量子信息中心孫麓巖研究組演示了制備任意光子數(shù)疊加態(tài)的新方法
量子信息中心孫麓巖研究組演示了制備任意光子數(shù)疊加態(tài)的新方法
2017年06月12日 瀏覽次數(shù): 0
清華大學(xué)量子信息中心孫麓巖副教授超導(dǎo)量子計(jì)算研究組與福州大學(xué)鄭仕標(biāo)教授合作，在超導(dǎo)電路中演示了制備任意光子數(shù)態(tài)（?？藨B(tài)）疊加態(tài)的新方法。該研究論文《在超導(dǎo)電路中準(zhǔn)經(jīng)典態(tài)到任意福克態(tài)疊加態(tài)的轉(zhuǎn)化》（Converting quasiclassical states into arbitrary Fock state superpositions in a superconducting circuit）近日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上（Phys.Rev.Lett.118, 223604, 2017）。
圖1：（a）實(shí)驗(yàn)裝置圖。超導(dǎo)量子比特位于兩個(gè)超導(dǎo)鋁腔中間，圖中顯示了鋁腔的一半。（b）顯微鏡下的超導(dǎo)量子比特。（c）掃描電子顯微鏡下的約瑟夫森結(jié)。
?？藨B(tài)及其疊加態(tài)具有非常奇特的量子特性，是驗(yàn)證量子理論的重要載體，同時(shí)其在量子精確測量、量子反饋操作、量子糾錯(cuò)以及通用量子計(jì)算中都發(fā)揮重要作用。因此，這些量子態(tài)的制備和操控是量子物理和量子信息領(lǐng)域中非常重要的研究課題。孫麓巖研究組根據(jù)鄭仕標(biāo)教授提出的理論方案，利用超導(dǎo)量子比特與微波光場之間的強(qiáng)色散相互作用對光場各個(gè)?？藨B(tài)成分的幾率幅進(jìn)行操控，將其從一個(gè)經(jīng)典相干態(tài)轉(zhuǎn)化成所期待的量子疊加態(tài)。
圖2： 截?cái)嘞辔粦B(tài)（Truncated phase state）的制備。（a）左側(cè)是理想的Wigner函數(shù)，右側(cè)是實(shí)驗(yàn)測量出的Wigner函數(shù)，其保真度達(dá)到97%。（b）根據(jù)所測Wigner函數(shù)重構(gòu)出的密度矩陣。這種量子態(tài)在量子隨機(jī)行走方面有重要應(yīng)用。
基于約瑟夫森結(jié)的超導(dǎo)量子比特，在可操控性和可擴(kuò)展性等方面都具有很大的優(yōu)勢，是目前國際上公認(rèn)的最有希望實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的幾個(gè)物理系統(tǒng)之一。此前，美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的超導(dǎo)量子計(jì)算研究組通過對量子比特頻率的多次反復(fù)調(diào)節(jié)和一系列幺正演化步驟，演示了?？藨B(tài)疊加態(tài)的制備。清華大學(xué)量子信息中心所演示的實(shí)驗(yàn)方案不需要調(diào)節(jié)量子比特的頻率，并且在幺正演化過程中只需要一個(gè)脈沖，因此該方法具有很強(qiáng)的抗噪能力，所制備態(tài)的保真度達(dá)到96%以上。該研究工作結(jié)果可望在量子精確測量、量子隨機(jī)行走和通用量子計(jì)算等量子信息領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
圖3：壓縮態(tài)的制備。所制備壓縮態(tài)的保真度為96%。壓縮態(tài)在高精度測量中有重要應(yīng)用。
論文第一作者為量子信息中心的博士生王韋婷，共同通訊作者為福州大學(xué)的鄭仕標(biāo)教授、清華大學(xué)量子信息中心的段路明教授和孫麓巖副教授。其他作者包括量子信息中心的博士研究生胡玲，徐源，劉可，馬雨瑋，副研究員宋祎璞。此項(xiàng)研究工作得到國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金支持。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.223604
?
?
?
?
?
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com