不同光学腔中远距离原子间量子相位门的实现

提出了一个实现处在不同光学腔中的远距离原子之间的量子受控相位门方案,通过利用光子的稳定性和原子-光子在光学腔中的强耦合作用,从而得到了不同原子间的幺正演化操作。该方案不受腔中光子衰减和原子自发辐射产生的消相干影响, 从而使受控相位门操作具有高保真度。     

势阱离子+腔场系统中量子逻辑门的实现

基于光腔中的势阱离子同时与外激光场和腔场发生相互作用的特性，我们提出了一种量子逻辑门的实现方案。在该方案中，量子逻辑门是以离子内态和腔态作为比特，而势阱离子的运动态作为辅助比特始终保持在基态。而且，没有采用Lamb-Dicke近似，因而更容易为实验所实现。     

涨落对几何量子门的影响

研究了几何量子门抵抗控制外场随机涨落的能力.在用周期微扰近似代替随机涨落下的研究表明:无论是绝热的Berry几何相还是非绝热的Aharonov-Anandan(A-A)几何相,其抗涨落的能力都和其对应的动力学相位的抗涨落能力相当.而Berry相位(几何相位,动力学相位)的抗涨落能力要远强于A-A位相,可视为由绝热近似导致这种差别.此外验证了利用正交态方案构造的量子门具有很强的抗涨落能力.     

相位协变量子克隆的腔QED实现方案(英文)

提出一种1→2相位协变量子克隆的腔QED实现方案,该克隆过程是基于原子与两个高Q腔场的相互作用来实现的.腔场最初处于真空态.虽然该方案需要实现CNOT操作,但与其它方案相比该方案需要的操作更加简单方便,并且该方案里所使用的基本操作(受控量子门操作和经典场脉冲操作)都已经得到充分的验证.所以我们相信该方案能在实验上实现.     

五阶非线性与三比特量子相位门

近年来全光学量子计算得到了广泛的关注，并且基于光学非线性效应人们提出了许多方案来实现量子门操作。我们的工作就是要给出一种直接实现三比特量子相位门的有效方案。     

实现量子SWAP门的腔QED方案

提出一个基于两个三能级原子和单膜腔场大失谐相互作用来实现两比特量子SWAP门的腔QED方案.在这个方案里,两个全同三能级原子同时与单膜真空腔场发生大失谐相互作用,并辅助了经典场对原子施行单比特操作.此外,在整个作用过程中,腔场态一直处于虚激发,原子和腔场之间没有信息交换,因此对腔的品质要求大大降低.在目前的腔QED技术条件下,该方案是可以实现的.     

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。     

量子信息中的腔QED方案简介

在量子信息领域，腔量子电动力学(Cavity—QED)方案被认为是最有效的量子信息方案之一。随着技术的发展，越来越多的量子信息处理过程可通过腔-QED方案在实验上实现，例如，纠缠态的制备和量子逻辑门的实现。这里，我们将腔-QED的发展作一综述。腔-QED方案的核心就是腔场和原子的相互作用。根据原子的跃频率和场模频率的关系，我们可以将上述相互作用分为两大类：共振相互作用(原子的跃迁频率等于场模频率)和失谐相互作用(原子的跃迁频率与场模频率的失谐量很大)。从这两不同的方案出发，我们都可以实现；纠缠态的制备、未知量子态的隐形传输和量子逻辑门的构建。但是在共振相互作用中，量子信息处理过程对腔的Q值要求很高，这就使得实验实现很困难。而大失谐相互作用对腔的Q值要求大大降低，使得实验实现成为可能。通过比较，我们认为，大失谐方案为量子信息处理开辟了广阔的前景，使量子网络和量子计算机在不久的将来成为可能。     

实现三比特量子控制相位门的离子阱方案

提出了一个利用离子阱系统实现三比特量子控制相位门的方案。在这个方案里,只需对囚禁离子辅以单比特旋转操作并与激光发生共振相互作用便可实现三比特控制相位门。相比其他文献中控制相位门的实现方案,我们方案的优势在于所用的步骤更为简便易行。另外,此方案不需要任何的测量。     

