固态量子信息传输的相干控制理论研究

固态量子比特具有容易测量，调控和集成化等诸多优点而成为实现量子计算机极有希望的候选系统。在长程固态量子信息转移过程中，如何使所传输的量子信息保持高保真度并能够有效克服系统消相干的影响，一直是当前实现量子计算机的极具挑战性的课题。本项目拟深入研究量子相干操控对固态量子信息传输的作用，寻求高保真度的量子信息传输的外控制条件，以及在不同类型的信道中量子态或量子纠缠的可靠转移的条件。考虑的量子信息传输通道是由固态量子比特构成的多体自旋系统，探讨几类外控场对系统量子相干性的影响，找到有效的控制方式，利用绝热量子计算技术探讨外控场对延缓系统消相干的影响。揭示固体量子器件在量子信息计算中新的功能特点，为实现量子计算提供可供参考的理论研究和分析结果。

本项目通过讨论系统中量子态、保真度、自旋间量子关联和量子纠缠等问题，研究了固态量子传输线中量子信息的传输特点，寻求对系统实施局域或整体的有效量子操控、高质量的量子信息传输控制条件以及各类外场对系统量子相干性的作用，以及用控制方式对量子比特相位消相干进行有效抑制的方法。在由固态量子比特构成的多体自旋系统不同类型的信道中寻找量子态或量子关联可靠转移的条件，提出量子态完美转移的相干控制方案。在控制与被控制的系统中，进一步考虑环境和各类耗散的影响，讨论了如何降低系统消相干的方法，在实验室允许的参数条件下，提出量子系统消相干抑制和量子关联保持的控制策略，为实验和应用研究提供理论依据。