光纤耦合的腔量子电动力学系统中的分布式量子信息（英文）

光纤耦合的腔量子电动力学系统是一个完美的理论模型,可以实现决定性的量子信息过程.该文综述了最近在光纤耦合的腔量子电动力学系统中实现分布式量子信息处理的工作.讨论了如何在该系统中实现量子态传输、纠缠分配和量子逻辑门,并概述了多种不同的方案,如共振耦合、绝热操控、虚激发过程.最后,讨论了这个方向上的实验进展.

基于超导量子系统的量子纠错研究进展

基于量子力学基本原理的信息处理技术,在计算、传感等领域具有远超经典技术的巨大潜力.随着实验技术的进步,量子调控技术得到突飞猛进的发展.在所有的量子信息处理平台中,基于固体材料的超导系统,具有精确的量子调控能力、优异的量子相干性以及适合大规模集成化等优点.因此,超导量子系统成为当前最有潜力的量子信息处理平台之一.目前的超导芯片能集成约一百个量子比特,已经可以展示量子系统的优势,但进一步的发展受到系统噪声的制约.为了突破这一瓶颈,借鉴经典信息中的纠错技术发展而来的量子纠错技术受到广泛的关注.本文介绍了超导量子系统中量子纠错的研究进展,主要包括超导量子系统的基本原理、常用的量子纠错编码方案、纠错相关的控制技术以及近期超导量子纠错的应用.最后,总结了超导量子纠错领域面临的七个关键问题.

量子随机数发生器

利用量子物理中的基本原理可以产生真随机数,它们在许多应用尤其是密码学中起到重要作用.对一个量子系统进行测量得到的真随机性揭示了量子特性——相干性,这是一个区分量子力学和经典力学的重要特性.根据对设备的信赖程度,量子随机数发生器可以被分为三大类:第1类是实用化的量子随机数发生器,这类发生器需要充分信任设备并建立适当的物理模型对设备进行描述,通常可以有很高的随机数产生率;第2类是自检测量子随机数发生器,可以在不信任设备的条件下产生随机数;第3类是半自检测量子随机数发生器,它是介于前2类之间的一类方案,通过部分地信任设备来获得相对较高的随机数产生率.

光力惯性传感技术研究进展

光力惯性传感技术是利用光子与机械振子的相互作用,通过出射光的动量和角动量的变化实现对振子运动状态的监测,进而实现对其受力(矩),以及(角)速度、(角)加速度测量的新型惯性传感技术。该技术既有高极限精度的原理优势,又有微型化的技术优势,是惯性传感技术的前沿领域,具有极大的发展潜力。首先介绍了基于光阱系统和微腔系统的两类光力惯性技术,分析了其基本工作原理与物理特征;其次介绍了国内外光力惯性传感器件的研究现状;最后对光力惯性技术的发展特点、国内外差距进行了总结,并给出了我国发展光力惯性传感技术的建议。

相干时间超过10 min的单离子量子比特

能够长时间储存量子信息的量子存储设备是实现大规模量子计算和量子通信的基本要素.与其他量子计算平台相比,囚禁离子系统的优势之一在于具有很长的相干时间.此前,基于囚禁离子的单量子比特相干时间不到1 min.研究发现,在囚禁离子系统中,限制量子比特相干时间的主要因素是运动能级加热和环境噪声,其中后者包含环境磁场涨落和微波相位噪声.在同时囚禁171Yb+离子和138Ba+离子的混合囚禁系统中,通过实施协同冷却和动力学解耦,可以实现相干时间超过10 min的单离子量子比特.这一技术有望用于实现量子密码学和搭建混合量子计算平台.

单量子比特储存时间刷新世界记录——拥有超过10分钟相干时间的单离子量子比特

量子力学和经典力学最大的区别在于允许两个甚至多个不同的态同时存在,也就是量子叠加态。量子计算机的优越性来自于生成并使用这些相干的叠加态,使得我们能够通过指数增长的态空间进行大量的并行计算。然而,当量子系统不是完美孤立,而和环境有耦合时,相干性会随时间的增加而衰减,与此同时量子特性也会逐渐消失。这将导致科学家们能够使用和观测量子特性的时间窗口很短,局限了量子技术的应用价值。

2012年诺贝尔物理学奖:大卫·维因兰德

文章介绍了大卫·维因兰德由于找到了能够测量和操控单个量子系统的突破性实验方法,特别是由于他在离子阱方面的贡献,而与塞尔日·阿罗什共同获得了2012年的诺贝尔物理学奖。大卫·维因兰德带动了离子阱技术的发展,在量子计算方面为量子物理开辟了一片新天地。他还通过实验研究使原子钟达到了前所未有的精度。文章简述了大卫·维因兰德研究离子阱的历史,介绍了他在以离子阱技术为基础的量子计算方面和离子原子钟的发展方面所取得的科研成果。