《基於光纖與腔QED系統耦合的量子信息處理器》是依託福州大學，由鄭仕標擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於光纖與腔QED系統耦合的量子信息處理器
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭仕標
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
消相干問題與可擴展問題是實現量子信息首先必須解決的兩個重要實際問題。本項目擬利用腔QED系統與光纖的耦合設計出可有效克服消相干的可擴展量子信息處理器。研究腔QED系統與光纖的非共振耦合，得到兩個原子在大失諧玻色模的誘導下所產生的耦合哈密頓，提出有效方案以實現兩個原子間的量子態轉移、糾纏及相位門，提出有效方案以製備多個原子之間的糾纏態。腔場及光纖只是被虛激發，始終處於真空態，因而耗散被有效抑制。在操作過程中，我們將利用拉曼過程，原子的兩個低能態作為量子比特基矢，原子的自發輻射也可得到抑制。研究多個受驅動腔QED系統與多條光纖的耦合，通過選擇原子的能級結構與經典場的參量以得到任意兩個給定腔中原子的選擇性耦合。利用這種選擇性的耦合提出有效方案以實現任意兩個給定節點之間的量子通信及量子邏輯操作。
結題摘要
本項目圍繞著消相干效應與可擴展性這兩個國際量子信息學術界關注的重要問題，較系統地研究耦合腔QED系統的動力學，提出了一系列有效克服消相干的可擴展量子信息處理器及量子態操控的理論方案。首先，我們研究了兩個原子系綜與兩個通過光纖連線的耦合腔的作用。結果表明通過適當選擇失諧量、耦合係數等參量，可使原子與非定域場模發生選擇性耦合。在特定條件下，經過壓縮變換的合作原子模的量子可完全被場模吸收，這使得原始的合作原子模被驅動到雙模壓縮真空態。接著，我們研究了多個受驅動腔QED系統與多條光纖的耦合，通過選擇原子的能級結構與經典場，提出了一個方案以實現任意兩個給定腔中的原子間的選擇性耦合。然後，我們研究了如何利用這種選擇性耦合實現任意兩個給定節點之間的量子邏輯操作以及任意兩對給定節點之間的並行操作。在操作過程中，原子與腔模均不被激發，因而消相干效應可得到抑制。在此基礎上，我們進一步研究了通過光纖連線的耦合腔QED系統的Zeno動力學，提出了有效方案以實現空間分離的兩原子的多維糾纏態及量子相位門。這些方案的主要優點是只要求一步操作，並且對腔的耗散不敏感。基於耦合腔的耗散，我們還提出了處於不同腔中的兩個原子糾纏穩態的製備方案。除了耦合腔方面的工作，在腔QED系統中我們還提出了電磁場非經典Berry相位的測量方案，研究了耗散參量的絕熱循環演化所導致的幾何相位。在此基礎上，我們提出了原子系綜和腔場壓縮態的製備方案。此外，我們還提出了分解n-量子比特受控相位門的簡化方案，並且在腔QED系統中討論了實現所要求的基本邏輯門的方法。在國內外重要學術刊物上發表了25篇論文，其中10篇發表在《Physical Review A》上。
