利用无消相干子空间实现原子间的二位逻辑门

提出了一种在大失谐光学腔中实现两个原子间二位逻辑门操作的方案.通过受激拉曼作用使量子态在系统的无消相干子空间中演化,恰当选择原子与腔场的相互作用时间,从而实现受控非门和条件相位门操作.该方案不受原子自发辐射和腔场衰减的影响,在实验上更具可行性.     

利用选择共振作用实现相位门

提出一个在高品质腔中实现相位门方案.该方案通过控制原子和腔之间的相互作用,选择所需要的共振作用,而让其它的原子跃迁由于大失谐可以绝热去除.由于仅原子基态参与作用,该方案有效抑制了原子自发辐射的影响;同时,不需要对腔中原子独立寻址,进一步降低了实验难度.     

基于系综金刚石氮空位的色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位(nitrogen-vacancy,NV)色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化、操控和读出,基于Lab VIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明:该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100 ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

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.     

利用耦合超导量子比特实现受控U门

运用两量子比特非局域操作的几何表示理论,提出了利用射频脉冲作用下的耦合超导量子比特构建受控逻辑门(受控U门)的一个理论方案,并进一步推导出在电容耦合和自感耦合系统中构建受控U门时,其哈密顿量中的拉比频率所需要满足的条件.最后通过两量子比特控制相位门的实现说明该方案的可行性.     

基于系综金刚石氮空位色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位（Nitrogen-vacancy, NV）色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化,操控和读出,基于LabVIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明：该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

利用四能级超导量子干涉仪实现N比特受控U门

提出了利用四能级超导量子干涉仪器实现N比特的受控U门的方案,其中四能级中的2个最低能态作为逻辑态,2个中间能态在门操作过程中起辅助作用.通过N个SQUID与腔场的共振相互作用和大失谐相互作用,实现高速的N比特受控U门.     

利用交叉克尔非线性介质实现两原子受控相位门

基于光学元件、分别囚禁于两个远距离腔中的两个(∧)-型的三能级原子、交叉克尔非线性介质和常规光子探测器,提出一个利用交叉克尔非线性介质实现两原子受控相位门的有效方案.该方案的优点是在LambDicke极限下,不需要探测器同时相应且具有很高的成功几率.这些器件在目前的实验条件下易于实现.     

基于腔场中氮空穴色心的几何量子计算（英文）

利用纯几何操作,提出腔场中的氮空穴色心作为量子比特实现几何量子计算的方案.在暗态子空间中,选取合适的闭合演化回路,可以构造出单比特和双比特控制相位门.因此,该文提出了一种很有前景的实现容错量子计算的方案.     

利用腔QED实现无Bell基测量的经济相位传输克隆

提出一种利用腔QED技术,实现无Bell基测量的经济相位传输克隆方案.该方案主要是基于原子和腔共振模型,其主要优点为:(1)由于利用了原子的共振,使整个过程所需时间大大缩短;(2)不需要任何的单比特原子旋转操作,实验装备较简单.在当前的实验技术条件下,该方案是可以实现的.     

基于固态自旋体系的高保真度量子逻辑门的实验研究

量子计算利用量子力学的原理,能够有效处理很多经典计算难以解决的问题,比如大数因子分解.在实现量子信息处理和控制的过程中量子系统总是会受到退相干的影响,这种退相干是由量子系统与外界环境的相互作用造成的.因此实现可以抑制退相干的高保真度量子逻辑门在量子计算研究中具有重要意义.本文首先介绍了实现量子计算对物理系统的要求,然后基于金刚石NV色心体系,讨论实现了动力学纠错门、高保真度的普适量子逻辑门以及时间最优的普适量子逻辑门的几个实验工作,最后给出总结.     

基于非对称量子信道的非局域N-qubit受控幺正门的网络设计与优化

本文提出在非对称量子信道辅助下有效地实现非局域N-qubit受控幺正门的局域操作方案.分别设计两个量子网络去实现该非局域门.方案一用(N–2)个对称的qubit-qubit Bell态和一个非对称的qubit-qudit Bell态作为量子信道.它利用qubit-qudit Bell态中qudit的(N–2)个附加能级将(N–1)个非局域控制态的多个计算基态"隐藏"起来,简化了该非局域门的操作.该方案的缺陷是,qudit的能级和所耗费的1-qudit门随N增加.在不改变网络功能的条件下,方案二用(N–1)个非对称的qubit-qutrit Bell态作为量子信道,对方案一进行了优化.该方案分别利用(N–1)个qutrit的第3能级仅将(N–1)个非局域控制态的某个计算基态"暴露"于随后的操作,进一步降低了网络的复杂度,提高了操控速度.值得注意的是,两个方案在不使用辅助系统的条件下所需的局域二体门仅为(3N–4)个.     

