互感效应对磁通量子比特消相干影响的研究

量子计算需要保持量子态的相干和纠缠特性,但这两个特性都很容易遭到消相干过程的破坏,因此如何克服消相干成为实现量子计算的一个关键.利用经典电路图论,得出了磁通偏置超导电路的哈密顿量,再利用Bloch-Redfield方程研究了超导电路多能级系统的动力学演化,最后在二能级近似下,发现了电路之间的互感对系统谱密度的影响,并讨论了如何调节电路之间的各个互感,减小磁通量子比特的消相干时间.     

利用量子比特间交换衰减实现无退纠缠的量子信息传输

在量子信息传输过程中,环境的作用会导致退相干与退纠缠。利用不同类型量子比特的优点,构成杂化量子比特系统是克服退相干效应、实现量子信息传输的一个有效方案。将耦合量子比特之间信息交换过程中存在的能量损耗(量子比特间的交换衰减),与外部环境的退相干效应有机结合起来,可以实现无退纠缠效应的量子信息传输。给出了实现无退纠缠效应信息传输,交换衰减率与退相干时间匹配的约束关系、     

浅谈超导量子比特封装与互连技术的研究进展

基于超导量子电路的量子计算技术已经在退相干时间、量子态操控和读取、量子比特间可控耦合、中大规模扩展等关键技术上取得大量突破,成为构建通用量子计算机和量子模拟机最有前途的候选技术路线之一。在介绍超导量子比特原理的基础上,结合自主创新成果,对国内外超导量子比特封装与互连技术的发展进行评价,并重点探讨了超导量子比特三维集成封装解决方案以及与外部稀释制冷机测控线路的高密度互连方案,为尽快缩小与国外超导量子计算机的差距提供超导量子比特封装与互连技术支撑。     

利用量子比特间交换衰减实现无退纠缠的量子信息传输

在量子信息传输过程中,环境的作用会导致退相干与退纠缠。利用不同类型量子比特的优点,构成杂化量子比特系统是克服退相干效应,实现量子信息传输的一个有效方案。本文指出：将耦合量子比特之间信息交换过程中存在的能量损耗(量子比特间的交换衰减),与外部环境的退相干效应有机的结合起来,可以实现无退纠缠效应的量子信息传输。给出了实现无退纠缠效应信息传输,交换衰减率与退相干时间匹配的约束关系。     

非马尔科夫环境下耦合超导量子比特纠缠态的纠缠消相干

利用共生纠缠度比较详细地研究了一个超导耦合量子比特在非马尔可夫环境下纠缠消相干的演化。研究结果表明：对于不同纠缠初态下的超导耦合量子比特,由于环境作用的记忆反馈效应,处于热平衡环境中的耦合量子比特的纠缠度总是会单调地趋向于零。进一步的研究结果还表明：在非马尔可夫过程中会很快地出现纠缠的突然死亡,耗散越强,纠缠的死亡越快;而在马尔可夫过程中则是缓慢地趋向纠缠的死亡。     

克服腔QED中比特反转错误的无退相干子空间量子计算

提出了一种抑制集体比特反转错误的无退相干子空间量子计算方案。该方案基于腔电动力学系统,用囚禁于腔中的两个相邻原子编码一个逻辑比特的编码方案,构造出不受比特反转错误影响的四维无退相干子空间。并通过调节外加光场和与腔的耦合,在此无退相干子空间中实现了两个非对易的单比特操作和控制相位门,从而实现了克服集体比特反转错误的通用量子计算。     

超导量子比特耦合微波腔和机械谐振器系统的探测场吸收特性研究

提出了一种基于光子-超导量子比特-声子三体复合量子系统相互作用的方案,具体由微波腔和微机械谐振器共同耦合一个超导电荷量子比特构成.基于抽运-探测方法,利用量子朗之万演化方程获得系统一阶线性极化率,研究了超导量子比特耦合微波腔和机械谐振器系统的吸收特性.结果 表明,利用双场探测手段,根据信号场的吸收谱中双峰之间的宽度可以...     

两个耦合约瑟夫森结磁通量子比特能级的研究

研究了两个(?)_(1z)(?)_(2z)Ising型耦合量子比特的能级,这是一种典型的赝自旋约瑟夫森结比特模型。论述了两个磁通量子比特通过耦合可以构成量子力学四能级系统;研究了两量子比特间主要因子含能量差ε,隧穿幅度t和耦合因子j(包括耦合强度和耦合方向)对能级的影响。结果表明:对于由两个相同量子比特构成的系统,在Φ=(1/2)Φ处,不仅两抗铁磁态的能级受控于耦合因子,它们之间的跃迁频率也由耦合因子控制。     

三结磁通量子比特中处于亚稳态粒子的热逃逸和量子隧穿

运用热力学统计中Kramers理论和Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)近似理论,分析了三结磁通量子比特中处于亚稳态粒子的热逃逸和量子隧穿逃逸。在0.01K到4.2K温度下,计算出了粒子的逃逸率,得到了跳变磁通随磁场和温度变化的分布规律,并同两结超导干涉仪的分布规律进行了定量比较。结果显示,三结磁通量子比特自身噪声比两结超导干涉仪大。     

热辐射场中两能级原子的消相干

本文将两能级原子视为量子位。当量子位置于外部环境（热库）中,研究两个量子位约化密度矩阵非对角元的时间演化,分析量子位消相干规律。如果仅考虑振幅阻尼,结果表明热辐射与量子噪声对量子位的消相干产生影响。     

在外场作用下三量子比特量子纠缠演化特性的研究

采用相干态正交化展开方法,对三量子比特的纠缠度影响因素进行了分析研究,并运用数值计算,结合解析解,在光场初态为真空态的相互作用过程中,对三量子比特的纠缠情况进行了研究.分析了三个全同的量子比特纠缠度随光场频率的变化规律以及光场量子比特耦合强度对三量子比特纠缠度的影响.研究结果表明,三量子比特的本征能量和共生纠缠度随光场频率、时间got的演化与耦合强度有关,而三量子比特的本征能量和共生纠缠度随时间gt的演化与耦合强度无关.     

