NMR和超导量子比特中的几何相位

几何相因子只与系统的演化路径有关而与演化快慢无关,因而可以实现可容错量子计算。通过探测系统的几何相位,可以实现普适量子逻辑门。先介绍了绝热近似下的Berry相位和A-A相位,然后用坐标变换方法计算了核磁共振系统的几何相位。旋转磁场下磁通量子比特哈密顿变化的总效果类似于一个自旋1/2粒子在旋转磁场中的行为,进而计算出相干脉冲下基于约瑟夫森结的超导磁通量子比特的几何相位,给定参数得到单比特量子逻辑门。     

基于传输线并联等离子振荡量子比特制备几何受控相位门

在受强外场驱动的电路量子电动力学系统中,利用传输线并联等离子振荡量子比特与传输线共振器的耦合提出一个制备几何受控相位门的方案．该方案的制备时间远小于量子比特的衰变和失相时间,保证了相位门制备的高效性,而且方案所要求的强外加驱动场条件在当前的实验技术条件下可以通过调节实验参数来获得．     

约瑟夫逊电荷量子比特纠缠的实现

为了充分理解固体量子系统中量子纠缠的实现和调控,针对一种超导约瑟逊电荷量子比特电路系统,给定初态,求解演化方程研究末态的纠缠情况。通过变频操作来开关电荷量子比特之间的耦合,选择合适的调节频率Ω和耦合能χ,可以保证无纠缠或非最大纠缠的初态都能演化为最大纠缠态。这种超导约瑟夫逊电荷量子比特电路系统可以用来充当量子纠缠通道,实现信息的隐形传输,也可以充当量子中继器。     

利用耦合腔中的原子一步实现非传统几何相位门

利用囚禁在耦合腔中的三能级原子一步实现了两比特非传统几何相位门.在门操作期间,原子态不演化,而腔模在相空间中沿着一个闭合路径移动,从而获得一个高保真的非传统几何相位门.此方案不需要额外的单量子比特操作,一步完成几何相位门的构建,极大地简化了实验步骤;同时大失谐条件有效地抑制了原子自发辐射,使得方案更具有鲁棒性.数值模拟表明,此方案可以实现高保真度的相位门.     

条件量子相位门的腔QED实现

利用单模场和一个Λ-型三能级原子实现二量子比特的条件量子相位门(CQPG),量子信息编码在单模场的FOCK态|0〉和|1〉及Λ-型三能级原子的2个亚稳态|g〉和|g'〉上.相位门的实现既不需要其它腔模,也不需要其它原子来纠缠2个量子比特,只要求腔模频率与对应的原子能级跃迁共振耦合.因此,这一方案比过去已报道的大多数方案要简单.     

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.     

条件量子相位门的腔QED实现

利用单模场和一个Λ-型三能级原子实现二量子比特的条件量子相位门(CQPG),量子信息编码在单模场的FOCK态和及Λ-型三能级原子的2个亚稳态和上。相位门的实现既不需要其它腔模,也不需要其它原子来纠缠2个量子比特,只要求腔模频率与对应的原子能级跃迁共振耦合。因此,这一方案比过去已报道的大多数方案要简单。     

在离子阱系统下通过制备W态实现1→M相位协变克隆

提出一个在离子阱系统下通过制备W态实现1→M相位协变克隆的方案.在此方案中,N个离子和振动模之间的相互作用是非对称的.通过调节激光场的相位,可以获得最大的保真度.由于在整个过程中振动模保持在真空态,因此此方案可以有效抑制消相干.     

电路量子电动力学系统中的几何相位门制备

利用电路量子电动力学系统中传输线并联等离子振荡量子比特与共振器的色散耦合,提出了一个制备几何相位门的方案,方案中的相位门制备能在量子比特衰变和退相干之前完成,因此本文方案具有可行性.     

在离子阱系统下实现1→2通用和相位协变量子克隆(英文)

提出一个在离子阱系统下实现1→2最优通用和相位协变量子克隆的方案.方案采用离子与振动模的共振相互作用,使克隆机的整个过程所需要的时间少于系统的消相干时间,提高了系统的鲁棒性,因此方案具有可行性.     

