概述
腔量子電動力腔量子電動力學，（Cavity-QED），是旨在研究受限在特定空間中的原子（離子）與光場作用的量子行為，在原子與腔場作用達到一定程度以後，光子和原子相互影響變得很強烈，從而導致一系列新的效應，比如原子自發輻射反轉、量子糾纏、非經典光場等。腔量子電動力學描述了在共振腔中某一物質系統與電磁場之間的相干耦合。通過利用高品質的共振腔，在實驗上可以實現原子和光場的強耦合，在強耦合情況下原子在從腔場泄露出來之前，與單模光場多次發生單光子交換。
研究背景
隨著光子晶體和量子點等領域的技術快速發展，基於這些固體材料的微型腔和腔QED吸引了眾多科研小組的興趣，用這一類微尺度的腔QED方案，設計可用於量子信息處理或者其他量子光學實驗的量子系統。
利用原子冷卻手段控制原子（離子），腔QED在量子物理研究中受到人們的廣泛關注，在各種微型光量子器件、量子信息科學等具有重要套用價值，在此基礎上利用低損耗微腔實現光場與原子的作用，並研究特定條件下原子的輻射特性、單光子源的產生以及光場與原子糾纏等。
光學微腔中原子之自發輻射與自由空間中原子的自發輻射有著重要的不同，腔能夠控制腔內原子的自發輻射,使自發輻射得到抑制或增強，並有可能使自發輻射成為一個可逆過程，由此發展起來的腔量子電動力學能夠闡述腔場與原子的相互作用。
形成過程
腔量子電動力學腔量子電動力學描述了在共振腔中某一物質系統與電磁場之間的相干耦合，通過利用高品質的共振腔，在實驗上可以實現原子和光場的強耦合，在強耦合情況下，原子在從腔場泄露出來之前，與單模光場多次發生單光子交換，根據與原子相互作用的腔模的頻率的不同，存在著光腔量子電動力學和微腔量子電動力學．原子腔量子電動力學系統提供了一個很好的進行量子信息處理的實驗平台。
它在集成性能上不具備優勢，為了滿足量子信息處理的要求，真正達到規模化，集成化的控制，我們必須考慮固體量子系統，電路量子電動力學系統就是腔量子電動力學的原理在固態領域的實現，在電路量子電動力學中，用超導量子比特來充當人工原子，用一維超導傳輸線共振器來充當微波腔場，與自然原子不同，人工原子的性質可以人為地設計和調控。
由於超導量子比特包含很多原子，它的有效偶極矩比鹼金屬原子和里德堡原子大很多，而且一維傳輸線模體積小，因此即使固態環境的干擾作用強，超導電路與腔的強耦合也可以實現。
特點套用
我們研究最近受到關注的開放腔QED系統，開放腔是指沒有完全封閉的腔，從而它可以輸入輸出光子，這種系統的特點是它可用光子攜帶信息，因為光子不容易退相干而且能快速傳播，所以用這樣的系統信息處理，可行性比較大，效率也可以很高。
腔量子電動力學腔量子電動力學也可以作為光學器件在光學試驗等其他領域中得到套用，系統可以用來研製單光子水平的光學開關，微尺度的分束器以及干涉儀等，這些器件在組成量子邏輯門，產生量子干涉和製備糾纏態等量子信息領域中的套用。
根據與原子相互作用的腔模的頻率的不同，存在著光腔量子電動力學和微腔量子電動力學。原子腔量子電動力學系統提供了一個很好的進行量子信息處理的實驗平台，但它在集成性能上不具備優勢。為了滿足量子信息處理的要求，真正達到規模化、集成化的控制。
電路量子電動力學系統就是腔量子電動力學的原理在固態領域的實現，在電路量子電動力學中，我們用超導量子比特來充當人工原子，用一維超導傳輸線共振器來充當微波腔場。與自然原子不同，人工原子的性質可以人為地設計和調控。
由於超導量子比特包含很多原子，它的有效偶極矩比鹼金屬原子和里德堡原子大很多，而且一維傳輸線模體積小，因此即使固態環境的干擾作用強，導電路與腔的強耦合也是可以實現的，我們可以觀察到單個人工原子和單個微波光子的相互作用，利用電路量子電動力學可以探究到原子腔量子電動力學不能探究到的新領域。
