基於無相互作用測量的反事實量子信息處理

《基於無相互作用測量的反事實量子信息處理》是依託山西大學，由郭奇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於無相互作用測量的反事實量子信息處理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：郭奇
• 依託單位：山西大學

項目摘要

利用量子力學中無相互作用測量的基本原理進行反事實量子信息處理是近幾年興起的研究熱點之一。反事實量子信息指的是在不傳輸任何物理粒子的情形下可以進行非局域的量子信息處理，這是一種違背經典直覺且不同於傳統量子信息的信息處理方式，因此受到很多研究者的關注。本項目擬開展如下研究工作：（1）提出多量子比特信息的反事實傳輸方案，這方面我們已經提出了單個未知量子態的反事實傳輸協定，接下來的研究中，將設計更簡潔的量子線路完成可擴展的任意多比特量子信息反事實傳輸的有效方案；（2）構建不同物理體系中（如，量子點腔體系，原子體系等）的反事實分散式量子邏輯門和非局域糾纏態，以期完成通用的反事實分散式量子計算和其他非局域量子信息任務；（3）利用弱測量和量子延遲選擇實驗的方法探索反事實量子信息處理的深層物理機制。通過本項目的研究，一方面可以為非局域量子信息處理探索新的途徑；另一方面也可以為量子力學的反事實性提供理論證據。

結題摘要

反事實量子信息是近幾年興起的一種新型的量子信息處理途徑。本項目執行期間按照預定計畫發表了系列學術論文，取得的主要研究成果如下：研究了反事實非局域量子克隆的實現方案，利用反事實量子通訊的基本思想，提出了一個反事實的1到2經濟型相位協變克隆方案；研究了原子系統中的反事實糾纏分布方案，證明了非局域的糾纏交換可以通過第三方操作以反事實形式完成從而實現高效的糾纏分布；基於初始反事實量子密碼協定（N90協定）提出了一種類反事實量子密鑰分發協定，這是一種無需基矢比對過程的量子密鑰分發協定，可以很大程度上提高密鑰的產生效率，理想情況下可達到100%，同時不需要經典信息的傳輸；基於光學微腔與量子點等固態量子比特的耦合系統，提出了多種量子門和大尺度糾纏態的製備方案，包括CNOT門、Toffoli門、Fredkin門、W態和GHZ態的融合等，這些為大規模固態量子計算與大尺度光量子通信網路的構建提供了基礎量子資源。這些理論研究都是建立在現有的實驗可行參數的基礎之上的，有關的數值模擬都得到了預期的結果。這些研究工作的完成不僅為新型的非局域量子信息處理提供了理論支撐、開闢了新的途徑，而且由於它結合了量子力學中的無相互作用測量和量子芝諾效應等基本原理，所以這方面的研究對於量子力學基本問題的理解也有重要的參考價值。本項目研究期間共發表學術論文14篇，其中SCI收錄13篇，EI收錄 1篇。