研究自发参量下转换（SPDC）系统在量子信息领域的应用。通过偏振态、动量、时间、路径等自由度编码量子比特，制备多光子/高维量子纠缠，实现量子信息处理器。
量子光学，量子信息，量子力学基本原理。为实验探索提供深刻洞见，推动量子科学从基础到应用的转化。
1982年，美国著名物理学家理查德·费曼提出利用量子体系实现通用计算的新奇想法。1985年，英国物理学家大卫·杜斯提出了量子图灵机模型。量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。具体实现量子计算机包括硬件和软件两个方面：硬件即选择何种物理体系实现量子态工程、普适量子逻辑门操作及量子测量；软件方面则是利用量子力学基本原理设计开发解决NP问题的量子算法，其优越性远超越经典算法，最重要的量子算法是针对NPC问题。
我们课题组从以上两个方面研究量子计算：硬件方面选择光子作为量子信息的载体，利用线性光学体系实现量子信息处理；软件方面利用量子行走设计开放新型量子算法。
量子行走在量子信息中有着广泛的应用，如利用量子行走开发针对无序数据库的搜寻算法，其携带信息的量子态的扩散速度与经典相比有二次方式的增长。我们课题组将量子行走作为一个在线性光学体系中易于实现的重要工具，工作分为两个层面：第一，用不同物理体系实现量子行走，研究量子行走的物理意义；第二，利用量子行走相较于经典的不可比拟的优势，将量子行走作为一个普适的量子信息处理平台，应用于量子模拟、量子测量和量子态工程等方面。
人类社会的发展进程从某种意义上讲就是测量技术不断发展进步的过程。由于经典的测量手段受到经典物理的限制，使得测量精度有着不可逾越的极限。近年来科研工作者提出利用量子特性来提高计量学的精度——量子计量学。量子的方法可以使人们以超越经典物理极限的精度实现某些物理学参量的测量。如何突破经典极限并向海森堡极限逼近，一直是活跃的研究方向。
我们课题组在这方面的工作分为两个方面：第一，实验上在线性光学体系中实现高精度的量子测量，包括投影测量、广义测量和量子弱测量等；第二，利用纠缠及量子反馈控制等方法在噪声信道中提高测量精度，突破经典极限。
1935年，爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出了著名的EPR佯谬，他们以量子力学基本原理为基础，推导出与经典理论中的定域实在论相矛盾的结论，对量子力学提出了质疑。除了定域实在性，量子力学还与经典的语境实在性相互矛盾，即量子力学中的关联具有互文性。量子关联是量子信息中最重要的资源，是量子信息与经典不同的根源，是实现一切量子信息处理过程的基础。
我们课题组也将量子关联作为重要的科研方向之一，工作分为两个层面：第一，利用量子关联实验验证量子力学基础理论；第二，量子关联的度量及其在量子信息处理中的应用。
coherent钛宝石激光器：高功率钛宝石飞秒激光器，用于产生超短脉冲，驱动非线性过程产生纠缠光子对，是量子光学实验的核心光源。
Carmel 激光器：高稳定性飞秒激光器，提供超短脉冲输出，用于驱动非线性过程产生纠缠光子对，是量子光学实验的核心光源。
单光子计数器：高性能雪崩光电二极管单光子探测模块，具备低噪声、高时间分辨率，用于量子光学实验中的光子计数和关联测量。
光纤飞秒脉冲激光器：稳定可靠的光纤飞秒激光源，为量子实验提供超短脉冲，可用于非线性频率转换和量子态制备。
Toptica激光器：高性能可调谐半导体激光器，提供窄线宽、稳定波长的激光输出，用于原子冷却、操控以及量子态制备等精密量子光学实验。
IDQ符合仪：高精度时间相关单光子计数与符合测量模块，用于测量光子对到达时间的关联，是量子纠缠源表征、量子通信实验的核心数据采集设备。
