关于量子或门的再研究

本文利用量子博弈理论中量子策略比经典策略更具优越性这一结论,为实现量子或门又提供了一套新的方案,该方案的工作机制为：由单个量子硬币理论导出两个量子硬币理论,利用两个量子硬币博弈游戏的相关结论实现了量子或门。     

关于量子或门的再研究

本文利用量子博弈理论中量子策略比经典策略更具优越性这一结论,为实现量子或门又提供了一套新的方案,该方案的工作机制为:由单个量子硬币理论导出两个量子硬币理论,利用两个量子硬币博弈游戏的相关结论实现了量子或门。     

量子与门的实现

在定义了量子逻辑与门之后,利用在博弈游戏中量子策略比经典策略更具优越性这一特点,从理论上提出了一套实现量子与门的新方案:把量子逻辑与门的操作用两个可分辨的量子硬币来实现.     

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.     

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.     

基于旋转算子的非交互式量子同态加密方案

量子同态加密是量子密码学的一个重要分支,它可以直接对密文量子态进行计算,同时保证计算的正确性和数据的安全性.对量子门T进行量子同态加密会产生额外的相位门S,如果不消除该错误则不能得到正确的输出.使用量子门隐形传态可以非交互地消除相位门错误,但是增加了解密复杂度.本文利用旋转算子实现了T/T^?门的量子同态加密,提出了非交互式量子同态加密方案.该方案解密复杂度为O(1),加密复杂度为O(N),其中N是量子线路中量子门的数量.本文证明了该方案是信息论安全的以及能够实现对任意量子线路的量子同态加密,并且在IBM Quantum Experience上实现了对Toffoli门分解线路的量子同态加密.     

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.     

利用超导量子干涉仪制备N比特团簇态（英文）

利用两个超导量子干涉仪与腔场的相互作用,提出一种实现标准两比特量子相位门的方案。利用构造的两比特相位门,还提出了一种制备N比特团簇态的方案。在此方案中,量子信息被编码在两个超导量子干涉仪的相对稳定的基态上。在两个超导量子干涉仪与单模腔场的相互作用过程中,由于超导量子干涉比特的激发态被绝热地消去,激发态所引起的消相干得到了有效的抑制。此外,还讨论方案的实验可行性。     

实现量子远程控制的可编程处理器

利用共享的EPR纠缠和单个qubit量子态对量子动力学进行编程,提出一个可编程的量子处理器方案,实现对远程量子态的有限的系列操作. 进而讨论了利用线性光学元器件对该可编程门的物理实现方案.     

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.     

基于IBM Q平台的量子图像算法研究

为使量子图像处理算法在量子计算机上得到验证与发展,结合IBM量子实验平台(IBM Q)上量子计算操作与量子图像处理理论的研究,设计了一种基于IBM Q平台的量子图像分割方法.提出了一种基于新型强化量子图像表达式(NEQR)的改进型强化量子图像表达式(IEQR),并根据IEQR表达式初始化量子图像分割电路.该电路由量子比较器(QBSC)和受控旋转门(Cswap)构成.最终在IBM Q和本地经典计算机仿真两种平台下实现了2×2和4×4大小的量子图像分割,实验结果表明了该算法的可行性和有效性,并验证了量子计算机的优越性.     

多光子W态的高效制备

量子纠缠的制备是量子信息科学研究的一个重要课题.利用已有的控制路径门和融合门,给出一类重要的多光子最大纠缠态——W态的制备方案.区别于此前线性光学方案,该方案的实现是确定性的,并且不是基于后验选择的方式,因此可以避免线性光学方案的概率问题以及制备出来的量子态在使用上的局限性.同时方案实现所需的资源仅随光子数的增加而呈线性增长,比之传统线路量子计算模式下的多项式增长有着极大的优化.总之方案的确定性、适用性、高效性等特点,将使得方案更具可行性,也更适用于大规模量子信息过程.     

Realization of the Cirac-Zoller controlled-NOT quantum gate

Quantum computers have the potential to perform certain computational tasks more efficiently than their classical counterparts. The Cirac-Zoller proposal for a scalable quantum computer is based on a string of trapped ions whose electronic states represent the quantum bits of information (or qubits). In this scheme, quantum logical gates involving any subset of ions are realized by coupling the ions through their collective quantized motion. The main experimental step towards realizing the scheme is to implement the controlled-NOT (CNOT) gate operation between two individual ions. The CNOT quantum logical gate corresponds to the XOR gate operation of classical logic that flips the state of a target bit conditioned on the state of a control bit. Here we implement a CNOT quantum gate according to the Cirac-Zoller proposal. In our experiment, two 40Ca+ ions are held in a linear Paul trap and are individually addressed using focused laser beams; the qubits are represented by superpositions of two long-lived electronic states. Our work relies on recently developed precise control of atomic phases and the application of composite pulse sequences adapted from nuclear magnetic resonance techniques.     

对称环型介观结构中电子的输运性质

采用介观结构中一维量子波导理论，在给定结点处波函数的边界条件情况下，研究对称环型介观结构的量子干涉晶体管中的电子输运特征，具体讨论了gate长度L以及环周长对电子输运性质的影响。     

多量子点接触中静电势对电子输运的调制

本文对动态量子点驱动的通过三个量子点接触的电子输运的静电调制效应进行了研究.通过对栅极施加不同电压形成不同的量子点接触静电势,从而改变动态量子点的形状.随着栅极电压的改变,电子库中的费米能也会随之改变,同时,影响下一个量子点接触的静电势垒的梯度.实验证明,量子点接触的电势并不总是阻碍电子输运.电势的调制能够帮助我们了解电子与电子之间的库伦阻塞效应.     

利用腔量子电动力学方法实现压缩叠加态的量子隐形传态

利用大失谐的原子-腔场相互作用和Bell态测量，提出了一个量子隐形传态方案。在这个方案中，两个具有相同振幅和相对位相的压缩真空态的任意相干叠加态被传送。为了实现这个方案，一个最大纠缠压缩真空态被用来作为量子信道。这个量子隐形传态方案成功的几率是0．5。     

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.     

3粒子GHZ态的量子远程克隆

提出了一个能实现3粒子GHZ态1→2的量子远程克隆方案:运用2个4粒子纠缠态作为量子信道,通过发送者的2次Bell测量、Hadamard变换、单粒子测量及经典通信;2个接收者进行相应的幺正变换、引入附加粒子和通过Toffoli门,就可以得到原未知态的近似拷贝,此方案的保真度与输入态有关.另外,还推广了一种实现N粒子GHZ态1→2的量子远程克隆方案.     

利用腔QED实现非常规几何量子相位门

提出一个基于压缩算符的非常规几何量子相位门的方案.在腔QED系统中,在强共振经典场驱动下,利用两个三能级原子与腔模的双光子相互作用,研究了两量子比特非常规几何量子相位门,发现它与腔模占有数有关,当腔模初始时处于真空态,这个方案对腔模衰变不敏感.