基於自旋系統混合量子體系中的態傳輸研究

《基於自旋系統混合量子體系中的態傳輸研究》是依託中國海洋大學，由王兆明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於自旋系統混合量子體系中的態傳輸研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王兆明
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

海森堡自旋系統是量子計算裝置內部進行高質量量子通信的有效載體，如何在自旋系統中實現完美的態傳輸已有系統而深入的研究。本項目以自旋系統中兩種耦合位形能產生完美的態傳輸為基礎，探討實驗上實現理論要求的耦合強度分布的方案，研究各種對稱性耦合分布下的傳輸保真度。在此基礎上，研究自旋系統各種不同物理實現所面臨的不同噪聲對通信的影響並進一步提出減弱噪聲影響的方案。另外，考慮自旋系統與熱庫連線所構成的混合量子體系中的態傳輸及熱傳輸問題，研究熱庫與自旋系統之間的信息交換。本項目的研究內容將解決量子通信所面臨的一些實際問題，這對於最終實現微觀量子器件內部短距離通信具有重要的理論意義和實用價值。

結題摘要

近年來，利用海森堡自旋鏈進行量子通信得到了廣泛而深入的研究。本項目主要研究基於自旋系統的混合量子體系中的量子態傳輸，重點探討了一個自旋鏈的兩端與外部兩個熱庫相互作用的模型。重要結果如下（1）對外部存在兩個非馬爾科夫的熱庫模型，利用QSD方程方法計算了保真度隨時間演化。我們發現環境的非馬爾科夫性會使得保真度得以提高。（2）研究了噪聲條件下絕熱和非絕熱的量子態傳輸問題。我們發現“絕熱過程的捷徑”也能適用於非絕熱的控制路徑，例如非絕熱的量子態傳輸過程。通過施加有效的外部控制，能夠有效實現量子態傳輸。（3）研究了實驗室坐標系下的絕熱泄露消除算符實現問題。通過在絕熱基下面外加一個泄露消除算符，我們可以抑制絕熱過程中不同瞬時本徵態之間的交叉問題，從而實現了系統的絕熱加速。上述研究成果對實現噪聲條件下絕熱量子計算，絕熱量子通信有重要的理論意義。