《基於二維中性原子陣列的量子暫存器的實驗和理論研究》是依託山西大學，由李剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於二維中性原子陣列的量子暫存器的實驗和理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李剛
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子比特（Qubit）是量子信息的基本單元，而可獨立操控的多量子比特系統則是量子信息存儲、量子計算和量子模擬的基礎。原子與光子系統因其良好的相干性和操控性，是進行量子信息存儲和量子模擬的重要系統。可擴展的單原子系統則是演示量子計算和量子模擬的重要手段，也是當前實驗研究的前沿熱點。本項目基於量子光學與光量子器件國家重點實驗室現有實驗基礎，擬開展基於二維中性原子陣列實現多量子位的有效存儲和操控的實驗和理論研究。主要研究內容包括：1）二維中性Cs原子陣列的構建及實現；2）二維原子陣列中單個原子量子位的初始化和可控操作及退相干機制研究；3）二維原子陣列的有效定址，陣列中不同量子比特（原子）之間的串擾研究；4）二維陣列中單量子比特的有效讀取和傳輸的方法。通過該項研究，有望提高我們對基於單箇中性原子操控實現量子信息過程的認識，建立可用於中性原子量子計算的小型量子暫存器系統。
結題摘要
量子比特（Qubit）是量子信息的基本單元，而可獨立操控的多量子比特系統則是量子信息存儲、量子計算和量子模擬的基礎。原子與光子系統因其良好的相干性和操控性，是進行量子信息存儲和量子模擬的重要系統。可擴展的單原子系統則是演示量子計算和量子模擬的重要手段，也是當前實驗研究的前沿熱點。本項目以獲得二維中性原子陣列的量子暫存器為目標完成了以下工作：1）二維光學偶極阱陣列的獲得；2）原子陣列定址手段的獲得和原子量子態的精確操控；3）光學中原子量子比特的退相干機制研究；4）光學陣列和高精度光學微腔的結合以及原子軌道和統計性質的精密測量。項目實現了單原子的內態操控，並利用此系統在有質量的粒子上檢驗了玻爾互補原理，為從更一般的層面上理解玻爾互補性原理和波粒二象性提供了重要依據；同時利用強耦合腔量子電動力學系統實現了單原子的控制和相關參數的測量，為原子陣列和光學腔的耦合奠定了堅實的基礎。