量子比特的门操作与共形映照

一个双态量子体系即量子比特。在忽略一个位相因子的情况下,可以将量子比特表示在Riemann复球面上,即量子比特的Bloch球表示。采用球极射影,可以将量子比特的Bloch球表示等同于扩充复平面的复数表示。考虑一位量子比特的门操作,将幺正变换与复平面上一类特殊的共形映照相联系。研究表明,量子比特的门操作与共形映照有着密切的关系。     

利用超导量子干涉仪实现近似给定态克隆

提出了一个利用束缚在高Q腔中的超导量子干涉仪（SQUID）来实现近似给定态克隆机的方案．在实现克隆机的过程中，控制非（CNOT）操作必不可少，其操作可以通过调节SQUID与微波腔的相互作用来得到．由于目前在实验上SQUID技术很容易被完成，本方案在实验上也是可行的．     

以磁场为控制场的量子比特系统量子态的最优制备

针对以磁场为控制场的电子自旋量子比特系统,结合量子门实现量子态幺正演化的量子态调控机制,提出了一种量子比特系统任意量子态的最优制备策略。建立了该量子比特系统及其控制场的模型,借助李群李代数,由经典最优控制的思想来获得最优控制,从而实现了电子自旋量子系统任意量子态的最优制备。理论分析与仿真实验显示了该策略的优越性。     

无相互作用的量子克隆机

通过量子Zeno效应的无相互作用测量,提出了1→2经济型相位协变克隆机和1→3无辅助粒子的相位协变克隆机的实现方案.文中构建的量子克隆机与以往的方法相比结构简单,并有很高的成功几率,而且即使在外部有很强的环境干扰的情况下,仍然可以获得与克隆机最优值非常接近的保真度.     

AES-128中S盒变换的量子线路优化

使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsuba乘法的求乘法逆线路具有更优性能,其Toffoli门数目、量子比特数目、量子比特数目与T门深度之积更优。此外,使用加窗量子查表方法,进一步优化了求乘法逆以及实现S盒所需的量子资源。在此基础上,基于Qiskit分析验证了所需的量子资源。     

D-J算法在腔中利用两个超导量子干涉仪的实现

提出了一个利用两个超导量子干涉仪与腔的共振相互作用来实现D-J算法的简单的方案.这个方案在当前的实验技术条件下更加容易实现.     

利用量子逻辑网络实现1→2最佳量子克隆

提出了1个利用量子逻辑网络来实现1→2最佳量子克隆的量子克隆机.该方案利用受控旋转和受控非操作来实现1→2的最佳量子克隆,并通过选择不同的旋转角度实现通用克隆、相位协变克隆和x-z面上的实态克隆.     

基于纠缠交换(n-1，n)门限量子秘密共享方案

利用量子纠缠交换的思想,给出了一个(n-1,n)门限量子秘密共享方案(QSS)。发送方利用局域幺正操作和纠缠交换,将子秘密分发给每个参与者。双方通过随机非对称使用消息模式和控制模式来保证量子信道的安全。研究表明,本方案是安全的。与采用GHZ纠缠态的量子秘密共享方案相比,本方案具有较高的效率。同时,本方案的实现只涉及Bell态,在现有的技术基础上是可行的。     

基于十量子比特团簇态的多量子双向链式受控量子隐形传态

为了在多参与者之间实现链式量子通信，采用十量子比特团簇态作为量子信道(quantum channel, QC),提出一种在4方之间进行多量子比特初始态的双向链式受控量子隐形传态(bidirectional-chain controlled quantum teleportation, BCCQT)协议.在通信参与者Alice、Bob、Charlie和通信控制者David之间进行量子通信，并且在量子通信过程中的安全性由控制者的权限和QC的纠缠特性予以保证的情况下，经过多量子比特初始态的复单转换、顺序通信、逆序通信、单重塑和复重塑等一系列复杂的过程和方法来重塑多量子比特初始态，实现了链式量子通信.结果证明该协议是可行的，同时，在此基础上对n+1方量子隐形传态和QC之间的关系提出了猜想.     

应用腔QED制备多比特纠缠态

提出一个应用圆极化双模腔制备多比特纠缠态的方案.该方案基于1个原子和多个腔以及多个原子和1个腔的共振相互作用,制备过程简单,相互作用时间短,并能有效地抑制退相干,具有实验可行性.