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几何量子计算和拓扑量子计算——整体性量子现象的新应用

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物理学进展 2008年第1期28卷 41-49页

作者：李华钟中山大学高等学术研究中心广州510275

本文概述介绍量子计算的最新进展:几何量子计算和拓扑量子计算,是初步入门的引论性质。作者从量子力学的整体性现象这一观点出发,阐述作为整体现象的量子力学几何相位(亚贝尔和非亚贝尔几何相位),量子体系的拓扑不变性质等的新应用,为... 详细信息

本文概述介绍量子计算的最新进展:几何量子计算和拓扑量子计算,是初步入门的引论性质。作者从量子力学的整体性现象这一观点出发,阐述作为整体现象的量子力学几何相位(亚贝尔和非亚贝尔几何相位),量子体系的拓扑不变性质等的新应用,为先前一本著作[1]所阐述观点的新发展的补充。

关键词：几何量子计算拓扑量子计算

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几何量子计算和自旋电子学

几何量子计算和自旋电子学

作者：周明华南师范大学

学位级别：硕士

近来量子计算的研究逐渐成了一个热门课题。任何量子计算都要解决量子计算面临的容错、量子门的退相干以及如何制备高信度的量子门等问题。最近一些文献提出单纯用几何相来实现各种量子门的几何量子计算方案，其基本思路是考虑到仅与几... 详细信息

近来量子计算的研究逐渐成了一个热门课题。任何量子计算都要解决量子计算面临的容错、量子门的退相干以及如何制备高信度的量子门等问题。最近一些文献提出单纯用几何相来实现各种量子门的几何量子计算方案，其基本思路是考虑到仅与几何相的立体角有关的几何相位不依赖于演化的速率，所以期望用几何相构造的量子门是高信度的量子门，而高信度的量子门的实现对提高量子计算容错性能的价值是勿庸置疑的。然而，学术界对几何相量子门是否真具有特殊的抗涨落能力，目前仍存在很大的争议。有研究表明，相对于Berry动力学相，几何相的失真小于动力学相的失真。其结果显示相对于绝热动力学相，Berry几何相对涨落不敏感。而对取消了绝热近似的非绝热量子计算方案，也有文献认为非绝热的A-A几何相并无特殊的抗涨落能力。本论文不讨论量子门的纠错、退相干等棘手问题，着重研究几何量子门的抵抗外场随机涨落的能力。用控制外场的随机涨落研究几何量子门的信度问题的数值结果表明，相对于对应的动力学相，无论Berry相或A-A几何相位相均无抗涨落优势。此结果质疑单纯消除动力学相位实现几何量子计算的价值，而Berry位相(几何相位，动力学相位)的抗涨落能力要远强于AA位相，可视为由绝热近似导致这种差别。此外本文还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。最后，本文还就自旋电子学领域的一些问题做了相关探讨。自旋电子学是一门磁学和微电子学相交叉的新兴学科，是当前凝聚态物理的热点领域之一。本文主要分析在考虑杂质散射的情况下，求解具有Rashba自旋轨道耦合的2维电子系统的哈密顿量，得到它在Z轴方向自旋分量是收敛的结论，认为自旋霍耳电导率并不普适。

关键词：量子信息几何量子计算随机涨落自旋电子学

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腔耦合量子点系统的非常规几何量子计算

量子电子学报 2009年第4期26卷 431-436页

作者：张刚董萍皖西学院数理系安徽六安237012 合肥师范学院物理与电子工程系安徽合肥230061

提出了在量子点与腔相互作用系统中,利用双拉曼过程来实现非常规几何量子逻辑门方案。在本方案中,所有的演化本身与腔场态无关,因而对热场是不敏感的。在总位相中既包含有几何位相,又包含有动力学位相,但它的确仅依赖于量子态演化的整... 详细信息

提出了在量子点与腔相互作用系统中,利用双拉曼过程来实现非常规几何量子逻辑门方案。在本方案中,所有的演化本身与腔场态无关,因而对热场是不敏感的。在总位相中既包含有几何位相,又包含有动力学位相,但它的确仅依赖于量子态演化的整体几何特征。通过调节耦合常数和失谐量来选择所要的量子控制门,在实际的操作中不需要考虑消除动力学相位问题,因而易于操作,且避免因消除动力学相位引入的误差。

关键词：量子光学几何量子计算量子点拉曼过程

基于腔场中氮空穴色心的几何量子计算（英文）

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安徽大学学报（自然科学版） 2014年第6期38卷 49-54页

作者：吴晓佳薛正远华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006

利用纯几何操作,提出腔场中的氮空穴色心作为量子比特实现几何量子计算的方案.在暗态子空间中,选取合适的闭合演化回路,可以构造出单比特和双比特控制相位门.因此,该文提出了一种很有前景的实现容错量子计算的方案.

