《量子計算中量子混沌的產生、演化及其抑制研究》是依託中國礦業大學，由葉賓擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：量子計算中量子混沌的產生、演化及其抑制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葉賓
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子計算利用量子態的相干疊加和糾纏等特性，實現經典計算無法比擬的信息處理能力。然而量子比特之間近距離的相互作用以及量子計算系統與外部環境之間不可避免的耦合作用，將會導致在量子信息處理裝置中產生量子混沌運動，從而嚴重影響量子計算的可控性和可操作性。本課題通過對量子計算中存在的靜態干擾、隨機噪聲干擾和耗散干擾等不同的干擾類型建立相應的數學模型，使用隨機矩陣理論、量子Monte Carlo模擬、保真度攝動分析等方法，結合數值仿真，研究量子計算中量子混沌的產生和演化規律，並系統地分析量子混沌的產生對量子糾纏和相干性等重要特性的影響。在此基礎上利用動態解耦方法抑制量子混沌，提高量子計算系統的魯棒性，為設計大規模高可靠性的容錯量子計算系統提供理論指導。
結題摘要
來自於外部環境以及量子計算機內部的各種干擾和耦合作用是順利進行大規模量子計算的主要障礙之一。在項目的資助下，我們研究了量子計算系統中由於各種噪聲、干擾和耦合作用引起的量子混沌運動，以及由此引起的對量子計算結果正確性、可逆性、可信計算時間、量子糾纏和量子關聯等的影響。在此基礎上，探索了使用量子調控方法抑制量子計算干擾的相關問題。其中比較重要的進展包括： （1）通過分析封閉環境中Ising自旋模型、量子Grover搜尋算法和量子Harper模型仿真算法中的干擾作用，得到了隨機噪聲和靜態干擾下可信計算時間尺度和量子保真度的衰減規律。我們還提出使用能譜序列的1/f波動來刻畫量子計算中的量子混沌運動。 （2）給出了使用量子蒙特卡洛模擬分析開放量子Grover搜尋和量子Harper模型中耗散干擾的方法，並將耗散干擾的影響同隨機噪聲、靜態干擾進行了比較。 （3）首次分析了具有干擾的量子計算中量子失協的演變規律，發現Harper模型中量子失協的演變比量子糾纏更為魯棒。 （4）在複雜量子系統和複雜網路之間進行映射和譜特性比較，發現了量子動力系統的時間演化和複雜網路的空間拓撲結構轉變之間存在對應性。 以此為基礎，共發表標註基金資助的相關論文8篇，其中被SCI檢索3篇，EI檢索4篇，即將由科學出版社出版專著1本；培養已畢業碩士研究生1名，在讀研究生2名；項目負責人赴義大利國際理論物理中心參加學術研討等。總體上較好地完成了預期目標。
