《單光子高維編碼量子計算研究》是依託中國科學技術大學，由李力擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：單光子高維編碼量子計算研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李力
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
面向實用化、規模化量子計算的一個基本核心問題是對高維向量進行編碼。以往的光量子計算實驗工作中所採用的均為多光子編碼，存在實現難度大、噪聲高、無法實現任意么正操作等問題。本項目基於成熟的單光子量子操作實驗技術，通過單光子的極化和軌道角動量的同時操縱，實現對於單光子四維向量的量子態編碼與任意么正操作，並在此基礎上將經典高維向量數據編碼到單光子量子態上，實驗演示若干量子信息處理任務。同時，本項目還將探索進一步結合路逕自由度來實現單光子八維向量的量子態編碼與任意么正操作。本項目的研究路線相比多光子編碼而言，可以避免多光子干涉不完美和相互作用弱的問題，同時也又可以減少資源消耗，是基於多光子糾纏量子計算研究的有效擴展，為實用化、規模化量子計算提供新的有效途徑。
結題摘要
圍繞可擴展光量子計算，本項目發展了多項光量子操縱技術，開展了單光子高維編碼、調控以及多光子糾纏干涉等多項研究，特別是發展了光子軌道角動量調控技術。在此基礎上，同時調控光子的偏振、路徑和軌道角動量，利用6光子實現了18比特超糾纏；不斷提升用於多光子糾纏干涉的脈衝糾纏源品質，首次實現了10光子糾纏。基於項目組發展起來的國際領先的多種量子糾纏源和相干操縱技術，開展了一系列光量子計算實驗研究，取得多項重要研究成果，包括：首次實現基於經典指令的量子云計算演示驗證、首次實現突破經典極限的量子指紋識別、首次實現滿足保密性條件的量子態三方秘密共享、成功演示了基於嵌入式編碼高效量子糾纏測量，首次實現拓撲數據分析（TDA）算法的驗證演示、實現可觀測量的非局域測量等。綜上所述，本項目進一步發展了單光子高維度量子編碼技術，實現了經典數據的量子高維向量編碼和操作，為下一步發展高維編碼的光量子計算奠定了堅實的基礎。
