《利用弱非線性交叉科爾效應實現高效量子計算》是依託華僑大學，由林青擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用弱非線性交叉科爾效應實現高效量子計算
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林青
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子計算是量子信息科學的基本研究內容，其實現可以通過量子邏輯門或者單向量子計算來完成。我們近期利用非線性交叉科爾效應，給出一類量子控制門的高效實現方案。這一方案所需要的量子資源僅隨量子比特數的增長而呈線性增長。在本項目中將以此為基礎，繼續研究如何利用非線性交叉科爾效應來實現高效量子計算。首先，將研究更多量子邏輯門乃至量子算法的結構，並由此利用非線性效應來高效實現這些量子邏輯門和量子算法，進而討論它們在大規模量子計算中的套用；其次，在單向量子計算的研究中，將研究二維族態的各種結構，給出相應基於非線性效應的高效製備方案；最後，將研究如何在實際的物理體系實現所需要的非線性交叉科爾效應。這些對量子計算的發展有著直接的意義，甚至對大規模量子計算的實用化、產業化都將有積極的作用。
結題摘要
光學量子信息過程的研究是量子信息科學研究的一個熱點，在項目的資助下，我們主要針對光學量子計算的實現和光學量子糾纏態的製備這兩個方向開展研究工作，已完成預計目標，共發表學術論文13篇，其中SCI二區3篇，SCI三區3篇，SCI四區2篇，中國科學G輯5篇。並且入選2012年度福建省新世紀優秀人才支持計畫，獲第十屆福建省自然科學優秀學術論文二等獎。培養研究生兩名，赴加拿大卡爾加里大學進行學術訪問。線上路模式的光學量子計算的研究中，利用交叉相位調製技術：（1）提出了光學量子邏輯門、量子線路的新的實現方式，可以套用於量子Grover搜尋算法和Shor算法，並能夠提高其實現的效率和節省所需要的資源，特別是可以將Grover算法的實現複雜度由原來的多項式降到線性。（2）基於線性光學器件，實現了雙光子偏振態與單光子兩比特量子態的相互變換，並進一步實現了多光子偏振態與單光子高維空間態之間的相互變換。（3）給出能夠有效處理光子丟失問題的容錯量子計算方案。在測量模式光學量子計算的研究中，利用交叉相位調製技術：（1）給出任意二維簇態的確定性製備方案，其製備效率和保真度很高，降低了對量子記憶體的依賴。（2）給出了三維簇態的高效製備方式。（3）進一步提出一種更高效的任意圖態製備方案，所需要的運算元遠低於此前的其他方案，僅需一個單光子作為輔助。如果利用多個單光子作為輔助，可以實現並行製備，使得方案的效率隨之成倍增長，因而方案更適用於大規模量子計算。（4）以控制路徑門為基本操作，僅利用一個輔助單光子，有效地實現任意圖態的製備，而且同時能夠以1/2的機率檢測出製備過程是否存在錯誤。在各類量子糾纏態的製備研究中，利用交叉相位調製技術：（1）提出一種高效且確定性的多光子W 態製備方案。（2）以雙光子糾纏態為初態，提出了任意體對稱高維糾纏態的高效製備方案。（3）以單體對稱高維量子態為初態，給出兩體對稱高維糾纏態的製備方案。（4）針對非對稱兩體三維量子態，以兩個單光子和一個糾纏光子對為初態，給出了其高效製備方案。（5）以單體高維量子態為初態，給出了任意體對稱和非對稱高維量子態的製備方案。總之，我們提出的量子計算方案基於弱非線性交叉克爾效應，具有確定性、高效性的特點，更適用於大規模量子計算，有助於量子計算往實用化的方向發展。
