多比特量子門的實現和量子信息處理

《多比特量子門的實現和量子信息處理》是依託大連理工大學,由宋鶴山擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多比特量子門的實現和量子信息處理
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宋鶴山

項目摘要

本項目擬研究利用腔QED和線性光學完成多比特糾纏態的製備和量子門的操控以及量子信息處理的方案，基於光子和腔的互相作用並利用線性光學器件，實現量子計算等問題. 其優點是在一個極化噪音通道中，可以很高的保真度執行多比特量子相位門操作，而且成功幾率和保真度不隨比特數量的增加而降低..我們還對於腔-原子-纖維組成的系統, 在短纖極限的條件下，研究在腔和原子強耦合而光纖維和腔場弱耦合的情況下的控制交換門等信息處理過程，探討光纖耦合的腔系統中，實現長距離量子態製備和量子門操控過程，並考慮退相干對於量子信息處理的影響。.利用量子非破壞測量技術，對光子比特和原子比特的不同形式糾纏進行非破壞探測方案的研究，提出實驗上可行的理論模型。.這些研究可為實驗上尋求多比特量子態製備與操控以及量子信息的處理提供一種可行的理論依據。

結題摘要

本項目的主要研究內容是利用腔QED和線性光學系統完成多比特糾纏態的製備和量子門的操控以及量子信息處理，基於光子和腔的相互作用並利用線性光學器件實現量子計算等問題； 對於腔-原子-光纖組成的系統，探討光纖耦合的腔系統中實現長距離量子態製備和量子門操控過程，並考慮退相干對於量子信息處理的影響；利用量子非破壞測量技術，對光子比特和原子比特的不同形式糾纏進行非破壞探測方案的研究並提出實驗上可行的理論模型；對量子力學的基本問題如量子計量學、量子速度極限、量子熱力學和Heisenberg不確定關係等進行深入研究。 在項目研究期間取得的重要研究成果有在不同物理系統，如光纖耦合的光學腔、約瑟芬節連線的超導腔、氮缺陷系綜等中實現量子糾纏態的製備、轉移和量子相位門；對於二體量子體系的量子關聯給出了直接測量方案並討論了在量子態非破壞測量中量子關聯的作用，基於斜信息對量子關聯的度量問題進行了改進；在光機械系統中提出了弱測量的理論方案；對量子計量學、量子速度極限、量子熱力學和Heisenberg不確定關係等量子力學的基本問題取得了更深一層的理解。 我們的研究成果已發表在SCI期刊上，這些成果在量子信息領域和量子力學基本問題領域具有較大意義。我們對於量子信息領域中多比特量子糾纏態和相位門的製備具有重要的理論指導意義；關於量子關聯方面的研究加深了人們對於相關概念的理解並對現有一些的結果進行了修正。