基于腔衰减辅助的受激拉曼绝热跟随技术的量子计算方案

提出了一个基于腔QED系统实现无退相干子空间中任意两比特纠缠逻辑门的理论方案,结合已有的单量子比特的逻辑操作,就可以完成任意的量子计算.两个相同的原子囚禁在单模光学腔中,并受到外加激光场的驱动,在腔场初态处于真空态的情况下,大的腔场衰减相当于对腔场进行频繁测量,而使之保持在真空态,这种效应就是腔场衰减协助的量子Zeno效应,它通过生成腔场的无退相干子空间而有效地抑制了腔场衰减的影响.另一方面,利用受激Raman绝热过程来克服原子自发辐射的影响,所以方案可以获得很高保真度的纠缠逻辑门.     

基于腔衰减辅助的受激拉曼绝热跟随技术的量子计算方案（英文）

提出了一个基于腔QED系统实现无退相干子空间中任意两比特纠缠逻辑门的理论方案,结合已有的单量子比特的逻辑操作,就可以完成任意的量子计算.两个相同的原子囚禁在单模光学腔中,并受到外加激光场的驱动,在腔场初态处于真空态的情况下,大的腔场衰减相当于对腔场进行频繁测量,而使之保持在真空态,这种效应就是腔场衰减协助的量子Zeno效应,它通过生成腔场的无退相干子空间而有效地抑制了腔场衰减的影响.另一方面,利用受激Raman绝热过程来克服原子自发辐射的影响,所以方案可以获得很高保真度的纠缠逻辑门.     

非绝热和乐量子计算新进展

量子计算是基于量子力学规律调控量子信息单元进行计算的一种新型计算模型.众所周知,对噪声不敏感的高保真度量子逻辑门是实现大规模量子计算的关键.几何量子计算是利用几何相位来实现量子逻辑门操作的量子计算策略,其特点是利用几何相位的整体性质避免某些局域噪声对量子操作的影响,从而实现高保真度的量子逻辑门.因此,基于几何相位的量子操控是量子信息处理领域中非常重要的研究课题.该文以基于非阿贝尔几何相位的和乐量子计算为例,介绍非绝热和乐量子计算方案的新进展.     

基于ISWAP逻辑门的量子计算和纠缠态制备

研究在多体系统中实现普适量子逻辑门以及制备量子纠缠态,从实验中最为常用的相互作用出发,通过控制两比特之间的耦合,直接构建ISAWP逻辑门,基于这个基本的逻辑操作,可以实现量子计算中最为普适的两比特逻辑门,同时还利用这种相互作用制备了多比特的W态和Cluster态.     

基于弱测量和量子反弱测量的三能级量子系统稳定研究

利用弱测量和量子反弱测量方法研究了一个V-型三能级量子系统处在振幅耗散退相干环境作用下的问题.得到了相应的最优化条件、保真度以及成功率解析表达式.通过数值模拟,发现到当弱测量和量子反弱测量强度在满足一定条件下,该退相干的三能级量子系统能有效稳定.     

基于原子系综系统实现控制Hadamard门和制备多量子比特的W-type态

利用Rydberg阻滞机制,提出了实现基于原子系综系统的控制Hadamard门和制备n个量子比特W-type态的方案.该方案可以得到高保真度的n个量子比特W-type态,在量子信息处理方面具有可扩展性.     

用开放量子系统的理论研究量子信息

简述了利用开放的量子系统的理论--子动力学方程,处理量子计算中退消相干的一般方法,以及子空间中多量子位的计算及其避错码问题。     

基于原子系综系统实现Controlled-Hadamard 门和制备多量子比特的W-type态

提出了利用Rydberg阻滞机制,实现基于原子系综系统的控制Hadamard门和制备n个量子比特W-type态的方案.在该方案中,选取Rydberg态为激发态,其是1个辅助态,2个基态作为编码态. 由于控制Hadamard 门实现的操作时间比激发态的寿命小得多,因此,激发态的衰减效应可以忽略不计. 该方案可以得到高保真度的n个量子比特W-type态,且该方案在量子信息处理方面具有可扩展性.     

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.     

用三比特海森堡XXZ自旋环实现量子隐形传态

文章主要研究固有退相干对以三比特海森堡XXX自旋链为量子信道进行隐形传态的影响.通过平均保真度的解析表达式分析了不同参数对量子隐形传态的作用,均匀磁场B对隐形传态起积极作用.在这个模型中实现隐形传态的要求不是那么严格,只有B≤J和J取较大的值,AF处在经典情况.B和J取其它数值时,平均保真度符合于我们所期望的结果.     