超导电荷量子比特系统中几何量子失协和稠密编码的研究

研究了由约瑟夫森大结耦合的两个超导电荷量子比特模型中的几何量子失协和稠密编码信道容量。讨论了初始平均光子数、相对相位和两电荷量子比特间振幅对几何量子失协和稠密编码信道容量的影响。结果表明,初始平均光子数、相对相位和两电荷量子比特间振幅在几何量子失协及稠密编码信道容量的动力学演化过程中扮演了一个非常重要的角色,特别有意义的是可以通过调控相对相位来提高稠密编码信道容量的值。     

非旋波近似下有外加驱动场时二态量子系统的退相干性

采用非旋波近似,讨论了热库中二态量子系统在外加驱动场作用下的退相干性。利用系统的演化酉算符,计算出了二态量子系统的约化密度矩阵非对角矩阵元。结果表明：二态量子系统的量子相干性与其初始状态、热库和外加驱动场的频率、二态量子系统与热库和驱动场的耦合强度等因素有关。确定了外加驱动场与退相干性之间的关系,并得到了外加驱动场的时间演化满足特定条件时,可保持系统的相干性。     

超导系统下利用量子非破坏性测量制备量子态

基于超导量子电路系统,我们提出了通过量子非 破坏性测量的方法来实现光子的量子态制备。由约 瑟夫森结构成的两能级超导量子比特,在与腔耦合的情况下,其能级会产生斯塔克位移,位 移的大小与腔 内光子数成正比。利用超导量子比特能级位移受到腔内光子影响这一性质,在波导与超导量 子比特耦合的 情况下,通过波导中光子透过率的测量,从而判断出腔内的光子数。这种测量方式对腔内的 光子不产生影 响,因而是量子非破坏性测量,进而实现腔内光子的量子态制备。此外,我们还讨论了相关 参数对制备效 果的影响,在此基础之上,提出了通过反馈重复测量的方法来提高制备效率,从而实现目标 量子态的快速制备。     

简并双光子过程中两能级原子的消相干

两能级原子置于外部环境（热库）时,将两能级原子视为量子位,通过分析简并双光子过程中量子位约化密度算符非对角元的时间演化,研究量子位消相干规律。     

海森堡对应原理在含时介观耦合电路中的应用

对于一般形式的含时电容和电感耦合电路,利用Heisenberg对应原理研究了体系的量子经典对应关系以及量子涨落。通过海森堡绘景中的波函数和运动方程的精确解,在大量子数极限下由量子解得到了经典解。对矩阵元中初始相位求平均得到了体系中电荷和磁通量的量子涨落。当电路中的电感随时间指数增加,而电容指数减小时,电路中的电荷和电流的量子涨落也随时间指数减小;当两个分回路中的电容和电感不随时间变化且相等时,发现耦合电容趋于减小电流的量子涨落,而耦合电感趋于减小电荷的量子涨落。     

介观RLC电路在热相干态和热压缩态下的量子涨落

利用热场动力学的方法研究了介观RLC电路在有限温度下的相干态和压缩态中电荷和磁通量的量子涨落.结果表明,介观RLC电路中电荷和磁通量的量子涨落不仅与电路中的元件参数而且可能与环境温度和压缩参数有关,而这些量子涨落与平移参数无关.     

基于腔QED制备2n-光子GHZ态

提出一种利用一个2n-能级原子与两个n-模腔相互作用制备2n-模光子GHZ态的方案。在此方案中,2n个量子比特编码在2n个腔模的0- 和 1-光子Fock态中。由于原子与腔场之间相互作用是共振的,因此耦合强度相对较大,这将缩短所需的相互作用时间,从而降低实验中退相干的影响。     

在抗退相干子空间中原子态的隐形传态

为了克服环境对量子隐形传态的影响,提出了1种基于抗退相干子空间的量子隐形传态机制。在这个机制中,利用6bit原子纠缠态作为量子传态的纠缠信道,这样的纠缠态能抵抗环境噪声引起的退纠缠,被传输的1个逻辑比特量子信息编码为抗环境噪声的3bit原子态,分析了这种量子隐形传态机制的特点和实验上实现的可能性。结果表明,量子隐形传态在整个量子传输过程不受环境诱导的振幅衰减噪声和相位衰减噪声的影响,该机制的成功几率为44%。     

柱形量子点中量子比特的消相干时间

通过求解柱形量子点的能量本征方程,得到极化子的基态和第一激发态的本征能量以及本征波函数,进而根据基态和第一激发态构造一个量子比特。数值计算讨论了消相干时间与色散系数、电子-体纵光学声子耦合强度、柱形量子点的半径及柱高的变化关系。