原子在界面附近自发辐射率的闭合轨道理论计算

利用闭合轨道理论,对原子在界面附近的自发辐射率的计算公式进行了推导,并对界面附近原子自发辐射率的多周期振荡现象进行了系统的研究.首先,根据光子的闭合轨道理论,把原子的自发辐射用经典的偶极天线辐射来模拟,推导出原子在一个金属界面旁的自发辐射率的计算公式,然后再推广到两个金属界面旁的原子自发辐射情况,并对原子自发辐射率的多周期振荡进行了分析.     

实现分布式量子受控的Hadamard门

提出了一个基于腔量子电动力学实现量子受控Hadamard门的方案,作为量子比特载体的电子自旋系统被放置在真空腔场中,两个量子比特之间的相互作用通过相干光脉冲作为量子通讯总线来实现.     

基于腔QED实现确定的多方受控的隐形传送任意两原子态方案

基于腔QED系统提出一种实现确定的多方受控的隐形传送未知的任意两原子态的简单方案.该方案利用多原子与腔的共振相互作用分别一步实现作为量子信道的特殊纠缠W态的制备和所需的幺正变换,而且完成隐形传态所需时间不随接收方的增多而增长.     

基于低Q腔的无集体弛豫量子信息处理

研究了原子囚禁于光学腔系统在低Q腔条件下的输入输出过程,将2个原子编码为在集体弛豫无消相干子空间(Collective-relaxation Decoherence-free Subspaces,CRDFS)内的逻辑量子比特,提出了2种构建光子和逻辑量子比特之间的杂化受控相位翻转门(Hybrid Controlled-phase-flip (CPF) Gate)的理论方案.基于此CPF门,说明可以实现在CRDFS内逻辑量子比特的纠缠态制备.该方案只需要低Q腔和中度耦合条件,这比之前的方案实验上更容易实现.     

银纳米结构二聚体中的等离激元感应透明

设计了由对称性破缺的银纳米圆环构成的二聚体,应用有限元方法系统研究了该二聚体在光场作用下的吸收特性。结果表明,在光场作用下的对称性破缺银纳米圆环二聚体中可以实现等离激元感应透明(PIT)效应。通过改变圆环的偏心距、两环之间距离和右侧环绕z轴逆时针旋转角度可以实现对PIT效应的有效调控。PIT效应产生机理是由于左侧环的偶极明模受到右侧环暗模激发导致了偶极明模分裂,分裂的两个偶极明模间的相消干涉进而产生了PIT效应。     

基于真9-qubit纠缠态实现受控双向量子隐形传态

最近,基于多方纠缠态的双向受控隐形传态受到广泛关注,多个基于五方纠缠态、六方纠缠态、七方纠缠态的双向受控隐形传态方案相继被提出.本文研究了真9-qubit纠缠态对于双向受控隐形传态的有用性,提出了两个基于真9-qubit纠缠态的双向受控隐形传态方案:一个方案实现一方传输未知的任意单qubit态而另一方传输未知的任意3-qubit态;另一个方案实现双方分别传输一个未知的任意2-qubit态.与其他基于多方纠缠态的方案相比,我们的方案其信道容量更大,一次能够双向共传输4个任意的qubit态,其通信效率也更高,而且使用的真9-qubit纠缠态易于通过Hadamard门以及受控非门等简单的量子门电路实现.     

Fe和Ni丰质子同位素中同位旋矢量巨偶极共振

以完全自洽的方法系统地研究了Fe和Ni的丰质子同位素中同位旋矢量巨偶极共振(IVGDR),并且使用Skyrme Hartree-Fock加上Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS)近似的方法来计算基态的性质。采用准粒子无规则相位近似法(QRPA)研究丰质子核中偶极激发态的性质,同时在计算中考虑了SLy5 Skyrme相互作用和密度依赖配对作用。除了巨偶极共振(GDR)之外,还在能量低于10 MeV的区域中发现了矮偶极共振(PDR),接近质子滴线的核子的能量加权求和规则约占经典的TRK求和规则的3%左右,并且随着各同位素链上质量数的增加,其值呈递减趋势。通过偶极激发强度和质子、中子的跃迁密度可以看出这一低能状态是典型的具有等同位旋标量性质的矮偶极共振状态。分析给定低能状态下质子和中子2qp构型的准粒子无规位相变化(QRPA)振幅,发现只有一两个质子构型做出主要贡献,它们对总QRPA振幅贡献约为99%,这种情况也表现出矮偶极共振(PDR)的集体性并不强。     

基于两个Λ型三能级原子实现量子交换门

利用Λ型三能级原子与双模腔场的耦合和经典光场的驱动,提出在两原子间实现量子交换门的理论方案.此方案中,量子信息仅编码于原子基态上,因而其不受原子自发辐射影响.考虑在腔耗散后,通过选择合适参数,数值模拟结果表明该交换门的保真度可超过0.949.