空间运动对原子系综量子比特的影响

通过推广原子系综集体激发态量子漏损(Quantum Leakage)的概念, 应用原子相干态的方法, 系统地研究了原子质心的空间运动对二能级原子系综集体对称态动力学演化的影响. 在宏观极限下, 分析了原子系综集体态在有限温度时的量子退相干效应. 研究表明, 随着系综中的原子数N → ¥ , 系统的保真度将变得很坏. 因此, 在利用原子系综存贮量子信息的研究中, 量子漏损将是一个不可忽略和回避的问题. 这些研究为原子系综能否作为量子比特应用于量子信息提供了理论上的可行性分析.     

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。     

半导体量子点中电子态的绝热捷径控制

量子态的精确制备和相干控制是量子信息处理和固态量子计算中的重要任务.近年来,量子绝热捷径技术已经被广泛用于原子的冷却、转移等量子信息处理过程,旨在加快绝热慢过程,提高量子态制备和传输的保真度.介绍了量子绝热捷径技术中不变量反控制法、量子无摩擦动力学等不同方案在半导体量子点中电子态快速且高保真的控制应用,并分析了各类方法...     

具有SU(1,1)李代数结构的广义谐振子系统精确求解

外场驱动下广义谐振子量子系统的动力学演化是实现诸如量子阱中离子的相干调控的重要途径.为了实现超快且高保真度的量子调控,一个重要的前提是对广义谐振子系统满足的薛定谔方程进行精确求解.文中利用代数动力学方法,通过选取适当的正则变换确定了两表象之间的对应关系,建立了可以解析求解的具有SU(1,1)李代数结构的广义谐振子系统的...     

利用压缩光场控制量子动力学模型的退相干

本文利用压缩算符的性质及相干态的性质,推导了一个量子动力学模型的退相干因子,并且实现了宏观极限下的退相干,随后,我们发现这种系统仪器的耦合对退相干有显剧的影响.     

双模压缩真空场中原子间相对位置的量子退相干

利用全量子理论,研究了双模压缩真空态光场中,两原子质心运动的量子动力学演化特性.通过计算,得到了两原子之间相对位置的密度约化矩阵和退相干因子的表达式,发现:1)在双模压缩态光场中,这对原子的自发辐射能够诱导质心运动的退相干;2)随着压缩因子γ的增大,量子退相干现象越来越明显.     

量子计算机的物理实现

本首先着重讨论量子逻辑门的物理实现,包括单量子位旋转,幺正变换,以及Hadamard变换,以实现单量子位向相干叠加态和纠缠态的转变。接着对量子超距传输,量子计算,光子传声,量子网络以及量子计算机的研制等方面的研究近况作了简要介绍。     

基于弱测量的噪声环境下量子秘密共享方案

量子秘密共享是量子密码学中一个重要分支,而纠缠态是设计秘密共享协议的重要手段之一。噪声环境会导致量子纠缠态发生退相干,从而降低方案质量甚至失败。本文针对相关文献中的量子秘密共享方案,研究了振幅阻尼信道对方案的影响。为了减少纠缠退相干的发生,采用了弱测量方法对噪声环境下的方案进行保护,分析了经过振幅阻尼信道作用之后得到的秘密量子态与初始秘密之间的保真度;给出了不采取任何手段时得到秘密与采用弱测量得到秘密时的相干性度量的定量研究。最后,以具体的量子态为例,发现弱测量的方法对提高方案中秘密态的保真度与相干性具有一定的意义。     

基于抽样学习的开放量子系综时间最优控制

针对哈密顿量具有波动的、大量成员系统构成的开放量子系综,在密度矩阵的相干矢量体系下提出了一个双阶段近似时间最优控制算法,实现了系综中所有成员系统对于一个共同目标态的高保真度状态转移,同时确保了控制时间的近似最小.该算法首先根据表征系综哈密顿量波动情况的参数分布律对系综进行采样以便得到代表系综特性的一个样本系统集;然后基于该样本系统集、并借助基本的梯度法在两个阶段中分别对保真度和控制时间进行优化,得到了最终的最优控制律;最后在两能级开放量子系综上进行了数值仿真实验,验证了所提出算法的有效性.     

光纤耦合的腔量子电动力学系统中的分布式量子信息（英文）

光纤耦合的腔量子电动力学系统是一个完美的理论模型,可以实现决定性的量子信息过程.该文综述了最近在光纤耦合的腔量子电动力学系统中实现分布式量子信息处理的工作.讨论了如何在该系统中实现量子态传输、纠缠分配和量子逻辑门,并概述了多种不同的方案,如共振耦合、绝热操控、虚激发过程.最后,讨论了这个方向上的实验进展.