关键词：几何量子计算氮空穴色心腔量子电动力学

分布式量子纠缠和态转移以及几何量子计算的快速实现

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分布式量子纠缠和态转移以及几何量子计算的快速实现

作者：田亮郑州大学

学位级别：硕士

量子纠缠、量子态转移和几何量子计算在量子信息处理中扮演着非常重要的角色,被广泛地应用于处理各种量子信息任务。因此,选择一个好的方法实现量子态转移、量子纠缠态的制备和几何量子计算就尤为重要。绝热演化法是一种对实验参数波动... 详细信息

量子纠缠、量子态转移和几何量子计算在量子信息处理中扮演着非常重要的角色,被广泛地应用于处理各种量子信息任务。因此,选择一个好的方法实现量子态转移、量子纠缠态的制备和几何量子计算就尤为重要。绝热演化法是一种对实验参数波动具有很强的鲁棒性的方法。因为绝热演化过程非常缓慢,所以我们需要使用绝热捷径技术来加速绝热演化。此外,单循环演化法也是一种非常好的方法,可以通过设置一些参数,令系统发生循环演化来消除动力学相位,从而获得纯几何相位。该方法可以不满足绝热条件,所以拥有很快的演化速度。本文基于绝热捷径技术和单循环演化法的研究内容简要的概括如下:（1）在耦合腔系统中,利用缀饰态方法,使用与原子能级失谐的激光来快速实现态转移和制备纠缠态。方案中,两个原子被束缚在两个相互耦合的光学腔中。选择了合适的参数之后使用数值模拟讨论了方案的保真度和可行性。（2）在腔光纤腔系统中,利用缀饰态方法,使用与原子能级共振的激光来快速实现态转移和制备纠缠态的方案。方案中,两个原子被束缚在两个由光纤连接的光学腔中。选择了合适的参数之后使用数值模拟讨论了方案的保真度和可行性。通过数值模拟可以知道（1）和（2）两种方案对参数偏差、原子自发辐射、腔光纤腔系统的光子泄露和退相干都是鲁棒的。（3）利用单循环演化法,提出了分离的两个原子进行几何量子计算的方案。方案中,分离的两个原子分别被囚禁在两个直接耦合的光学腔中。选择了合适的参数之后通过数值模拟证明了方案的可行性和对于一些参数波动和耗散的鲁棒性。

关键词：几何量子计算量子态转移缀饰态方法制备量子纠缠态

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用正交态方法实现非绝热几何量子计算

光电子技术与信息 2005年第2期18卷 28-32页

作者：高玉梅胡连华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510631

精确求解了自旋1/2粒子在旋转磁场下的Bloch方程,并用旋转坐标系方法得到此系统的精确波函数。对演化波函数取绝热极限可得到Berry几何相,并将这些结果与Bitter等的慢中子实验做了比较。对旋转磁场下的一般AA循环,本文得到了Aharonov-An... 详细信息

精确求解了自旋1/2粒子在旋转磁场下的Bloch方程,并用旋转坐标系方法得到此系统的精确波函数。对演化波函数取绝热极限可得到Berry几何相,并将这些结果与Bitter等的慢中子实验做了比较。对旋转磁场下的一般AA循环,本文得到了Aharonov-Anandan(AA)总相位和几何相的解析结果。当采取正交态的一般方法,即取入射初态为等权重的两个正交态的叠加,可以证明非对角动力学相与非对角几何相同对角动力学相一样在任意时刻抵消,剩下几何相的对角部分。对匀速旋转的圆锥磁场,此几何相类似Berry几何相为时间的线性函数。最后也讨论了正交态方法和最近用实验实现非绝热几何量子门工作的关系。

关键词：几何量子计算正交态方法

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无消相干子空间的几何量子计算方案

池州学院学报 2009年第3期23卷 34-37页

作者：张刚董萍曹卓良皖西学院数理系安徽六安237012 合肥师范学院物理与电子工程系安徽合肥230061

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。

关键词：超导量子干涉仪无消相干子空间几何量子计算

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涨落对几何量子门的影响

量子电子学报 2007年第4期24卷 469-474页

作者：周明胡连华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510631

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... 详细信息

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。

关键词：量子信息几何量子计算涨落正交态方法

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非绝热几何量子逻辑门的脉冲设计

量子光学学报 2023年第2期29卷 41-50页

作者：杨小勇延英陆杰上海大学理学院物理系系上海200444 苏州大学光电科学与工程学院苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州1215006 江苏省先进光学制造技术重点实验室教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 苏州大学数码激光成像与显示教育部工程研究中心江苏苏州215006 上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室上海200234

量子逻辑门是实现量子计算的基本组件之一,而高保真度和高鲁棒性是量子逻辑门必不可少的关键性质。在实现量子逻辑门的各种方法中,利用几何相位的全局特性来构造量子逻辑门是一个有效的方法,它可以对一些局域扰动有比较好的容错性。本... 详细信息

量子逻辑门是实现量子计算的基本组件之一,而高保真度和高鲁棒性是量子逻辑门必不可少的关键性质。在实现量子逻辑门的各种方法中,利用几何相位的全局特性来构造量子逻辑门是一个有效的方法,它可以对一些局域扰动有比较好的容错性。本文在非绝热几何量子计算的框架下,在三能级系统中构造出了任意的单比特量子逻辑门,并创建出在实验中方便实现的脉冲形式。本文进一步研究了量子系统中存在频率失谐和脉冲振幅偏差的情况,并考虑量子系统与环境之间的退相干效应,以设计出具有更好鲁棒性能的脉冲波形。

关键词：量子比特量子逻辑门几何相位几何量子计算脉冲设计