《基於約瑟夫森結的強耦合系統的超導量子計算》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由戴宏毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於約瑟夫森結的強耦合系統的超導量子計算
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：戴宏毅
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
量子計算是當今物理學研究中最為關注的領域之一。約瑟夫森結器件由於其具有可集成性和規模化的優點而引起人們的極大興趣。利用超導傳輸線腔和納米機械共振腔作為量子計算的數據匯流排，分別與超導約瑟夫森結相耦合，可構成兩種不同模式的強耦合系統進行超導量子計算，這是目前量子計算很有發展前途的方案。本項目將從理論上對基於約瑟夫森結的兩種強耦合系統中沒有解決的超導量子計算問題進行研究。其主要內容包括該兩種強耦合系統的量子糾纏態製備、量子糾纏與量子關聯的聯繫、量子糾纏死亡等量子糾纏動力學特性研究；以抑制量子消相干為目標的簇態量子計算方案研究；以提高保真度為目標的量子邏輯門的物理實現研究；基於典型強耦合系統的量子信息傳輸和存儲研究；包含多個約瑟夫森結的強耦合系統的物理機制研究。然後，綜合比較兩種典型強耦合系統進行超導量子計算的區別和聯繫，為量子計算提供新的研究思路和方法。
結題摘要
本項目具體針對基於約瑟夫森結的強耦合系統中沒有解決的超導量子計算問題進行了廣泛而深入的研究。其主要研究成果有： 1、研究了簇態製備和簇態量子計算 提出了一種利用XY-型相互作用在磁通量子比特中製備簇態的方案，僅僅需要2d步就能製備d-維簇態，易於實驗實現；提出了一個基於晶片上微腔陣列結構中微波光子編碼的實現簇態量子計算的方案，能同時克服消相干和解決擴展性問題。 2、進行了通用量子計算研究 研究了利用超導電荷量子比特進行的通用量子計算問題，該方案能在免消相干子空間中抵抗集體噪聲；開展了對具有transmon量子比特集體弛豫的免消相干子空間中的通用量子計算,能極大地降低弛豫；提出了基於量子計算的一種實現控制-非門(C-NOT 門)方案，能夠獲得很高的保真度；提出基於約瑟夫森結強耦合系統的量子信息傳輸和存儲方案。 3、開展了量子模擬研究 利用超導微腔陣列進行量子模擬研究了一維超導傳輸線腔鏈中光的量子相變問題；利用微腔陣列，提出了製備光子體系Mott絕緣相和超流相任意相干疊加態的方案，該方法能用於分散式量子計算，容易擴展到多邏輯量子位情況；模擬了冷極性分子晶體Ising模型，極大地豐富了該研究理論。 4、量子信息中的基本問題研究 研究了多用戶遠程量子態的製備以及在通用情況和一些特殊情況下的機率遠程量子態的製備問題，研究了一種機率量子隱形傳態的新方案及其潛在套用；開展了量子成像研究，提出了熱光二階關聯成像的方案，研究了光的偏振對熱光關聯成像的影響，進行了贗熱光場光強的隨機運動描述研究；研究了量子系統辨識和控制問題，利用Bang-Bang型控制場實現任意純態轉換控制和任意么正操作問題，研究了先驗信息在量子信息處理最佳化中的作用問題；編著並出版了一部有特色的“量子計算機研究”專著，在國內被廣泛使用。
