激光冷却就是利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子的高新技术，这项技术是激光应用的一个新的重要发展方向。这一技术早期的主要目的是为了精确测量各种原子参数，用于高分辨率激光光谱和超高精度的量子频标（原子钟），后来成为实现原子玻色 - 爱因斯坦凝聚的关键实验方法。激光冷却原子分子并实现玻色 - 爱因斯坦凝聚是20世纪末物理学的重大进展，例如它促进了物理常数的精确测定和基本物理量的重新定义，利用激光冷却原子得到的铯原子喷泉频率标准，其精度达到10-15。近二十年来就有4次诺贝尔物理奖（1997年、2001年、2005年、2012年）授予了激光冷却原子和精密测量领域相关的科学家。超冷原子具有独特的量子力学波动性、宏观量子相干性以及人工可调控性。作为物理学中全新的量子物质，它已成为当前量子物理的一个重要国际前沿方向。这种量子物质形态，不仅是从宏观角度研究微观机制的不可多得的人造量子体系，而且将量子信息、量子计算、原子分子物理、光物理、凝聚态物理、统计物理、核物理、黑洞和早期宇宙等学科有机地结合起来。

光学量子计算主要包括三个部分：量子光源、线性光学网络、单光子探测。其中，非经典、非线性的量子光源是其中最关键和最具有挑战的部分。最基本的量子光源包括单光子源、双光子纠缠源。虽然，在过去的20多年，国际上诸多研究组对各种体系的量子光源进行了长期的探索，但是都未能满足可扩展光学量子计算的需求。其难点在于，光学量子计算需要同时满足高纯度、高效率和高全同性的单光子源器件，以及满足上述性能基础上的另外具有高纠缠保真度的双光子源器件。利用半导体InGaAs量子点，我们发展了脉冲共振荧光激发方法，解决了单光子源的确定性产生和高全同性这两个基本问题。进一步，通过单量子点和椭圆微腔的确定性耦合，以及发展双色共振激发方法，实现了单极化、高效率，并同时具备高纯度和高全同性的单光子源。利用宽带微腔耦合的量子点，我们发展了同时具备高效率和高全同性的双光子纠缠源。在此基础上，我们演示了12个光子“波色取样”量子模拟，在60维空间实现了等效70余个量子比特的操纵，在运算速度方面不断逼近经典计算能力。

超快激光一般是指脉冲宽度小于10ps的超短脉冲激光，与物质相互作用呈现与连续波激光和物质相互作用不同的新规律，如强烈的非线性、高度局域性，使之成为一种超精细特种制造技术，适用于各种材料，对于透明介质，可以制备三维结构。其“特”就表现在可以加工特种材料、可以实现特殊结构和特定的光、电、机械等性能。本报告介绍报告人基于光与物质相互作用调控开展的超精细特种制造基础研究与应用的最新进展。

基于高温拉伸法制备的微纳光纤由于具有原子级表面光滑度及优异的材料和几何均匀度，在所有已知亚波长尺度光波导中，具有最低光学传输损耗。同时，由于通常采用真空或空气作为包层，具有较高的纤芯 - 包层折射率差，微纳光纤具有强光场约束、大比例倏逝波传输、大范围可调色散、与标准光纤兼容等系列特点，使其在微纳尺度光学近场耦合、光与物质相互作用、光学传感、激光、原子光学、非线性光学等方面具有独特的优势及潜在的应用前景。该报告首先简要介绍微纳光纤的基本光学特性及其制备与功能化技术，然后介绍其在近场耦合、光纤传感、光纤锁模激光及全光调制等方面的主要进展，以及国内外相关研究组在原子光学、非线性光学、光力学等方面的代表性研究工作。最后，简单讨论该方向所面临的主要挑战、可能的解决方案以及未来发展方向。

On-chip generating, controlling and detecting quantum states of light with largescale silicon-photonic circuits opens the way to realizing complex quantum technologies for applications in the fields of computing, simulation and communication. In this talk we present recent progress in large-scale integrated photonic circuit for quantum information processing. We will discuss a large-scale silicon-photonic device that is able to generate, manipulate and measure multidimensional entanglement with high controllability and universality. The generation and manipulation of four-photon genuine multipartite entanglement and intra-chip/ inter-chip quantum teleportation have been realized in programmable devices. We will further show the demonstrations of scattershot and Gaussian Boson sampling up to eight photons states in a single silicon device.