利用液氦上电子自旋实施量子信息处理的理论研究

基本信息
批准号:11204249
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张淼
学科分类:
依托单位:西南交通大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王轶文,常相辉,石轩,郭伟杰,王尧
关键词:
可扩展的量子计算液氦上电子自旋轨道耦合
结项摘要

Electrons on the liquid helium is an important physical system utilized to implement quantum computation [Science,284,1967(1999)]。The most advantange in this system is that the electronic spins (serve as the qubits) may possess very long coherent times [up to 100s theoretically, PRA 74, 052338; PRL 107,266803(2011)]. In the previous approaches, the weakly magnetic dipole-dipole coupling is utilized usually to implement the quantum information processing. In this project, we research the quantum information processing with electronic spins on the liquid helium based on the strongly spin-orbit coupling. The strong Coulomb interaction between the electrons is used as the data bus to transfer the quantum information from a spin to another. The typical models, e.g., Cirac-Zoller, M?lmer-S?rensen, and Coupled oscillators, worked well for trapped ions, are applied in the present system of electronic spins on the liquid helium for implementing the desirable quantum computation. Compared with the trapped ions, the mass of electron is much less than that of the trapped ions, and thus the electron-electron coupling strength is far stronger than that between the ions, and the present system may be more effective for building a scalable quantum computer.

液氦上电子[Science 284,1967(1999)]是几种重要的物理系统之一用于实施量计算。该系统的一个最大优点是用于编码量子比特的电子自旋态具有极长的相干时间[理论预言达100s;PRA 74, 052338(2006); PRL 107,266803(2011)]. 在先前的研究中,主要利用自旋之间直接的磁偶极-偶极弱相互作用来实施量子信息处理。本项目将研究液氦上电子自旋-轨道耦合的量子相干调控,研究如何利用电子之间的强库仑相互作用来构建数据总线,进而实现自旋之间的快速量子信息交换。本项目将把囚禁离子系统中的相关方法创新性地应用到液氦上电子系统中去,如获得著名的Cirac-Zoller,M?lmer-S?rense以及Coupled oscillators等量子计算模型。因电子的质量远小于囚禁离子,所以电子之间的有效耦合远强于囚禁离子之间的耦合,进而或更有助于实施大规模量子计算。

项目摘要

文献[Science 284, 1967 (1999)],[PRA 74, 052338 (2006)],[PRL 105, 040503 (2010],[PRL 107, 266803 (2011)] 等提出了液氦表面上束缚电子可被用于实施单量子态操纵以及量子计算。基于这些文献,本项目研究了液氦上电子的自旋相干操作。利用液氦上囚禁电子的自旋-轨道耦合和电子-电子之间的强库仑相互作用,在理论上获得了电子自旋-自旋之间的强耦合,这达到了项目申请书的预计。提出的这种耦合的最大优点是可以实现电子自旋的快速两比特操作,进而可以在有限的相干时间内实现多个电子自旋的纠缠。相关的研究成果发表在期刊Physical Review B和Communications in Theoretical Physics上。另一方面,我们还研究了液氦上电子的光谱性质,利用液氦表面电子的对称性破缺在理论上获得了光的倍频散射。这一效应是天然原子所不具有的,因而具有一定的意义。该成果发表在期刊Physica B上。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

城市轨道交通车站火灾情况下客流疏散能力评价

DOI:
发表时间:2015
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

张淼的其他基金

批准号:81470591
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:41801282
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21802118
批准年份:2018
资助金额:24.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701496
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61201310
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11147116
批准年份:2011
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11102008
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504007
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900375
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201136
批准年份:2012
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61605022
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51808482
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81804060
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902091
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

利用量子相干效应在原子气中实施空间光学信息处理

批准号:11074198
批准年份:2010
负责人:高宏
学科分类:A2205
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
2

利用周期驱动场实现快速量子信息处理的理论研究

批准号:11805036
批准年份:2018
负责人:施志成
学科分类:A2502
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

超导量子比特与量子信息处理的理论研究

批准号:10474013
批准年份:2004
负责人:游建强
学科分类:A2014
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
4

图案衬底上量子点和液滴外延下量子环生长机制理论研究

批准号:11104084
批准年份:2011
负责人:李心磊
学科分类:A2001
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目