混合固体量子信息处理器的理论研究

In quantum computing and quantum communication process, Information processing is made up of transmission process, manipulation process and storage process，and these processes are realized in different physical system. Therefore，the coupling between two different physical qubits plays a key role in these information processes，and it is the main factor to affect the efficiency of information transmission. Based on current technology, we try to build a composite system consisting of several physical systems--hybird quantum information proccessor, which can realize perfect information transmission process with controlled coupling. If the perfect composite system does not exist, we consider how to realize perfect information transmission between different physical system achieved by using quantum swapping and quantum teleportation. Based on above studies, we design really quantum information proccessor to realize the special quantum communication scheme.

在量子计算和量子通讯过程中，经常需要把量子比特所荷载的信息进行传递、处理和存储，而一些信息传递和计算处理的器件往往由多个不同的物理系统组成，不同物理系统之间的耦合也严重影响着量子比特所荷载的信息在这些不同的系统之间转移传递的效率。依据现有技术寻找或构筑由若干个物理系统构成的一个复合量子信息处理器，在该复合系统中利用可控的耦合通过动力学演化实现行信息的完美传递。如果，无法构筑上述系统，考虑利用量子纠缠转移、量子态制备以及量子隐形传态的办法来实现量子信息在不同物理系统之间的完美传递。在以上研究基础之上，针对一些具体的有深远应用前景的量子通讯方案，来构造相应的量子信息处理器来实现这些量子通讯方案。

可集成性是实用量子信息处理器应具有的特性，因此具有良好操控性和集成的超导约瑟夫森结系统受到研究者的青睐，本项目研究了基于超导约瑟夫森结系统的量子信息处理问题，构造了单光子量子路由器；为了构造完成具体量子通讯任务的量子信息处理器，需要研究系统之间量子同步问题以及不同系统之间耦合光子频率问题，本项目中研究了系统间量子同步的问题，给出一个量子同步定义，和一个新的量子同步判据，并在具体物理系统中进行了应用；同时还研究了光力系统的光力诱导透明以及基于光力系统的弱力探测问题。