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.     

介观谐振子电路中四模连续变量完美最大纠缠的实现

本文我们将基于连续变量EPR纠缠态以及分束器算符的理论表达式提出四模连续变量完美最大纠缠态(CV PMES)的理论表达形式,在此基础上,进一步利用超导介观LC谐振子电路通过射频超导量子干涉仪进行耦合的系统,提出在实验上近似实现四模连续变量完美最大纠缠态的理论实现方案.     

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.     

超导电荷量子比特研究综述

随着量子计算机以及量子算法的提出，人们开始寻找可以实现量子计算机的真实物理体系。超导量子电路以其丰富的可设计性和优良的易集成性成为最有潜力实现量子计算机的人造量子体系。文章介绍了超导电荷量子比特的基本原理、超导电荷量子比特的耦合以及耗散和退相干问题，展望了超导电荷量子比特在量子计算和量子信息科学中的应用前景。     

二项式光场与负二项式光场对超导量子比特读出电流的影响

研究了二项式态光场和负二项式态光场与耦合超导量子比特相互作用下的超导电流的时间演化规律.研究结果显示:在确定的二项式态或负二项式态光场中,耦合超导量子比特的初始量子态对穿过自身的超导电流的动力学行为几乎没有影响;但光场的量子态,尤其是光场参数对超导电流的动力学行为具有调控作用.因此,通过测量超导量子比特的输出电流,能够探测量子光场的统计性质.     

量子拉比模型中的对称性与对称性破缺研究

量子拉比模型(QRM)是描述物质与光相互作用最简单的模型之一.本文发现在存在对称性的拉比模型中,偏置的引入将破坏模型的对称性,系统出现标度行为;通过引入一个新的伊辛相互作用,模型的对称性将重新修复.发现这种对称性与对称性破缺规律性的结论在N态量子拉比模型同样存在.     

基于玻色约瑟夫森结的自旋压缩的相干控制

提出了利用人造原子-基于约瑟夫森结的超导量子比特产生自旋压缩的电路模型,给出了系统的有效哈密顿量.在海森堡绘景下,利用冷冻自旋近似方法得到近似解析解,进而分析了系统自旋压缩效应的调控方法.研究表明,通过调节系统粒子数或者耦合强度与有效非线性相互作用强度的比例,均可有效地调控系统的自旋压缩程度和处于自旋压缩态的时间.外场越弱,粒子数越多,系统的自旋压缩程度越强,处于自旋压缩态的时间越长.     

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.     

基于双量子点分子与超导传输线的纠缠浓缩方案

本文利用控制双量子点分子与超导传输线共振器(STLR)的大失谐相互作用,实现任意两个量子点分子之间的耦合和控制操作,整个操作过程对STLR的衰减和热场均不敏感。基于这种耦合和控制操作,提出了量子点分子纠缠态的浓缩方案,该方案最大成功概率为50%。     

介观RLC电路的量子化及量子涨落

借助于热库与LC系统耦合的模型,介绍了一种介观RLC电路的量子化方法.在此基础上,计算了电荷、电流在不同态中的量子涨落.电荷、电流的平均值与相干态的本征值有关,但量子涨落却与相干态的本征值无关.     

压缩薛定谔猫态下介观LC电路的量子效应

基于介观电容存在弱耦合特性,对介观LC电路的量子效应进行了研究.研究结果表明考虑介观电容器弱耦合效应的影响,介观LC电路将由初始的薛定谔猫态演化到压缩薛定谔猫态.并对压缩薛定谔猫态下的量子涨落进行了计算,发现压缩薛定谔猫态下磁通和电荷的量子涨落具有比薛定谔猫态下程度更高的压缩和反压缩效应.     

压缩薛定谔猫态下介观LC电路的量子效应

基于介观电容存在弱耦合特性,对介观LC电路的量子效应进行了研究.研究结果表明:考虑介观电容器弱耦合效应的影响,介观LC电路将由初始的薛定谔猫态演化到压缩薛定谔猫态.并对压缩薛定谔猫态下的量子涨落进行了计算,发现压缩薛定谔猫态下磁通和电荷的量子涨落具有比薛定谔猫态下程度更高的压缩和反压缩效应.     