腔QED中实现控制量子逻辑门的简易方案

受之前有关控制量子门工作的启发,提出了一个在腔QED中实现CNOT门,Toffoli门以及Fredkin门的简易方案。本方案只涉及到原子与腔场之间的大失谐相互作用,腔场处于虚激发,量子信息不会在原子和腔之间传递,因此对腔场的品质因子要求大大降低,在目前的实验技术条件下,该方案是是可行的。     

非绝热几何量子计算及拓扑量子门

精确求解了自旋-1/2粒子在旋转磁场下的Bloch方程和Schrodinger方程.用此问题的循环解,得到了Aharonov-Anandan(AA)几何相和动力学相的解析结果,并用正交态方法构造了具有和乐几何量子计算优点的非绝热几何量子门.基于一般的SU(2)循环演化条件,还构造了只依赖轨道的绕数和扭结数的普适拓扑量子门.最后建议用非对称的约瑟夫森结纳米电路实现所构造的各种量子门.     

使用共振腔实现受控非门及量子隐形传态的方案

提出一个使用三能级原子以及通过经典场对单粒子态的操控和两原子与单模腔场的共振作用实现受控非门的方案,并使用该方案完成单粒子态的隐行传态过程.该方案中原子与单模腔场的共振作用时间可以很短,这一特点对量子信息处理过程中的消相干问题的处理是非常有利的,这也是该方案与已有文献报道使用失谐腔的腔QED方案的主要区别之一.     

基于NCV门的量子电路故障的检测与定位研究

为了确保基于NCV门库的量子电路的正确性和有效性,给出了量子电路故障定位树的生成算法和量子电路黑盒检测算法来定位量子电路中的门丢失故障。该故障定位树算法去除约98%的无用输出向量,提取输出表中有效的输入向量以及对应的故障输出向量,逐层生成故障定位树。结合量子电路黑盒检测算法对量子电路进行故障定位时不需要访问输出表就能够有效定位量子电路中的丢失门。对benchmarks部分电路进行实验,结果验证了该算法定位单故障门的有效性。     

双Jaynes-Cummings耦合模型中几何量子失协的研究

基于Dakic提出的几何量子失协度量方法,研究了双Jaynes- Cummings(J-C)模型的几何量子失协。分析了初始态纯度、纠缠度、腔与原子间的耦合常数及腔内光子数等对几何量子失协随时间演化特性的影响。结果表明：通过提高纯度、初始纠缠度的值可以增大几何量子失协;非零光子数导致几何量子失协震荡衰减;通过调整腔与原子间的耦合常数可以改变振荡频率。     

基于量子线路逻辑运算的单光子量子态测量方案

在量子探测领域,关键任务之一就是要对未知量子态进行测量以获取量子态信息。通过将量子计算中的量子门所组成的量子线路应用于量子探测领域,提出实现单光子未知量子态的测量方案。利用量子计算的叠加性、纠缠性、可纠错性以及量子线路的可集成性,可以使得探测更具高效性并简化探测的实验系统。利用本文提出的探测新方案,通过仿真计算对该方案进行了模拟。在该方案的理论计算与仿真模拟结果的基础上,得到了以下的结论:通过在不同信噪比等参数的条件下选择适当的测量次数,基于量子线路的方案可以得到较为精确的测量结果。     

可控传送两qubit系统任意量子态的方案

提出了一个方案用来实现在有控制方控制下的量子网络中传送一个两qubit系统的任意量子态.整十方案所消耗的资源包括一个预先制备的由6个qubit构成的纠缠量子通道和一些经典通信资源.所使用的量子操作包括Bell测量、 H门、单qubit正交测量、 Panli门.方案中展示;只有当控制方合作时接受方才能恢复量子初态;如果有一个控制方不合作,量子态就不能完全恢复到系统的初态.