超冷原子光晶格

• 超冷原子纠缠态的产生、测量及其在量子计算中的应用研究

在产生大量原子纠缠对的实验基础上，研究如何有效地连接这些纠缠对逐步产生10-粒子、20-粒子、50-粒子纠缠并在实验上测量其纠缠度，探索其在量子计算方面的应用。

• 基于特殊晶格结构及低维物理系统的量子模拟

结合研究过程中发展起来的高分辨量子气体显微镜、全息相位片投影、自旋依赖超晶格技术，实现如正方形、六角形、三角形、Kagome 晶格等任意形状的二维光晶格体系，研究多体系统中的量子涨落、拓扑量子态、晶格中的磁性等。

• 量子临界点附件量子模拟研究

当光晶格中的超冷原子处在超流-Mott 绝缘态相变临界点附近时，系统的关联长度发散，从“还原论”角度出发用传统的方法求解体系的哈密顿量将变得不可行，也就难于描述这一区域的多体量子行为，此处则需要 “呈展论”（emergence）的理论描述，这是微观物理与凝聚态物理交叉的区域，量子模拟方法可以用来描述此区域的物理行为。