基于Jaynes-Cummings模型的量子参数估计与初态优化

参数估计理论是根据实验测量数据推断物理模型中未知参数的重要理论工具.Jaynes-Cumming模型是量子光学中广泛使用的模型,描述了二能级原子和单模量子光场之间的相互作用.利用参数估计理论系统地研究了该模型中光-原子耦合强度g的估计精度,并找到了可达到最高估计精度的初态.该结果可以提高基于Jaynes-Cumming模型的量子精密测量的精度,该研究方法也可用于其他基于混合量子系统的量子度量学研究.     

可控电磁场下量子相干动力学和量子信息流动

针对可控电磁场作用下超导量子比特系统中的量子纠缠和量子相干性的动力学性质进行了探讨,所研究的系统是由两个非相互作用的超导比特与独自的数据总线构成的,同时每个超导比特都受到可控的电磁场的驱动.研究发现可控电磁场能够增加两超导量子比特之间的量子纠缠和量子相干性,特别,增加的幅度会随着可控电磁场作用强度的加大而提高.另外,利...     

光腔内一维扩展玻色-哈伯德模型的量子相变

光晶格为研究冷原子提供了一个非常纯净并且容易调节的实验平台.在光腔内的光晶格中载入冷原子,可以引入光子原子之间的耦合相互作用,有助于人们研究超辐射转变以及超流和超固体等量子相.除了最近邻格点之间原子排斥相互作用有助于形成超固体以外,原子光子耦合系数的正负符号随位置交替变化也有助于形成超固体.本文将这两种相互作用都考虑进光腔中扩展玻色-哈伯德模型,通过测量原子密度、光子密度、超流序参量、固体序参量和超固体序参量,用平均场方法得到系统的基态相图,发现与硬核系统相比,软核系统的超固体范围更大更容易被发现.此研究结果有助于指导光腔中冷原子实验寻找新的量子相.     

应用单模腔场中的超导量子干涉仪制备n比特W态的简单方案

提出了一个制备n比特W态的简单方案,利用一个单模腔场与放置在其中的n个超导量子干涉仪发生共振相互作用,且共振相互作用的耦合强度远大于其他作用的强度,此时,超导量子干涉仪其他能级与腔模间的相互作用可以忽略,这样,仅通过一步时间演化就可制得n比特W态.并且在衰减强度和耦合强度相接近时,仍然可以成功制备n比特W态.     

双耗散介观LC并联电路的量子化及量子效应

针对LG电路的实际情况提出了双耗散介观LC并联电路模型,并利用经典电路的基尔霍夫定律和阻尼谐振子的量子化方法对电路进行量子化.在电路模型量子化的基础上进一步讨论了双耗散LC介观并联电路在真空态下电感支路和电容支路中电流和电压的量子涨落,并分析耗散电阻RC和RL对两个支路中的量子涨落的影响.结果表明,两个支路的电流和电压...     

介观电路的准经典描述

以LC串联电路为例,研究介观电路电荷平均值随时间的演化公式与基尔霍夫定律的关系,给出了满足相干态波函数的方程和LC串联电路的相干态波函数与满足Schr(o)dinger 方程的准经典波函数,以及电流强度、量子涨落和量子相位,并讨论了波包的运动特性.     

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.     

基于耦合腔系统的相互作用自由的全光开关

利用量子干涉效应,在耦合腔系统中提出了一个相互作用自由的全光开关方案。在该方案中,两个腔通过光子隧穿效应耦合起来。当一个控制场与第二个腔中的原子相互作用时,信号光直接被第一个腔反射回去,因此信号光与控制光在原子-腔系统中没有发生直接耦合作用。本文方案即使在原子和腔之间不满足强耦合条件时也可以很好工作,从而放宽了实验条件下实现光开关的腔强耦合条件。