《基於超導電路QED系統的多穩態開放系統量子模擬》是依託福州大學，由楊貞標擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於超導電路QED系統的多穩態開放系統量子模擬
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊貞標
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了有效地控制量子系統，一種做法是把量子系統與環境隔絕並控制它的相干特性；另一種做法是設計系統與環境耦合的驅動耗散機制，把耗散作為有用的資源並加以利用，近年來引起了廣泛研究興趣。對於驅動耗散的控制機制，通常的做法是構造耗散誘導的不可逆動力學，使任意初態的系統演化到一個獨特的穩態。但是利用現有方法所實現的穩態是個混態，因此並非確定性地構建了量子門操作。為了解決這個問題，必須構建類似於么正演化的驅動耗散機制，使特定初態的系統，經過耗散誘導的多穩態動力學演化，執行確定性的門操作。本課題研究受驅動超導比特與超導腔耦合的耗散系統，構建開放體系多穩態的動力學機制，來進行確定性的多體量子態製備和邏輯計算操作以及穩態躍遷誘導的新奇相變行為探索等量子模擬。所構建的多穩態動力學演化只取決於系統的控制參量而並不依賴於耗散參量，但是通過耗散來得到保護。因此操作過程對環境的起伏不敏感，放寬了對實驗實施的要求。
結題摘要
為了有效地控制量子系統，一種做法是把量子系統與環境隔絕並控制它的相干特性；另一種做法是設計系統與環境耦合的驅動耗散機制，把耗散作為有用的資源並加以利用。本項目首先研究了單個驅動超導比特與耗散超導腔的耦合體系，構造出特定的可控耗散環境以製備單比特布諾赫球面態，該方法可直接適用於耗散量子網路中任意格點多比特的初始化，並且初始化的效率並不依賴於比特數目；研究了超導電路耦合腔QED系統，利用耦合腔模的集體光子衰竭來輔助實現耦合腔鏈網路中任意兩個節點間的穩態製備；研究通過構建驅動耗散諧振子以及耦合諧振子的多暗態穩態產生機制，實現了基於諧振子相干態的普適量子計算操作；研究單個比特與一個零溫玻色庫的耦合，發現比特的幾何相位可不通過對庫自由度的求跡來獲得，並且在馬爾科夫和非馬爾科夫域會呈現出有趣的震盪行為，進一步研究發現，類似的行為存在於糾纏的多比特與多個零溫玻色庫的耦合系統中；研究單個驅動超導比特在參量空間的演化，發現其驅動動力學么正演化過程中態與拓撲數之間存在非常緊密的關聯，並模擬再現了參量空間中的“磁單極子”，研究並揭示了其“磁場”強度與系統量子態之間的關係。進一步研究發現，比特系統在參量空間中的演化與幾何微空間中的類引力波演化呈現及其類似的行為。這些研究及後續的跟進研究將不斷豐富開放量子系統特別是超導電路QED系統的研究內容，對相關領域將有一定的借鑑意義。
