《全光量子信息處理器的實驗研究》是依託東南大學，由薛鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：全光量子信息處理器的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：薛鵬
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目旨在全光量子信息處理器的實驗研究，擬將其套用於量子通信和量子計算兩個方面。一方面，針對全光量子通信，本項目將著重於利用量子信息技術提高信道容量的理論和實驗研究。具體來說，實驗上將信息載入在多光子糾纏態上可極大地壓縮信道的信噪比，從而提高信道容量。進而利用光子的軌道角動量拓展信道的頻寬，進一步提高信道容量。另一方面，針對全光量子計算，我們將從軟體和硬體兩個方面進行研究。軟體方面結合線性光學體系和集成光纖/波導體系實驗實現量子隨機行走算法和玻色子採樣算法。硬體方面則著重實現普適的多比特量子邏輯門操作。作為一個階段性中間目標，我們也將利用線性光學系統實現量子模擬平台，通過多光子及高維度糾纏態的製備和調控，模擬在當前實驗條件下難以操控和測量的物理系統以及複雜的物理現象，獲得對一些未知現象的信息，進一步實現對被模擬體系的研究。上述實驗研究取得成功，必將推動量子信息技術的實用化、集成化和產業化。
結題摘要
在項目資助期間，首先實驗實現基於全光量子行走的量子信息處理器，並將全光量子信息處理器套用於量子模擬，量子測量及驗證量子力學基礎原理等方面，取得了一定成就，共在Nature Physics, Physical Review Letters等SCI收錄學術期刊上發表高水平學術論文三十六篇，均標註項目資助。研究工作進展順利，進度符合項目預期計畫，超過預期研究成果。取得的主要研究進展和重要結果主要集中在利用全光量子信息處理器驗證量子力學基礎理論和實現量子模擬兩個方面。 1全光量子信息處理器驗證量子力學基礎理論。項目組首次在實驗中觀測到非定域性和互文性這兩種量子特性之間存在此消彼長的monogamy關係，從而提供直接證據揭示量子糾纏是一種普適的資源。Physical Review Letters刊發了這一項關於量關聯的重要進展，並選為Editors' Suggestion。論文一經發表引起了國內外專家同行及媒體的廣泛關注，《江蘇科技報》以量子糾纏被證明是普適資源為題報導了項目組在量子關聯實驗研究中取得的重要進展。Phys.org報告了項目組關於量子關聯的實驗進展，並刊發題為Two defining features of quantum mechanics never appear together的feature story。 2全光量子信息處離去實現量子模擬。團隊首次在開放系統中實驗實現宇稱-時間對稱的量子行走並觀測到新型一維拓撲保護邊界態，為基於量子行走平台實現量子計算提供了新的依據。該研究成果以長文（article）形式發表於Nature Physics。這篇論文涵蓋了宇稱-時間對稱，量子行走，拓撲保護邊界態三個近年來量子物理學界最為關注的方向。研究成果一經發表引起國內外專家同行及新聞媒體的廣泛關注，項目負責人薛鵬教授接受新媒體《知識分子》採訪，並刊發《薛鵬團隊在量子行走領域取得重要進展|前沿》的文章。中國雷射刊發了《薛鵬：在宇稱-時間對稱中的量子行走》的報導。Phys.org報告了項目組關於宇稱-時間守恆的量子行走的實驗進展，並刊發題為Unconventional quantum systems may lead to novel optical devices的feature story。併入選“2017年度中國光學十大進展（基礎研究類）”。
