以荧光单分子、量子点、金纳米颗粒、钙钛矿纳米晶等单量子体系为研究对象，利用超快光场、微波电磁、低温等手段实现对单量子态的制备与调控，实现基于单量子体系相干态的量子传感与成像。

通过精准控制激发条件(如激发光功率密度、飞秒脉冲延迟、单量子体系与周围环境耦合强度等)，揭示单量子态的吸收与激子辐射特性，实现单量子态可控制备。提出单量子态调控与高阶空间量子关联测量的新原理，发展单量子体系时空频多维信息同步探测与空间量子关联信息重构技术；实现高灵敏度、高时空分辨率的单量子态相干超快动力学测量。研制具有极端关联特性的非经典光源，揭示其与单量子体系的奇异相互作用；开展基于单量子体系的单光子源、关联光子源制备，发展基于这些非经典光源的抗噪声关联成像、高频大带宽压缩感知成像以及电场/压力/温度等物理量的高灵敏传感。

发展目标：实现对单量子态的精确调控，极大提升量子传感测量的灵敏度与精度，实现对极微弱电场、磁场等物理量的精密测量；推动其在生命医学、国防安全和基础物理等领域的应用。

实验室网站链接：单分子量子光学与纳米光子学实验室（负责人：肖连团 教授）