超導傳輸線腔與極性分子耦合系統中的量子信息過程

《超導傳輸線腔與極性分子耦合系統中的量子信息過程》是依託華東師範大學，由劉金明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超導傳輸線腔與極性分子耦合系統中的量子信息過程
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉金明
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

量子計算的瓶頸在於它的物理實現，儘管至今人們已在量子計算的物理實現方面進行了大量的探索，但距離真正實用的量子硬體還有較大差距。近年來關於極性分子冷卻、囚禁與操控的理論與實驗研究進展非常迅速，這為其在量子信息處理中的套用創造了有利的條件。本項目旨在理論上探索以極性分子作為量子信息的新載體來研究量子信息過程：在超導傳輸線腔與冷極性分子耦合系統中研究分子量子比特的編碼和操控，研究量子信息的存儲、傳遞和讀取過程及其存在的消相干性質，研究量子門操作、多個量子比特糾纏態製備的各種途徑，尋找有效克服量子消相干的機制和方法。該項目既能夠深化人們對光場、電磁場與極性分子相互作用中量子現象的進一步認識，又能為量子信息存儲和量子信息處理提供新的物理機制與科學依據。

結題摘要

量子計算的瓶頸在於它的物理實現，儘管人們已在量子計算的物理實現方面進行了大量的探索，但距離真正實用的量子硬體還有較大差距。近年來關於極性分子冷卻、囚禁與操控的研究進展非常迅速，這為其在量子信息處理中的套用創造了有利的條件。本項目旨在從理論上探索以極性分子作為量子信息的新載體來研究量子信息過程，在超導傳輸線腔與極性分子耦合系統中研究分子量子比特的編碼和操控，研究量子信息傳遞、量子門操作、糾纏態製備的各種途徑等。項目執行期間，我們提出了基於超導傳輸線腔製備微波光子NOON態和巨觀W型糾纏相干態的可行方案，提出了基於腔量子電動力學系統實現單量子比特同時控制多個目標量子比特的可調量子相位門的有效方案，分析了快速振動的兩能級原子在腔內的量子動力學，探討了低Q腔中遙遠製備原子態的可行性。我們也研究了可積二聚體和對稱小分子振動態的糾纏特性，三個極性分子擺動態的三體量子關聯行為，以及極性分子陣列構成的量子關聯開關。同時也研究了馬科夫噪聲和洛倫茲譜環境作用下三個量子比特系統的量子失協及生成糾纏的演化特性。此外，我們也研究了基於兩量子比特海森堡自旋系統的量子密集編碼的最佳傳輸容量，提出了確定性遠程製備任意兩量子比特態的新方案，分析了Pauli噪聲影響下基於部分糾纏態的量子隱形傳態，討論了噪聲環境對多個遠程態製備方案的影響及其存在的消相干性質等。在本項目資助下，我們已在國際著名物理學刊物和國核心心刊物上發表15篇SCI收錄的學術論文，其中1篇Optics Letters, 1篇Physical Review A, 1篇Quantum Information and Computation, 1篇Laser Physics Letters和4篇Quantum Information Processing等。