《基於朗道-基納理論的金剛石氮-空位體系量子態操控研究》是依託湖南師範大學，由陳瓊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於朗道-基納理論的金剛石氮-空位體系量子態操控研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳瓊
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目旨在研究單個金剛石氮-空位體系中量子態的操控和量子信息處理問題。基於朗道-基納（Landau-Zener）理論，利用氮-空位的電子自旋與鄰近核自旋之間的相互作用產生的能級反交叉，操控系統的量子態。將結合實驗裝置中磁場和作為驅動場的微波脈衝等參數的數值，設計實驗方案。具體研究內容如下：通過設定系統的初始狀態，利用能級反交叉完成量子態的相干分裂演化，一方面開展絕熱條件下量子態操控的工作；另一方面分別考慮金剛石氮-空位體系中內層的一個或幾個核自旋的情形，控制和製備電子自旋與核自旋之間的多體糾纏態；重點討論不同實驗參數下實驗誤差對朗道-基納干涉現象本身的影響；以及研究如何利用本徵態中的暗態進行量子存儲。本項目著眼於理論結合實驗進行，將不僅有助於深化我們對氮-空位體系量子信息處理本身的認識，而且也為實現利用驅動場對多體量子體系進行糾纏等操控提供理論參考。
結題摘要
本項目旨在研究金剛石氮-空位體系量子態的操控和量子信息處理問題。利用氮-空位的電子自旋能級結構，結合實驗裝置中磁場和作為驅動場的微波脈衝等參數的數值，操控系統的量子態。通過三年的系統研究，我們完成了項目的既定目標，主要的研究成果包括：通過設定系統的初始狀態，調節系統的驅動場，例如微波脈衝等參數進行同步調製與非同步調製，對兩能級原子進行量子態操控的工作；另一方面考慮金剛石氮-空位體系的特點結合多種其他量子體系製備量子糾纏態；重點討論不同實驗參數下實驗誤差的影響，又著力於金剛石系綜與其他量子體系的複合體系的非線性研究，實現氮-空位色心繫綜的單模以及遠距離的雙模壓縮。除此之外，我們也研究了如何構建無退相干子空間來實現氮-空位中心繫統的兩比特以及多比特的控制非門。最後，通過研究與金剛石氮-空位系綜較為類似的一個體系，即極化分子系綜的量子信息處理問題，我們深化了對系綜體系的認識。這些研究結果為我們今後相關研究的開展打下了良好的理論基礎。 已有5篇相關論文發表在Phys. Rev. A，和Eur. Phys. J. D等國際著名期刊上，一篇剛被Opt. Express 接收，另外項目主持人與國內外各個理論和實驗研究組取得了穩定和長期的合作關係。
