介观约瑟夫森结与单模量子光场的相互作用

研究了介观约瑟夫森结与单模量子光场相互作用的规律。结果表明 ,介观约瑟夫森电流及其量子涨落存在Shapiro台阶 ,直流电流的流向依赖于单模量子光场的相位     

介观约瑟夫森结与单模量子光场的相互作用

研究了介观约瑟夫森结与单模量子光场相互作用的规律。结果表明，介观约瑟夫森电流及其量子涨落存在Shapiro台阶，直流电流的流向依赖于单模量子光场的相位。     

两电荷量子位之间的可控耦合

提出了一种由微机械谐振子驱动的可变平行板电容器产生两约瑟夫森电荷量子位的可控耦合的新方法,通过改变微机械谐振子的驱动频率可以实现和控制两量子比特纠缠门。文中也分析了方案在实验上的可行性。     

电磁模式与约瑟夫森结的量子运动(英文)

研究存在电磁共振模式耦合时约瑟夫森结中的宏观量子效应。取典型特例,小型结与超导传输线耦合作具体研究。导出了该体系完整的拉格朗日量和欧几里德作用量。这可用于进一步计算宏观量子隧穿几率。具体讨论了如何利用该体系的特点进行更有效的宏观量子测量。     

Kane固体量子计算机中核自旋读出

在2个量子位(qubit)的体系中,对Kane固体量子计算机模型的通过电子状态与核子自旋状态的交换进行测量的方法进行了研究。从2个量子位系统的Hamilton量出发,根据总自旋在外磁场方向的总投影分成5个不变子空间,构造它们的块对角矩阵形式。分析了它们所有的本征值和本征态随电子之间交换相互作用的大小的变化关系。结果表明:利用核自旋和电子自旋交换来测量核自旋的方法是有一定适用范围的,在2个量子位与2个电子的系统中的16个态中,只有4个可以利用这种方法来测量。     

电磁模式与瑟夫森结的量子运动

研究存在电磁共振模式耦合时约瑟夫森结中的宏观量子效应，取典型特例，小型结与超导传输线耦合作具体研究，导出了该体系完整的拉格郎日量和欧几里德作用量，这可用于进一步计算宏观量子隧穿几率，具体讨论了如何利用该体系的特点进行更有效的宏观量子测量。     

量子系统中纯态和混合态量子芝诺效应研究

当不稳定量子系统被频繁地测量时,此系统的状态保持不变,量子芝诺效应就会发生.现实存在的量子系统由于与环境相耦合而不可避免地处于混合态.然而,人们对量子芝诺效应的研究基本上只针对纯态量子系统.故研究量子系统中混合态量子芝诺效应将更加具有实际意义.可以证明,量子系统中纯态和混合态均存在量子芝诺效应.     

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.     

超导信道的量子密码通信

量子密码通信是一种新的密钥通信方法，可以发现任何窃听者。现有的量子密码通信基于弱光传输。这里提出一种以超导信道中的约瑟夫森电子干涉效应为基础的量子密码通信方案，并讨论了其可行性和保密性     

基于李雅普诺夫控制的随机开放量子系统特性分析

 测量给确定性的开放量子系统带来了随机项,使随机开放量子系统本身产生一些马尔科夫和非马尔科夫开放量子系统所不具有的特性,这些特性给随机开放量子系统带来一些新的作用和影响。在目前有关随机开放量子系统李雅普诺夫控制理论研究的基础上,分别对无控制作用下随机开放量子系统的内部特性、开关控制和连续控制作用下系统的状态转移性能进行仿真研究。结果表明,在测量所带来的随机回馈项的作用下,在无控制的自由演化情况下,系统的状态最终随机地收敛到测量算符的某个本征态,其可能达到的本征态的个数与初态密度矩阵中对角线非零元素的个数相等;不论是开关控制还是连续控制,系统都能够从任意的初始纯态转移到期望的本征态,但相比于开关控制,连续控制的收敛速度更快,达到期望目标态所用时间更短。     

量子系统控制方兴未艾

 量子控制是量子力学理论与控制论交叉形成的新兴学科,研究的内容主要是从系统论和控制论的观点,探索量子体系动力学的演化规律、分析量子系统内部特性及研究量子系统状态和轨迹调控与实现的系统控制理论与方法。从本质上看,量子比特初态的制备、量子逻辑门的构造、量子消相干过程的抑制、纠缠态的制备和保持等都可以归结为控制问题。量子系统自身所具有的相干性及其消相干、测量的塌缩性、量子纠缠性及量子的不可克隆原理,都给量子系统控制理论的研究带来了与宏观控制理论完全不同的巨大的挑战。建立量子系统控制理论的过程本身就是一个系统工程,需要经过系统建模、系统综合与分析,其中包括可控性、可达性、稳定性等分析、收敛的控制器设计、系统仿真实验、参数优化等。由于量子系统除具有宏观系统的本征态外,还有大量宏观系统不存在的状态,如叠加态、混合态、纠缠态等等,另外对量子状态只能进行不确定的概率控制,所以需要分别对每一种类型的状态专门去设计出收敛的控制器。     

