超導量子比特和微觀量子系統的相互作用及其探測

《超導量子比特和微觀量子系統的相互作用及其探測》是依託南京大學，由於揚擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：超導量子比特和微觀量子系統的相互作用及其探測
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：於揚
• 依託單位：南京大學

項目摘要

超導固態量子比特利用超導體中庫珀對的巨觀波函式來構造巨觀單量子態，具有初始化、調控、測量、集成化都十分方便的突出優勢，成為研究量子信息處理和各種量子現象的理想量子系統。另一方面，超導量子比特和環境較強的相互作用導致其退相干時間比微觀量子比特短，因此，立足超導量子比特的優勢，並發揮微觀量子比特退相干時間長的特點，探索二者結合構成的混合量子比特在基礎研究和實際套用方面都具有特別重要的意義。本項目研究超導量子比特和微觀量子系統（兩能級系統、光子等）耦合的混合量子比特：包括量子比特的設計和加工；研究量子態之間及其和環境的相互作用；在耗散環境下量子態的相干調控；量子態的探測；研究各種相互作用以及測量對量子相干以及系統退相干時間的影響；探索新的巨觀量子現象以及利用新的巨觀量子現象實現規模化的量子信息處理的途徑。

結題摘要

超導量子比特是人工全固態量子器件，具有耦合強、可擴展等突出優勢，在量子力學基礎理論和量子計算實際套用方面都具有特別重要的意義。通過本項目的研究，我們建立了超導量子比特的製備和測量系統，加工出高質量的超導量子比特，實現了對單個和耦合超導量子比特的操控。在此基礎上研究了超導量子比特和微觀兩能級組成的混合量子系統中多比特量子調控和量子糾纏，利用超導位相比特能級特點設計了實驗方案，在國際上率先實現幾何相的Landau-Zener干涉，為容錯量子計算提供了新的工具。研究了超導電荷比特和3維諧振腔耦合的系統，利用電荷量子比特的3能級結構演示了任意量子態的存儲。此外，開展了量子自旋霍爾態的理論研究，預言了時間反演對稱性破缺的量子自旋霍爾態。