量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

混合固态量子信息处理器

基于混合固态系统提出一种量子态操控理论模型.该模型通过一个电流偏置约瑟夫森结作为可调耦合器连接两个传输线谐振腔.我们将一个自旋系综作为信息存储器放置在右侧的传输线内,将超导量子比特作为信息处理器与左侧的传输线耦合.该模型可以实现处理器与存储器之间的量子信息一步转换.该模型有望成为量子信息处理的基础器件.     

超导约瑟夫森结微波单光子量子态测量的研究

超导状态下用约瑟夫森结构成的微波单光子探测电路测量量子系统状态,定量分析并探讨约瑟夫森结的量子特征,作为一种新兴的固态量子位状态测量系统,对未来的量子信息理论与量子位的研究有着显著的帮助.     

中国科大成功研制按需式读取的可集成固态量子存储器

固态量子存储器可有效减少信道损耗、拓展量子网络工作距离,是构建大尺度量子网络的关键核心器件.近日,中国科学技术大学李传锋、周宗权研究组在国际上首次成功研制出按需式读取的可集成固态量子存储器,研究成果发表于《物理评论快报》.     

半导体量子点中的自旋控制

量子点为固体结构,能约束很少数的电子。由于它们离散的类原子态,因此长期以来一直被看作人造原子。利用量子相干进行信息处理的理念促进了固态系统量子控制的研究。在一台传统计算机中,信息是按比特     

超导量子比特中的Landau-Zener-Stckelberg干涉

超导量子比特是人工固态量子系统,在低温和弱耗散条件下,具有量子化的能级结构.这些能级之间的间隔可以随外加偏置电磁场连续变化,不同能级在某些偏置场可能形成量子系统中所特有的免交叉.最近研究成果表明,利用这些免交叉,可以在固态量子比特中实现Landau-Zener-Stckelberg（LZS）干涉,为测量系统的能谱、表征系统与环境的耦合、实现量子逻辑门、产生量子纠缠等提供了一个便捷的新手段.     

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.     

基于金刚石体系的固态量子计算

量子计算科学是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一,其开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理模式.量子计算研究的根本目标是建造基于量子力学基本原理的量子信息处理技术,能在许多复杂计算问题上大大超越经典计算性能的新型计算模式.量子计算需要一个良好的量子体系作为载体.基于自旋的量子体系由于其实用的可操作性,成为量子计算载体的优秀候选.自旋的所有量子性质表现在自旋的叠加态、自旋之间的纠缠和对自旋的量子测量上.基于系综的量子计算演示实验已经被多次实现,但是系综体系在可扩展性上有其原理上的缺陷.要实现可扩展的大规模室温固态量子信息处理和量子计算的突破,实现单量子态的寻址和读出是一个最重要的前提.在已经提出的单自旋固态量子计算载体中,比较突出的一类是基于金刚石中的氮-空位色心单电子自旋体系.金刚石中的氮-空位色心单电子自旋量子态可以在室温下初始化、操控与读出,成为室温量子计算机载体的优良候选者.我们首先回顾金刚石氮-空位色心单电子自旋体系作为量子计算机载体的重要进展;然后讨论了该体系在纳米尺度灵敏探测和成像方面的重要应用;最后,描述了此领域的前景.     

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.     

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...