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。     

2010年第10期半月科技要闻

成功实现世上最大“薛定谔猫”态“薛定谔猫”态在宏观世界并不存在,但在微观量子世界中,科学家可以用光子或原子等制造这样的状态。两个和两个以上量子比特的“猫态”就是纠缠态。量子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机和绝对保密的量子通讯的基础。     

MG模型中纠缠态演化的研究

纠缠态是量子通信和量子计算的重要资源。讨论了量子纠缠态在Majumdar-Ghost自旋系统中的演化,纠缠态通过concurrence度量。数值计算结果表明纠缠度与系统耦合系数和演化时间相关。通过选择合适的系统演化时间、耦合系数,在自旋MG系统中可以实现高品质的量子纠缠态制备。     

电荷量子比特与声子库耦合系统的时间演化

应用Weisskopf-Wigner理论研究电荷量子比特与声子库耦合系统的时间演化,讨论声子库的初态对整个耦合系统的影响。研究结果表明：假定初始时刻电荷量子比特处于激发态并且与声子库共振,当声子库初始为真空态时,其演化性质类似于二能级原子的自发辐射;当声子库初始为粒子数态时,其基态和激发态的概率幅分别具有余弦求和与正弦求和的形式。     

多量子比特纯态纠缠刻画研究的一些进展

对多量子比特纯态纠缠刻画研究的一些进展作了介绍．首先介绍了三量子比特纯态情形对称正则形式的特点和LU多项式不变量与随机LOCC分类的关系．随后对多量子比特纯态的分类和纠缠的度量作了一些讨论，并指出紧致相对熵纠缠度不具有LU不变性以及Wei的几何纠缠度的不足．     

量子纠缠和量子操作

对量子纠缠和量子操作作了介绍, 考察了两比特量子纠缠态和量子操作的应用及它们之间的关系. 具体包括: 用非最大纠缠纯态来实现任意量子态的确定性远程制备; 用纠缠态来实现用于分布式量子计算的非定域门操作; 讨论了量子操作的纠缠能力; 讨论了两量子比特门的构造. 这些结果有助于理解量子纠缠和量子操作这些量子信息处理中的资源.     

量子纠缠和量子操作

对量子纠缠和量子操作作了介绍, 考察了两比特量子纠缠态和量子操作的应用及它们之间的关系. 具体包括: 用非最大纠缠纯态来实现任意量子态的确定性远程制备; 用纠缠态来实现用于分布式量子计算的非定域门操作; 讨论了量子操作的纠缠能力; 讨论了两量子比特门的构造. 这些结果有助于理解量子纠缠和量子操作这些量子信息处理中的资源.     

光场压缩态与纠缠态的增强及量子信息网络

光场压缩态和纠缠态是进行量子精密测量和量子信息研究的重要资源.文章简要介绍光场压缩态和纠缠态的增强及其在量子密钥分发、连续变量多组分纠缠态光场的制备、量子通信网络和量子计算中的应用.     

量子纠缠对两个原子玻色-爱因斯坦凝聚隧穿动力学的影响

研究了两原子玻色-爱因斯坦凝聚系统初态处于纠缠相干态时的布居差和隧穿电流,详细讨论了量子纠缠对两个凝聚间的隧穿动力学的影响．     

三量子比特纯态紧致相对熵纠缠度的计算

分别从三量子比特纯态的正则形式和Linden-Popescu-Schlienz标准形式出发,计算三量子比特纯态的紧致相对熵纠缠度及W态的紧致相对熵纠缠度.指出紧致相对熵纠缠度不具有LU不变性,并给出它与P相对熵纠缠度之间的关系.