该方向的学术带头人为汪新文博士。方向成员共8名，其中博士6人(含在读2人)，硕士2人，高级职称4人，35岁以下5人。

量子信息学(主要包括量子通信与量子计算)是量子力学与信息科学、计算机科学及密码学等相结合而成的一门新兴前沿交叉学科。 量子信息学的核心旨在巧妙地利用量子相干性对信息的新型载体(如光子)进行操控，以非常规的方式进行信息的编码、存储和传输，从而具有许多经典信息论不具备的优点。由于量子力学的叠加原理大幅度地提高了计算效率、量子力学的非经典关联使得真正的保密通讯(永远不会被破译)成为可能，而且量子计算和量子通信一旦实现，将会给人类社会带来一次新的重大革命，从而推动人类文明的巨大进步，所以量子计算和量子通信的实现被确定为21世纪人类重大攻关项目之一。同时，量子信息学的研究也是我国中长期科学和技术发展规划纲要重大科学研究计划“量子调控研究”(2006-2020年)的主要内容之一。新的简单可行的量子算法的构造、绝对安全的量子通信方案的设计、量子计算(基本单元是量子逻辑门)和量子通信方案的物理实现等是目前量子信息科学的主要研究内容。

量子计算与量子通信的研究与量子光学的研究是密不可分的。首先，它们的理论基础都是量子理论，而量子信息学、量子光学和量子理论本身的研究是相辅相成的、相互促进的。另外，量子计算和量子通信方案的物理实现都离不开光的传输、存储、探测及其与物质(原子、分子、离子及相关材料等)的相互作用等。基于以上考虑和学院的研究条件以及该课题组成员的研究基础和特长等，我们主要致力于以下内容的研究和探讨：光学非经典态的特性分析及制备；激光选态激发；量子算法的优化；量子逻辑门在光学等物理系统中的实现；高维复杂量子体系中的信息处理；纠缠态的特性、分类、制备与纯化及应用；量子通信方案的设计与安全性分析及光学实现；量子计算与量子通信的物理实现中的消相干问题；量子纠缠态在特定环境中的消相干机理及应对措施；等等。

所取得的标志性成果：十一五期间，我们在上述课题中已经取得了较好的研究成果。比如：我们解决了高维系统中实现三体远程信息浓缩的理论问题；发现了一种具有奇特性质的束缚纠缠态和不同类型多体纠缠纯态能完成相同的多方量子信息处理任务的反直觉现象；首次提出了等级制的量子信息分配思想、方法及其光学实现方案；提出了一种分析“多方量子机密共享方案”安全性的方法；找到了一种实现高维相位协变态的克隆的幺正操作和相应远程克隆的纠缠信道；揭示了自旋链中多点相互作用环境下三体纠缠态的动力学特性；提出了在腔QED系统中“一步”实现一些多量子比特逻辑门和多体纠缠态的理论方案；量子位操作过程中消相干分析及应对措施；等等。这些成果解决了该研究方向中的若干基本理论问题，揭示出了一些新的物理现象，发展和改良了一些量子通信方案。上述研究成果发表在《Physical Review A》、《Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics》、《Optics Communications》和《Chinese Physics Letters》等国内外著名期刊上，并引起了国内外同行的广泛关注，现已被引用近百次。获得湖南省第13届自然科学优秀学术论文二等奖1项，衡阳市第19届自然科学优秀学术论文一等奖2项。近五年来，本研究方向获得国家自然科学基金青年项目1项，教育部科学技术研究重点项目1项，省科技计划项目3项，省自然科学基金项目3项，教育厅重点项目1项、青年项目2项和一般项目1项。2011年9月，本研究方向成员完成的成果“量子信息中多量子比特的操纵和控制”获湖南省自然科学奖三等奖。