《噪音環境下量子糾纏態操縱與高保真傳輸的理論研究》是依託福州大學，由夏岩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：噪音環境下量子糾纏態操縱與高保真傳輸的理論研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏岩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬基於原子-光子比特設計出可以有效克服環境噪音的可推廣的量子糾纏態操縱與高保真傳輸的理論方案。抵制退相干問題和可推廣問題是實現量子信息首先需要解決的重要問題。本項目中首先利用腔QED（腔量子電動力學）和光學器件系統的組合提出有效方案以實現確定的多原子或光子之間的量子糾纏態製備以及量子相位門操作。在方案中，環境噪音對極化光子的退相干影響，腔場的耗散以及原子的自發輻射可以得到有效抑制，而且保真度不會隨著比特數目的增加而減少；然後研究多比特光子任意極化糾纏態基矢的完全非破壞可區分性問題和高保真傳輸問題。根據所要研究的糾纏態的性質選擇恰當的自由度組成超糾纏態作為研究載體，充分考慮環境噪音對研究系統的影響，在cross-Kerr介質和光學器件的幫助下提出有效的理論方案，可以成功的實現多光子任意極化糾纏態完全非破壞可區分和高保真傳輸，並且方案的成功幾率可以達到100%。
結題摘要
本項目基於原子-光子比特提出可有效克服環境噪音影響的、可推廣的量子糾纏態操縱與量子信息高保真傳輸的理論方案。抵制退相干問題和可推廣問題是實現量子信息首先需要解決的重要問題。本項目中，我們首先研究了利用腔QED系統、光纖、極化光子實現高保真糾纏態操縱和量子信息傳輸問題。其中包括兩部分，（1）利用線性光學原件、cross-kerr非線性材料的幫助提出了有效方案實現多光子糾纏態的製備。（2）在腔QED（量子點動力學）系統中（單個腔系統和多個腔耦合系統），利用絕熱方法、Zeno動力學，量子反饋控制等方法實現了糾纏態操縱和量子計算。然後，研究了可抵制噪音影響的、可推廣的量子計算問題和糾纏態的高保真傳輸問題。在方案中考慮了光學器件的工作效率和探測器的探測性能。並將研究方案推廣到複雜網路系統，提出執行任意多光子相位門的有效方案，使研究更具有普遍意義。同時，研究了腔QED系統中量子信息處理的相關問題。利用耗散，Zeno動力學等方法實現原子系統的高保真量子計算和糾纏態操縱。最後研究了聯合量子態遠程製備以及量子糾纏態非破壞可區分。我們利用EPR對等量子糾纏態資源作為量子通道實現多方聯合遠程製備W糾纏態、任意三粒子糾纏態等，實現了確定性的量子糾纏態遠程製備。還研究了量子糾纏態非破壞可區分。利用動量、時間、極化（偏振）和空間模等組成的超糾纏態作為研究的載體，在cross-Kerr介質的幫助下，用常規探測器探測掉超糾纏態中輔助的自由度，從而成功的非破壞區分剩餘極化自由度組成的糾纏態所處在的基矢。方案可以推廣到區分多光子任意極化糾纏態的基矢，並且成功幾率可以達到100%。基於本項目支持，已發表被SCI收錄的科研論文21篇；已畢業碩士生5人，博士在讀1人，碩士在讀7人；項目組成員參加國內學術會議15人次，邀請國內專家學者講學、報告3人次；項目組成員1人晉升教授，1人晉升副教授。獲得各種級別獎項5項。綜上所述，經過項目組成員三年的努力，已超額完成了本項目的預期研究目標。
