绝热量子计算理论引介

本文引介绝热量子计算理论评述量子绝热定理最新的应用.基于量子绝热方法在最新的前沿领域量子计算中建立量子绝热算法.我们引介"局域量子绝热",并考虑了这一局域绝热概念对量子算法的可能应用.     

耗散对受激拉曼绝热转移过程的影响

应用最近发展的量子耗散理论 ,研究了耗散对简单三能级体系的受激拉曼绝热转移过程的影响 ,并与pump dump过程比较 .计算结果表明 ,受激拉曼绝热转移的机制能很好地抑制中间态的弛豫与涨落的影响 .数值结果也表明了新的量子耗散理论可以正确地描述场与耗散相互耦合的动力学问题     

量子绝热定理,思想和方法

阐述了量子绝热定理和绝热近似的现状、物理概念和方法，也回溯到它们的历史渊源和演变，强调Berry相位的发现对量子绝热定理的影响．     

量子绝热定理(II):近似和适用条件

文章首先概述了近年国际文献中关于量子绝热近似和绝热条件的不自洽性的研究.叙述了文献中关于绝热近似不自洽性的论证和争论.然后引入文章作者的观点,从不同于国外文献的角度出发指出应当正确地理解瞬时本征函数的相位问题,从这个相位的正确处理,得出结论:(1)MS不自洽的存在,不因计及几何相位而消除;(2)量子几何相位不自洽是不存在;(3)现时的标准的绝热近似条件不是充分条件.     

量子绝热定理(Ⅱ):近似和适用条件

文章首先概述了近年国际文献中关于量子绝热近似和绝热条件的不自洽性的研究．叙述了文献中关于绝热近似不自洽性的论证和争论．然后引入文章作者的观点，从不同于国外文献的角度出发指出应当正确地理解瞬时本征函数的相位问题，从这个相位的正确处理，得出结论：（1）MS不自洽的存在，不因计及几何相位而消除；（2）量子几何相位不自洽是不存在；（3）现时的标准的绝热近似条件不是充分条件．     

原子质心运动与暗态原子

本文利用高阶量子绝热近似方法讨论了量子微腔驻波场中三能级暗态原子与光场相互作用中原子质心运动对电子,光场系统动力学的影响。文章分析了绝热近似成立的条件以及非绝热因子对动力学演化的影响。文中还计算了原子在腔中的非绝热跃迁几率及各部分能量分布的平均值。     

旋转磁场中朗道系统的非绝热非周期性量子几何相位和Hannay角

基于代数动力学，精确求解了旋转磁场中的朗道系统，讨论了它的一般几何相位，给出了一般量子几何相位中对应于规范势的那部分相位的经典对应. 数值计算结果显示出非绝热演化和绝热演化的重大区别：非绝热演化诱导的非绝热量子激发引起系统物理量的非周期性和复杂性，体现了环境对系统的影响.     

Berry型量子纯态与Berry型量子系统

提出了Berry型量子纯态与Berry型量子系统的新概念，讨论了它们的性质和意义，并指出绝热量子系统可近似地视为完全Berry型量子系统. 关键词：     

两个量子窄区串联时的绝热输运和欧姆输运

利用Landoner 公式的多通道推广形式, 研究了两个不相等的量子窄区在串联情形下的绝热输运和欧姆输运. 这两个窄区以一个密闭的空腔相连接. 计算结果表明绝热输运导致窄区电阻的非相加性, 而非绝热输运服从欧姆相加规则. 这与实验定性一致. 关键词：     

量子关联简介

量子纠缠作为一种非局域的关联,是一种重要的资源而被广泛应用于量子信息处理。然而,最近的研究结果发现,可分态中也可以存在非经典的关联,量子纠缠只是量子关联的一部分;非纠缠的量子关联在一些量子通信和量子计算任务中扮演着重要的角色。文章简要综述了量子关联的基本概念,描述了几种常见的量子关联度量,并介绍了量子关联在量子信息处理中的作用以及一些最新动态。     

超导量子比特的耦合研究进展

超导量子比特以其在可控性、低损耗以及可扩展性等方面的优势被认为是最有希望实现量子计算机的固态方式之一.量子比特之间的相干可控耦合是实现大规模的量子计算的必要条件.本文介绍了超导量子比特耦合方式的研究进展,包括利用电容或电感实现量子比特的局域耦合,着重介绍一维传输线谐振腔作为量子总线实现多个量子比特的可控耦合的电路量子电动力学体系,并对最新的三维腔与超导量子比特的耦合结构的研究进展进行了论述.对各种耦合体系的哈密顿量进行了比较详细的分析,并按照局域性和可控性对不同耦合机制进行了分类.     

机器学习辅助绝热量子算法设计

量子计算在近十年取得了长足的进展.随着量子调控技术达到前所未有的高度,包括超导量子比特、光量子器件、原子系综等在内的量子实验平台都进入到了崭新的时代.目前在特定计算任务上超越经典的量子计算优势也已经被报道.其中一种可以有效运用可控量子器件的计算方案是采用绝热量子计算.绝热量子计算中算法的选择与研究至关重要,其将直接决定量子计算优势是否能够最大限度地被挖掘.本综述主要介绍近期机器学习在绝热量子算法设计方面的应用,并讲述该计算架构在3-SAT和Grover搜索等问题上的应用.通过与未经机器学习优化设计的绝热量子算法对比,研究表明机器学习方法的应用可以极大提高绝热量子算法的计算效率.     

