多量子比特與玻色場耦合系統量子相變研究

《多量子比特與玻色場耦合系統量子相變研究》是依託北京郵電大學，由劉卯鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多量子比特與玻色場耦合系統量子相變研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉卯鑫
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

本項目擬研究多量子比特與玻色場耦合系統的量子相變行為。一方面，對系統量子相變行為的研究有利於認識多個量子比特在玻色場環境中的關聯和相互作用機制。另一方面，這一研究也有助於利用量子信息體系來認識量子相變的一般性質。現有的文獻大多局限於對單個量子比特情形的研究。討論多個量子比特系統是本項目的主要任務。本研究在解析方法上利用我們先前得到的改進的廣義旋轉波近似和坐標-動量表象解析分析。我們發展的數值方法利用數值對角化結合有限頻率標度性來討論相變區域的物理量。本研究將探索多量子比特與玻色場耦合系統的量子相變的對稱性破缺機制，相變類型，普適性等基本問題。同時我們也將從量子相變的角度理解多比特系統的量子行為。

結題摘要

量子比特是量子計算和量子通信的基本單元。實際套用中如果想讓量子比特發揮作用，則必須考慮其與其它物理自由度的耦合。近來這方面有不少理論和實驗進展。理論方面，刻畫量子比特與玻色場耦合的量子Rabi模型獲得了嚴格解，並發現了有限自由度的量子相變。實驗方面，所謂的超強耦合技術越發進步，耦合強度不斷增大。而我們考慮一般的量子計算或者量子信息過程不能只是單個比特參與，必須多個比特參與才有使用意義。因此，本項目考慮了多量子比特與玻色場耦合的物理系統。本項目系統研究了多量子比特與玻色場耦合系統的量子相變行為。在此框架下，本項目深入研究了各向異性量子拉比模型的普適性、有偏置量子拉比模型和兩比特量子拉比模型的近似解和動力學、多模光場的非馬爾可夫動力學、量子拉比模型的超導量子電路量子模擬、量子拉比模型的極化子圖像等。在本項目資助下，我們一共發表SCI論文6篇。本研究屬於基礎研究。一方面，對多比特系統量子相變行為的研究有利於認識多個量子比特在玻色場環境中的關聯和相互作用機制。另以方面，對於這樣一個具有典型代表性系統的研究也有助於進一步認識一般的量子相變及其普適性的規律。