《光子系統兩自由度超並行量子計算研究》是依託北京師範大學，由鄧富國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光子系統兩自由度超並行量子計算研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：鄧富國
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用量子疊加態進行計算的量子計算機具有神奇的量子並行功能，可以指數地加快大數質因子分解算法的速度，平方根地加速無序資料庫的搜尋，指數地加快量子體系的仿真計算。光子系統具有多個可以當作量子比特的自由度，如極化、空間模式、角動量、頻率等。已有的模型通常基於光子某一個自由度進行量子計算。充分利用光子系統兩個自由度進行量子計算，具有更強的並行性，且需要的量子資源少、具有更強抵抗光子數損耗噪聲的特徵、相對而言更易於存儲，因此基於光子系統兩自由度的超並行量子計算機具有很好的研究價值，且相關研究才剛剛起步。本項目主要研究基於光子系統極化與空間模式兩自由度的超並行普適量子門，兩自由度光子與固態系統超並行雜化量子門，不同自由度量子態之間的轉化、集成與分解，以及超並行量子計算機對部分量子算法的影響。力爭在超並行量子計算機和超並行量子算法方面有一些創新性的研究成果，推進光子系統兩自由度超並行量子計算的發展。
結題摘要
量子計算可以指數地加快大數質因子分解算法的速度，平方根地加速無序資料庫的搜尋。光子系統具有多個可以當作量子比特的自由度，已有的模型通常基於光子某一個自由度進行量子計算。充分利用光子系統兩個自由度進行量子計算，需要的量子資源少、具有更強抵抗光子數損耗噪聲的特徵、相對而言更易於存儲，因此基於光子系統兩自由度的超並行量子計算機具有很好的研究價值。 我們的研究成果主要集中於以下三個方面：1、提出了可預報是否成功的量子中繼器方案，在量子中繼器實用中可通過預報剔除失敗事件，提高中繼效率。2、提出了超並行量子計算的概念，並構建了基於光子極化模式與空間模式兩自由度的第一個超並行控制非門，具有節省資源、加速計算、降低光子耗散噪聲影響等優點。3、構建了電路緊緻的固態量子計算邏輯門和快速的超導量子比特邏輯門，可簡化量子電路、加快量子計算速度。 我們超額完成了預訂的目標，已經發表SCI檢索論文55篇，其中包含Nature出版集團刊物npj Quantum Information 1篇、美國物理學會期刊Phys. Rev. A/E/Applied 15篇、美國光學學會期刊Optics Express 6篇、英國物理學會期刊New J. Phys. 1篇、Annalen der Physik和Annals of Physics各4篇。其中有3篇是本領域內的高被引論文。在國內重要學術會議上作學術報告8次，參加國際學術會議4人次，培養碩士、博士研究生10 名。
