由多个光学微腔通过最近邻相互作用将各个单腔联系起来的耦合腔 qed系统不仅可以实现原子与光子的强耦合，还可以空间拓展把光子从特定方向准确的导引到目标位置，实现与远程系统的集成耦合，同时能够使飞行量子比特和静止量子比特互相转化。它作为一个高度可控的物理系统为模拟量子多体问题提供了一个很好的测试平台，是当前量子多体物理、量子模拟和量子信息领域的前沿研究热点。本项目主要的研究内容集中在是耦合腔系统中光子的受控传输特性及其相关基本物理问题。首先，我们提出了一个基于耦合腔链的单光子量子路由器的物理实现方案。把一个梯形三能级原子嵌入到两条腔链的交叉耦合腔中，让该原子与单光子相互作用，然后利用离散坐标散射方程计算出单光子的散射系数，通过量子通道之间的转移系数与调控参数之间的关系来研究耦合腔系统中的单光子输运特性。结果发现当单光子从半无穷长腔链入射时其转移系数最大可以达到1，而从无穷长腔链入射时最大只能达到0.5，表明从半无穷长腔链入射的模型，可以完美地实现单光子层面的量子路由器。其次，我们在常规的耦合腔系统中，掺入杂质，再考虑非线性项和周期外场驱动，通过对两个光子的动力学解析运算和数值模拟，研究了两光子的(退)局域化行为，探索了操纵和控制光子运动的新方法，结果表明系统参数和初始条件会极大地影响两光子的(退)局域化效应。接着，我们在耦合腔-bec系统中发现了当偶极相互作用比较强时，尤其当bec出现旋子激发模时，适当提升温度会增加非马尔可夫度。上述研究结果为实现分布式量子计算和量子网络提供了基本思路和理论指导，对认识和利用原子与光场相互作用原理、开发新型的单光子量子器件、探索耦合腔qed系统的量子信息的有效操控具有重要意义。