H+MgH+→Mg++H2反应中由非绝热耦合引起的复合物形成反应机理

一个化学反应的过程可能涉及多个绝热电子态,其中的非绝热耦合对反应机理起着重要的作用. 本文采用含时量子波包方法和轨线面跳跃方法研究了非绝热耦合对H+MgH⁺→Mg⁺+H₂反应的影响. 通过理论计算得到了绝热和非绝热近似下的反应态-态分辨的积分截面. 计算结果表明,当计算中忽略非绝热耦合时,反应遵循直接剥离的反应机理. 然而,当计算中包含非绝热耦合时,在反应过程中可以形成一个长寿命的激发态复合物(MgH₂⁺)^*,进而使反应遵循复合物形成反应机理. 通过轨线面跳跃计算,进一步揭示了直接剥离和复合物形成反应机理. 由非绝热耦合引起的复合物形成反应机理不仅提高了反应的活性,并且对产物的振动态分布具有显著影响.     

非绝热几何量子逻辑门的脉冲设计

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。     

时间演化矩阵乘积算符方法及其在量子开放系统中的应用

量子开放系统在量子科学的发展中占据着举足轻重的地位,因此对其数值计算方法进行研究具有重要的意义.对于量子开放系统,在20世纪90年代发明的准绝热传播子路径积分方法是为数不多的精确的数值计算方法,但其计算复杂度随着系统的大小和关联时间长度呈指数增长,因此在实际计算中它所能计算的物理模型比较受限.近年来,张量网络的研究和应用有了长足的进展.使用张量网络来表达该方法可以使其计算复杂度变成多项式增长,极大地提高了计算效率.由此发展出的新方法则被称为时间演化矩阵乘积算符方法,是一种高效的、数值精确的、并且非马尔可夫的计算方法,在量子开放系统的研究中有着广泛的应用前景.本文首先综述了准绝热传播子路径积分方法,接着介绍了矩阵乘积态的基本思路,然后利用矩阵乘积态来表述准绝热传播子路径积分方法,从而对时间演化矩阵乘积算符方法进行介绍;最后综述了该方法在量子开放系统中的应用,并以自旋-玻色子系统中的关联函数和热流计算为例对该方法进行了展示.     

利用暗本征态的绝热演化实现非几何条件相位移动:一种实现量子计算的新方法

利用绝热演化，文章提出一种新的方法以实现量子相位门，这种相位移动既非源于动力学过程，也非源于几何操纵，它来源于暗态本身的演化，基于绝热演化的优点，这种量子逻辑门对实验参量的起伏不敏感，与几何相位门相比，这种相位门更简单，并且保真度可得到进一步提高。文章对这种相位门做一简述。     

量子计算加速的解法器算法及应用综述

量子计算作为一种基于量子力学原理的全新计算模型,具有强大的并行性和潜在的颠覆性影响力,为解决复杂问题提供了新的思路。本文的主要目标是对量子计算在大规模科学与工程计算领域中数值计算问题的解法器算法和应用进行综述。重点介绍量子计算在线性方程组、特征值问题、微分方程、哈密顿量与图计算、量子机器学习、量子解法器平台以及实际数值模拟等领域的具体应用。针对不同的数值计算问题,详细讨论当前主流的量子计算算法,并总结近年来国内外相关算法的研究进展。最后,对量子计算在数值计算求解相关研究方向的未来发展趋势进行展望。     

原子—光场精确解模型在绝热极限下的量子无损测量

研究了一个无损测量原子质心动量的精确可解模型，详细分析了无损测量的条件及无损测量的动力学过程。文中分析表明，绝热极限是实现此类模型无损测量的必要条件。最后针对此模型讨论了量子无损测量与表象之间的关系。     

费米超流气体的非线性Landau-Zener 隧穿

在平均场近似下,通过对相平面和不动点的分析, 研究了非线性两能级系统中费米超流气体的Landau-Zener 隧穿现象. 研究发现,费米子间的相互作用能够显著地影响量子隧穿. 当相互作用参数c小于临界值c^*时,在绝热极限下隧穿仍然满足量子绝热定理, 而大于这一临界值时,量子绝热定理不再满足. 最后通过和线性情况比较,得到了c*时隧穿率与扫描速率间满足的指数关系.     

教学研究:介绍量子力学几个基本概念——兼答《关于量子几何相位的评注》中的几个主要问题

介绍了量子绝热定理的物理含义及成立的条件，认为有关主要献（Aharonov-Anandan,Bohm，孙昌璞等）的表述是正确的，而《关于量子几何相位的评注》^[1]（以下简称《评注》）相应的表述不完全正确。在此基础上，认为这些献和教材（R.Shankar)得出的涉及Berry绝热相位的一些论述（不含Berry绝热相因子的瞬时能量本征态不满足含时Schroedinger方程等）也是正确的，而《评注》的论述与此相反。《评注》认为只有γn(C)才是Berry相位。本作则倾向于把γn（t）叫做Berry绝热相位，而把γn（C）=γn（T）-γn（0）叫做几何相位（geometric phase)^[2]。