高磁場下的核磁共振量子模擬實驗研究

《高磁場下的核磁共振量子模擬實驗研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由陳宏偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高磁場下的核磁共振量子模擬實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳宏偉
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

複雜量子多體系統的量子模擬是近幾年國際研究重點和熱點,然而如何對多自旋的量子體系進行有效精確的操控，實現高保真量子演化是研究的難點。本項目擬利用高磁場條件下核磁共振信號高解析度和高信噪比的優勢，發展在高磁場條件下精確的量子態操控技術，構建多量子比特核磁共振量子模擬器，開展對於量子物理化學方面一些基本問題的模擬實驗研究，如量子壓縮態量子算法，水分子能級計算量子模擬等。通過在實驗上演示一些經典計算機難以完成的算法，展示量子計算與量子模擬不同於經典運算的獨特能力。同時本項目利用核磁共振量子體系發展的一些高保真度量子操控技術也將為其他物理體系量子相干控制等技術的發展提供必要技術參考。

結題摘要

複雜量子多體系統的量子模擬是近幾年國際研究重點和熱點。本項目主要研究內容為在高場條件下利用核磁共振量子模擬器在核自旋體系上開展量子模擬的實驗研究。我們挑選並測試了多個量子比特樣品，研究高場條件下量子自旋系統動力學演化，探索並最佳化了高場下grape脈衝控制技術，實現了多量子比特系統初態製備方法以及對量子體系的精確量子控制。我們還研究了絕熱量子計算等多種抗噪聲量子計算模式，以及量子壓縮算法等新型量子算法在量子計算與量子模擬中的套用。利用發展高精度量子自旋操縱技術的實驗成功展示了如利用量子壓縮算法實驗實現壓縮量子模擬、利用量子算法實驗實現求解線性方程組、利用核磁共振量子模擬器模擬觀測Unruh效應等多個量子計算與量子模擬研究工作。並將磁共振量子操控技術套用至光探測磁共振領域實現在室溫大氣環境下探測到單個蛋白質分子磁共振譜。這些發展的量子自旋操控技術和量子計算和量子模擬研究成果將對基於量子自旋體系量子計算與量子模擬發展起到積極推動作用。