《最佳化控制在量子計算中的套用及其實驗研究》是依託華東師範大學，由魏達秀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：最佳化控制在量子計算中的套用及其實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魏達秀
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子特性在信息領域中有著獨特的功能，在提高運算速度、確保信息安全、增大信息容量和提高檢測精度等方面可能突破現有經典信息系統的極限。在目前已經被提出的各種量子信息科學實驗技術中，核磁共振（NMR）扮演了先行者的重要角色。隨著量子計算逐漸向高量子位和複雜網路化發展，如何更快地實現各量子門，克服消相干的影響成為量子信息領域的主要挑戰之一。本課題擬採用最佳化控制的數值計算方法探索不同量子體系中最短實現各種量子門和量子計算任務的方案，並在液體和固體核磁共振儀器上進行實驗驗證。同時我們預期對現有的數值計算方法進行改進，提出一種擴展的數值計算方法，縮短計算所需的時間，不斷完善新的計算方法，使該方法能用於常規體系核磁共振最佳化脈衝的計算並為其它量子計算實驗體系（如離子阱）和量子計算向高位的擴展提供參考。
結題摘要
量子特性在信息領域中有著獨特的功能，在目前已經被提出的各種量子信息科學實驗技術中，核磁共振（NMR）扮演了先行者的重要角色。隨著量子計算逐漸向高量子位和複雜網路化發展，如何更快地實現各量子門，克服消相干的影響成為量子信息領域的主要挑戰之一。本項目採用最佳化控制的數值計算方法探索了不同量子體系中最短實現各種量子門和量子計算任務的方案，並在核磁共振儀器上進行實驗驗證。這些量子邏輯門包括量子交換門， planar 耦合的量子交換門，量子傅立葉變換門以及角度不同的耦合量子門。同時我們對現有的數值計算方法進行了改進，提出一種用於製備有效純態的COOP脈衝，該方法能用於常規體系核磁共振量子體系的多種量子位的純態製備中。運用這種純態製備方法，我們選用分別在三自旋，四自旋量子體系中實現了有效純態的實驗製備。此外，我們發展了一種實現無直接耦合自旋交換門的最佳化解析解方法，該方法可以縮短實現量子門的實驗時間。這種量子門可以用於cluster態的實驗製備。我們首先在理論上提出了利用這種最佳化量子門製備cluster態的方案，然後選擇合適的自旋分子體系，在核磁共振實驗中驗證了理論方案的可行性。
