固態量子自旋系統信息傳輸的量子最優控制研究

《固態量子自旋系統信息傳輸的量子最優控制研究》是依託北京理工大學，由邵彬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：固態量子自旋系統信息傳輸的量子最優控制研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：邵彬
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目擬運用量子最優控制理論研究固態量子自旋系統量子信息傳輸與放大的控制過程，尋求對系統實施局域或整體的有效量子操控、高質量的量子信息傳輸控制條件以及各種控場對系統量子相干性的保護作用。我們還將探討傳輸線中量子信息的傳輸特點，找到有效的最佳化控制方式，最佳化的性能指標主要包括量子態和量子門的保真度、自旋間量子關聯、時間和能量效率等性能指標。我們將在不同類型的信道中尋找量子態或量子糾纏可靠轉移的條件，提出量子態完美轉移的控制場設計方案。在控制與被控制的系統中，進一步考慮環境和各類耗散的影響，通過最佳化控制設計主動地操控和干預系統狀態的演化，誘導系統演化至期望的目標狀態，找到最佳的控制方案用於保護系統的量子相干性。在實驗室允許的參數條件下，根據需要提出綜合最佳化量子調控方案，控制系統的相干演化生成穩定的多體關聯，提出開放量子系統消相干抑制和量子關聯保持的控制策略，為實驗和套用研究提供理論依據。

結題摘要

本項目運用量子最優控制理論探索了固態量子自旋系統中量子信息的傳輸，尋求對系統局域或整體上的最優控制，高質量的量子信息傳輸條件以及各類外場對系統量子相干性的影響，研究了量子系統演化的速度極限，涉及路徑空間狀態演化的量子速度,獲得達到目標態所需最小時間，具體討論了系統量子態、保真度、自旋間量子關聯和量子糾纏等問題, 根據一般多體系統中的量子相變與量子速度極限有著共同源於海森堡不確定性關係的根源，我們提出了量子相變與量子速度極限之間存在著某種必然的聯繫判據。此外，我們探討了傳輸線中量子信息的傳輸特點，找出一類最佳化控制方式，性能指標主要包括量子門的保真度、自旋間量子關聯、時間和能量效率等指標。在固態自旋系統不同類型的信道中尋找量子態或量子關聯可靠轉移的條件，提出量子態完美轉移的最佳化控制方案。考慮環境和耗散的影響，討論了在控制與被控制的系統中如何降低系統消相干的方法，在實驗室允許的參數條件下，提出最佳化量子調控方案，量子系統消相干抑制和量子關聯保持的控制策略，能夠為實驗和可能的套用提供依據。