1.二维量子材料的能带结构调控与输运性质理论研究

        针对外尔半金属、二维过渡金属硫化物、螺旋金属、扭转双层石墨烯等有特殊结构料的拓扑，带隙几何性质引发的光学、电磁以及输运现象，我们用量子多体物理的标准手段，研究其中的原理以及各种耦合与杂质对它们的影响，具体对象包括：量子输运，量子相变，超流与超导等。 

2.二维超导体系中的Majorana束缚态理论研究

        低维 Majorana 超导系统是目前最具潜力的拓扑量子计算实验平台，我们考察二维超导材料与二维电子气体构成的混合系统，设计破坏系统时间反演对称性的具体方案，通过对系统能带结构、电学输运性质的理论研究，探讨Majorana束缚态存在的可能性与稳定性，为实验中寻找 Majorana 费米子并在超导电路系统中实现拓扑量子计算提供重要的理论参考。 

3.量子自由电子激光的设计与理论研究

       针对现在正运行的经典自由电子激光重复频率低、纵向相干性较差等不足，设计以激光作为扭摆器的冷电子源量子自由电子激光方案，并在其量子工作区建立量子化光场与电子相互作用的微观模型，研究不同参数下量子自由电子激光的增益、光子统计性质等，为提高光束品质提供可靠的理论依据。