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隨著固態器件朝著低維、小尺度方向快速發展，信息處理單元將會很快縮小至原子尺度量級,基本量子特性—量子相干性在信息的存儲、傳遞和處理過程中起著核心的作用。要實現真正意義上的量子信息處理，首先必須解決量子比特系統的可拓展性問題，固態量子系統在解決這一問題方面具有天然的優勢。在固態量子信息領域，量子電子體系與光子之間的量子相干信息交換是量子信息處理和傳播的關鍵所在。然而,固態量子系統中的退相干效應比較嚴重，在信息交換與保留的時間尺度維持量子系統中的量子相干態是主要的挑戰。克服這一挑戰的關鍵就是在固態系統中實現光子與量子電子體系的強相互作用，在強相互作用區，不僅可以調控電子的量子態性質，還可調控光子的量子態性質以及非線性光學效應。因此，本項目擬解決的若干關鍵科學與技術問題如下：
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