超导非绝热几何量子计算及其优化控制

为实现量子门的高保真度和强鲁棒性,提出基于超导量子电路体系的非绝热几何量子计算方案.仅通过对超导比特施加含时共振微波驱动的方式,可以在超导比特上实现任意的单比特几何量子门.同时,在2个电容耦合的超导比特体系中,非平庸的2比特几何量子门也可以类似地实现.结果表明:提出的非绝热几何量子计算方案不仅对几何量子操作具有较好的鲁棒性,还可以与优化控制技术兼容,进一步增强量子门的鲁棒性.该方案的提出使容错固态量子计算的研究与发展向前迈出了重要的一步.     

量子点受限长度对量子比特自由旋转品质因子的影响

利用抛物量子点中电子的二能级系统作为一个量子比特．研究了量子比特的自由旋转品质因子和量子点受限长度的关系．在本文的量子比特模型中。得到了量子比特的自由旋转品质因子随着纵向受限长度的增加而减少。而不随横向受限长度发生变化．同时发现能级结构也随受限长度的变化而发生变化．     

腔中利用人工原子实现多量子比特相位门

在量子信息研究中,多量子比特相位门具有非常重要的意义。本文介绍了实现多量子比特相位门的两种模型,提出了一个利用腔中四能级超导人工原子实现多量子比特相位门的方案。该方案采用一个量子场和两个经典场控制各能级之间的跃迁,提高了多量子比特系统抵抗退相干的能力。     

混合固态量子信息处理器

基于混合固态系统提出一种量子态操控理论模型.该模型通过一个电流偏置约瑟夫森结作为可调耦合器连接两个传输线谐振腔.我们将一个自旋系综作为信息存储器放置在右侧的传输线内,将超导量子比特作为信息处理器与左侧的传输线耦合.该模型可以实现处理器与存储器之间的量子信息一步转换.该模型有望成为量子信息处理的基础器件.     

最优1→3对称型经济实态量子克隆的固态电路实现方案

提出一种最优1→3对称型经济实态量子克隆的固态电路实现方案.在方案中,通过利用磁脉冲控制磁通量、电荷和穿过约瑟夫森结的相位差来实现最优1→3对称型经济实态量子克隆.经济实态量子克隆只需要对比特进行操作,不需要其它辅助操作,实验上简化了量子克隆的实现过程.由于超导比特具有耦合强度强,又没有非线性电感和能量的耗散等优点.相比于腔QED系统,固态系统在实验上便于集成和操作.     

用微波-超导量子比特系统实现一位通用量子逻辑门

该文研究了二能级射频超导量子干涉仪量子比特与经典微波脉冲的相互作用.研究结果表明,当微波场的角频率接近于系统二能级|0〉|1〉跃迁频率时,即ω1-ω0≈ωm,可以得到一位通用量子逻辑门.通过调节控制微波场的角频率ωm,幅度Vm和脉冲作用时间t,可以得到不同的一位量子逻辑门.     

利用超导量子电路中的宏观量子相干性测量弱磁场

超导量子电路可以被等效地看作人造原子,其内部能级结构随外磁场而变化.这里根据这些超导量子电路中的宏观量子相干性,设计了一种新型的磁强计.这种磁强计不仅体积小,而且具有低耗散和高灵敏度的优点.正因为此,它在读取诸如超导磁通量子比特等量子纳米设备方面,具有很大的应用前景.     

超导量子电路诱导规范势的条件分析

通过数值求解超导量子电路的能级结构并深入分析外场诱导规范势的条件,对调节偏置磁通诱导规范势的方法进行了必要的补充和完善.不同于一组能级结构情形,在固定的静态电压偏置点下能够选取多组磁通偏置,从而得到多种可能的能级结构.借助一维传输线谐振子的相干作用,可以调控诱导非阿贝尔和阿贝尔的规范势.     

Scheme of coding and decoding in high-dimensional quantum system

提出了一个在高维度量子系统中进行量子编码和解码的理论方案.该方案详细研究了纯态情况下2量子比特系统和任意维2量子系统以及多维多量子系统中编码解码过程,分别构造了在这些系统中的测量基矢及相应的幺正算符,这些幺正算符可以保证最大概率地实现成功解码.同时本方案还利用把混态等效为系统与环境的纠缠纯态办法,把该编码和解码过程推广到处于混态的量子系统.     

基于腔场耦合的超导比特的量子计算(英文)

利用超导量子比特实现量子计算在世界范围内备受理论界和实验界的关注.在这一体系中实现量子计算的明显好处是具有非常好的操控技术及容易集成化.过去10年实验的快速突破验证了体系的这些优势.在调节不同比特耦合方面,利用微波腔场耦合比特的平台已经建立起来.该综述将重点介绍如何形成等效的超导电荷比特、它和腔场的耦合,以及利用腔场耦合多个比特等内容.     

基于微腔中自生长量子点的量子光信息存储

提出一个基于微型圆盘光学谐振腔（microdisk structure cavity）中自生长量子点的量子光信号存储方案,该方案利用量子光场和量子点系综自旋态之间的Raman过程来实现长时间的量子光信号存储.该方案的主要优势在于：使用全光学Raman过程来耦合光信号和腔中量子点的导带能级,使系统有可能存在较长的相干时间.此外,这种微腔中自生长量子点的工艺比较成熟,使该方案便于实验上实现、控制和大规模集成.     

