无消相干子空间的几何量子计算方案

文章提出了利用超导量子干涉仪作为量子比特设计一个在无消相干子空间的几何量子计算的方案。该方案融合了无消相干子空间的量子计算对某些特定的噪声不敏感,而几何相位具有内秉抗随机噪声的容错能力的优点。

在无消相干子空间中确定性地实现多目标量子比特相位翻转门

基于腔的输入输出过程,在无消相干子空间中利用腔中束缚的2个原子编码成逻辑量子比特来确定性的实现多目标逻辑量子比特受控相位门.该方案不仅对抵御整体退相位错误是鲁棒的,而且容易实现.通过对相位门保真度的分析得知,该方案对腔衰减更加鲁棒,在中度耦合条件下,它的保真度可以达到1.最后,本文讨论了在当前实验条件下该方案的可行性.

基于无消相干子空间的量子避错码设计

针对量子系统的联合消相干模型 ,可以找到一些不受消相干错误影响的系统状态 ,这种状态被称为相干保持态 ,所有相干保持态构成的空间就称为无消相干子空间 (decoherence freesubspace ,缩写为DFS) .利用DFS的特性可以实现自动容错的量子避错码 .首先提出一种DFS的定义 ,并且以定理的形式证明其他DFS的定义都是等价的 .然后给出了DFS的存在性定理 .

无消相干子空间中开放量子系统状态调控的收敛性

基于Lyapunov方法提出实现开放量子系统中目标态为无消相干子空间中纯态时收敛的控制策略.在假定被控系统哈密顿量各个本征态的能级差互不相同并且任意能级都是直接耦合的前提下,给出了一个关于观测算符的充分条件使系统最大不变集只包含目标态.选择观测算符平均值为Lyapunov函数,在相互作用绘景下设计控制律,并利用Barbalat引理分析系统的最大不变集.证明了如果满足所提条件,无消相干子空间中系统的任意本征态或叠加态的目标态都是全局渐近稳定的;被控系统能够从任意初始态转移到期望的目标态.同时给出了一种利用Schmidt正交化来构造观测算符的方法,并且在一个三能级系统的仿真实验上验证了所提方法的正确性.

利用无消相干子空间实现原子间的二位逻辑门

提出了一种在大失谐光学腔中实现两个原子间二位逻辑门操作的方案.通过受激拉曼作用使量子态在系统的无消相干子空间中演化,恰当选择原子与腔场的相互作用时间,从而实现受控非门和条件相位门操作.该方案不受原子自发辐射和腔场衰减的影响,在实验上更具可行性.

多光子DFS在实际应用中的局限

无消相干子空间 (DFS)是量子计算和量子通信中克服集体消相干的一种卓有成效的方法。尤其是在光子进行量子通信中 ,DFS明显优于其他方案。我们的研究指出 ,现有的自发参量下转换方法制备的多光子DFS态并不能够克服“集体消相干” ,它在应用中有很大的局限。

三能级原子系统中量子态相干保持的控制策略

研究光与物质的相互作用并利用其性质设计新型的量子器件,以实现光信息存储及其消相干抑制.分析了以单色激光场为控制场的Λ型三能级原子系统的主方程模型,借助于无消相干子空间的构造方法,通过改变耦合激光场Rabi频率的方式,设计了实现系统中量子态相干保持的控制策略.