嵌入Fabry-Perot谐振腔的Tl-2212双晶约瑟夫森结的特性

采用嵌入Fabry-Perot谐振腔的方式,测量并研究Tl2Ba2CaCu2O8 (Tl-2212)高温超导薄膜双晶约瑟夫森结的毫米波辐照特性.通过精细调节谐振腔的各种参数,可使双晶约瑟夫森结与外加毫米波达到最佳耦合,在最佳耦合情况下,能观察到5级明显的夏皮罗台阶.初步测量了由667个双晶约瑟夫森结组成的串联结阵列的毫...     

电荷比特的超强藕合实现及量子态转移

基于超导量子电路中光与物质相互作用强度的可调性, 研究了库珀对盒子(Cooper-pair box, CPB)与LC谐振电路耦合的电路模型, 证明了可以通过减小CPB的约瑟夫森能量和增加LC谐振子阻抗, 实现光与物质的超强耦合(ultra-strong coupling, USC)和深度强耦合(deep-strong coupling, DSC)相互作用. 在此基础上, 进一步提出了具有一定抗噪性的 USC 双比特超导电路模型, 并以该模型作为非相干中介实现了两个Transmon系统间的量子态转移(quantum-state transfer, QST). 研究结果为在超导量子系统中实现USC相互作用提供了新的方案, 并有望进一步应用于量子调控、量子模拟和量子信息处理等领域.     

约瑟夫森结中的涡旋动力学特性

利用周期瞬子方法从理论上研究了环状偏流约瑟夫森结中的单个涡旋隧穿特性.将涡旋在约瑟夫森结中的运动简化为一个粒子在特定势阱中的运动,由于涡旋可以从阱中逃逸,这就使得涡旋在阱中的能态是不稳定的.理论上指出,正是由于涡旋的隧穿,使得涡旋所处的能态是亚稳态,该能态是一个复数,其虚部正比于能态的衰变率.通过理论计算得出:在温度较高的情况下,涡旋进行的是热隧穿,在低温条件下,涡旋的逃逸只能通过量子隧穿的方式.还指出过程中系统随着温度的降低,通过二阶转变过程从热隧穿过渡到了量子隧穿.     

量子系综对的量子关联性

研究一对量子系综{ε,η}的量子关联性。在量子信息论中,通过量子测量只能知道量子系统的状态ρ以一定的概率pi处于某个状态ρi,从而得到一系列的量子态ρ1,ρ2,…,ρn以及它们出现的相应概率p1,p2,…,pn;进而得到一个"量子系综"ε={pi,ρi}ni=1。构造一个四体量子态ρε,η,利用量子相对熵,定义了反映"量子系综对"所含量子关联的度量函数,揭示了这个度量函数的一些性质。     

基于量子编程对四量子比特系统非定域性的实验研究

优化量子测量中的定域测量参数在多体量子系统非定域性的研究中非常重要。采用Q#量子编程与C#经典控制程序相结合的方式,构建经典—量子混合编程模式、开发量子程序研究四量子比特系统Bell不等式的实验测试。研究结果表明,通过选择优化的量子测量参数Bell不等式的量子违背可以达到理论上的最大值。理论与实验结合,应用量子编程技术揭示多体量子系统量子非定域性,为探索量子测量中测量参数的优化选择问题提供可行的研究方法和实验手段。     

测量诱发的关联分布

量子测量诱发量子系统的扰动使得它与辅助系统以及测量装置之间的关联发生了变化.本文使用熵交换与量子失协,在间接测量模型中,讨论测量诱发的关联分布,并得到全关联和量子关联的平衡关系.最后讨论局部操作导致量子失协的变化与测量诱发的关联分布之间的关系.     

测量诱发的关联分布

量子测量诱发量子系统的扰动使得它与辅助系统以及测量装置之间的关联发生了变化．本文使用熵交换与量子失协,在间接测量模型中,讨论测量诱发的关联分布,并得到全关联和量子关联的平衡关系．最后讨论局部操作导致量子失协的变化与测量诱发的关联分布之间的关系．     

基于GHZ态的四量子位秘密共享方案

利用GHZ态作为量子信道,再辅以经典信道传送经GHZ态测量后的信息,便可实现量子位的秘密共享．基于上述思想,充分利用六粒子GHZ纠缠态的相关性,通过1次Bell基测量、4次单粒子测量和相应的幺正变换,从而实现了4个量子位的秘密共享方案.