以十量子纠缠态为信道的循环受控量子隐形传态

利用一个十量子最大纠缠态为信道,提出一个关于三个未知二量子态的循环受控隐形传态协议。在该协议中,Alice能把她的二量子a和a'之态传送给Bob,Bob能把自己的二量子b和b'之态传送给Charlie,Charlie也能把自己的二量子c和c'之态传送给Alice。仅当三个发送者Alice、Bob、Charlie和控制者David相互合作时,循环受量子控隐形传态才可能成功地实现。     

A scalable quantum computer with ions in an array of microtraps

Quantum computers require the storage of quantum information in a set of two-level systems (called qubits), the processing of this information using quantum gates and a means of final readout. So far, only a few systems have been identified as potentially viable quantum computer models--accurate quantum control of the coherent evolution is required in order to realize gate operations, while at the same time decoherence must be avoided. Examples include quantum optical systems (such as those utilizing trapped ions or neutral atoms, cavity quantum electrodynamics and nuclear magnetic resonance) and solid state systems (using nuclear spins, quantum dots and Josephson junctions). The most advanced candidates are the quantum optical and nuclear magnetic resonance systems, and we expect that they will allow quantum computing with about ten qubits within the next few years. This is still far from the numbers required for useful applications: for example, the factorization of a 200-digit number requires about 3,500 qubits, rising to 100,000 if error correction is implemented. Scalability of proposed quantum computer architectures to many qubits is thus of central importance. Here we propose a model for an ion trap quantum computer that combines scalability (a feature usually associated with solid state proposals) with the advantages of quantum optical systems (in particular, quantum control and long decoherence times).     

2粒子未知态的受控分级量子通信

提出了1个以6粒子团簇态为量子信道实现2粒子未知态的受控分级量子通信方案。不同的接收者因其受发送者的信任程度不同而对未知态的恢复能力也不同。发送者对手中的3个粒子做1次 von-Neumann 联合测量,控制者根据不同的接收者或自己做局域测量或联合测量。接收者收到2次测量结果后做相应的幺正操作可恢复未知态,完成本次的量子通信。     

Efficient Scheme for Optimizing Quantum Fourier Circuits

In quantum circuits, importing of additional qubits can reduce the operation time and prevent decoherence induced by the environment. However, excessive qubits may make the quantum system vulnerable. This paper describes how to relax existing qubits without additional qubits to significantly reduce the operation time of the quantum Fourier circuit compared to a circuit without optimization. The results indicate that this scheme makes full use of the qubits relaxation. The concepts can be applied to improve similar quantum circuits and guide the physical implementations of quantum algorithms or devices.     

基于5粒子团簇态实现2粒子未知态的量子隐形传态

提出了一个决定性的传输2粒子未知态的量子隐形传态方案.在这个方案中,发送者 Alice 和接收者Bob共享一个5粒子团簇态.首先,发送者Alice对自己手中的粒子做一次5粒子von-Neumann联合测量,并把测量的结果通过经典信道告诉接收者 Bob.接受者 Bob 根据发送者 Alice 通知的测量结果,对手中的粒子做相应的幺正变换,就能够获得发送者Alice想要传输的2粒子未知态.     

控制开放超导量子电路系统中的几何量子关联冻结和量子相干性

本文研究了开放超导量子电路系统中,含时电磁场对两超导量子比特间的几何量子关联和量子相干性的影响. 我们发现,加入磁场之后,几何量子关联被冻结的现象会出现,并且冻结的时间会随着含时电磁场的加入而得到延长. 利用迹距离的方法,我们探讨了含时电磁场对超导量子比特与环境之间量子信息流动的影响,我们发现含时电磁场可以抑制环境的影响,降低超导量子比特与环境之间的量子信息流动.     

Coherent quantum state storage and transfer between two phase qubits via a resonant cavity

As with classical information processing, a quantum information processor requires bits (qubits) that can be independently addressed and read out, long-term memory elements to store arbitrary quantum states, and the ability to transfer quantum information through a coherent communication bus accessible to a large number of qubits. Superconducting qubits made with scalable microfabrication techniques are a promising candidate for the realization of a large-scale quantum information processor. Although these systems have successfully passed tests of coherent coupling for up to four qubits, communication of individual quantum states between superconducting qubits via a quantum bus has not yet been realized. Here, we perform an experiment demonstrating the ability to coherently transfer quantum states between two superconducting Josephson phase qubits through a quantum bus. This quantum bus is a resonant cavity formed by an open-ended superconducting transmission line of length 7 mm. After preparing an initial quantum state with the first qubit, this quantum information is transferred and stored as a nonclassical photon state of the resonant cavity, then retrieved later by the second qubit connected to the opposite end of the cavity. Beyond simple state transfer, these results suggest that a high-quality-factor superconducting cavity could also function as a useful short-term memory element. The basic architecture presented here can be expanded, offering the possibility for the coherent interaction of a large number of superconducting qubits.     

基于三方秘密共享4粒子团簇态实现三比特量子态的可控隐形传态

提出了三比特未知量子态的可控隐形传态方案,利用2个三方共享的4粒子团簇态作为量子信道,由第三方进行控制.首先,发送者(Alice)对其拥有的3个粒子对进行3次 Bell 基联合测量,并把结果通过经典信道告诉接收者(Bob)和控制者(Charlie).若控制者同意接收者重建未知量子态,则对自己的粒子对进行 Bell基测量,并将结果通知接收者.接收者根据发送者和控制者的测量结果,对自己拥有的粒子对做相应的幺正变换,就可以重建发送者要传的三比特未知的量子态,从而实现可控隐形传态