四，入选ESI高引论文，并被中国科学技术信息研究所评为2007年度“中国百篇最具影响国际学术论文”；量子纠缠消退物理机制的研究论文［Phys.Rev.A75(2007)062336］已被引用131次，SCI引用114次，SCI他引111次，根据WebofScience对2007年发表在美国物理学会主办的PRA期刊上论文引用统计，该论文在被引用最多的10篇论文中排名第八。