固态量子计算的若干重要物理问题研究

量子计算机拥有比经典计算机更为强大的计算能力．人们普遍认为量子计算机最终将会在固态系统中实现．文章介绍了一些有关固态量子计算的研究进展，其中包括超导电荷量子比特方案、几何量子计算、量子点量子比特及量子计算若干基本问题研究．最后给出了固态量子计算的发展趋势．     

量子计算机

较系统地阐述了量子计算机的发展和现状，着重介绍经典可逆计算机，量子可逆计算机，量子图灵机，量子计算机的构造，应用，以及当前研究热点如量子纠错和消相干问题。     

固态量子比特的量子测量

文章介绍了作者用介观输运器件[如量子点接触（QPC）或单电子晶体管（SET）]测量固态量子比特的原理和特性，特别着重地介绍了作者最近在处理被测量子比特和介观测量仪器之间的关联方面的新进展。     

量子信息讲座第一讲 量子计算机

量子力学和计算机理论，这两个看起来互不相关的领域，其结合却产生了一门富于成效的学科：量子计算机．文章介绍了量子计算机的基本概念和历史背景，它相对于经典计算机的优越性，它的构造和实验方案，以及实现量子计算的困难及其克服途径，最后展望了量子计算机的发展前景     

神奇的量子计算机

简要地介绍了量子计算机的原理和优点,还介绍了量子计算机的一些基本概念,有量子叠加,量子纠缠,量子位、量子逻辑门和量子并行计算。     

核磁共振量子计算机与并行量子计算

在本文，我们首先回顾了量子计算的发展历史，阐述了核磁共振量子计算的原理．在叙述了利用有效纯态方法进行核磁共振量子计算之后，我们阐述了利用混合态进行核磁共振的量子计算的方法．首先是刘维尔量子计算方法，它是由Madi，Brushweiler，Ernst等人1998年提出的，在这一模式中，可以对搜索算法进行加速算法，Brushweilet。提出了一个指数速度的搜索算法．我们在3个比特的量子计算机中实现了这一搜索算法．我们在这一模式中提出了一个只需要一次搜索即可找标记物的直接拿取算法，并且在7个比特的核磁共振的量子计算机中实现了这一直接拿取算法．本文提出了在一个核磁共振量子计算机，或者更一般地一个系统量子计算机中实现多个量子计算机的并行计算．我们着重对量子搜索算法和Shor。的大数分解算法进行了并行实现．在并行量子计算中，一部分量子比特处在纯态，一部分量子比特处在混合态．如果所有的量子比特都处在纯态上，则就是有效纯态量子计算，如果所有的量子比特都处在混合态上，则就是刘维尔量子计算．在这两个极限中间，相当于2个到N／2个量子计算机的并行计算．量子搜索方法可以很有效地进行并行计算，而Shor算法则只能在小的范围内进行并行计算．     

用磁共振-原子力显微镜看到了单电子自旋

电子学器件尺度的日异减小，使得器件的性能甚至会受到单原子杂质的影响．因此，对材料进行原子尺度的三维征成为必要．进而，在未来的固态量子计算机中，也将要求对单电子自旋进行探测．传统的磁共振成像(MRI)技术可以对样品内部作出三维成像，不过它的空间分辨率较低——为了产生可探测的信号，要求在可分辨的最小体积中包含有足够多的原子核或电子自旋，     

超导量子计算云平台

量子计算云平台将量子计算机以分时服务的形式通过互联网向用户开放,降低了量子计算资源的获取门槛,提高了量子计算资源的利用率,是连接量子计算科研机构和外界用户之间的纽带,对量子计算机的普及以及应用生态的培养起到了重要的推动作用,是未来量子计算机走向应用的一种重要且有效的运行形式。文章从超导量子计算云平台的概念、运行原理、组成部分、发展历史和现状、未来的发展趋势和困难等角度进行简要介绍,便于大家对这一新生事物有更多的了解。     

量子计算机

简要介绍了量子计算机的基本概念及实验方案。     

量子存储式量子计算机与无噪声光子回波

量子计算机一个重要的应用是攻破经典密码.以往的研究表明,攻破广泛使用的2048位RSA密码所需要的量子比特数目在2000万左右,远远超出了目前的技术水平.近期法国研究人员提出,如使用配备了多模式量子存储的量子计算机,则只需要1.3万个量子比特即可攻破2048位的RSA密码.这一研究把量子存储器的应用推广到量子计算领域,为研制实用化量子计算机提供了一条新的技术路线.量子存储式量子计算机需要微波段的量子存储器,这是目前亟待开发的新技术.基于对量子存储过程中原子辐射本质的分析,近期我们提出了无噪声光子回波方案,成功解决了光子回波的自发辐射噪声难题,有望进一步实现微波段量子存储并应用于量子存储式量子计算机中.     

强磁场下的固体物理研究进展

强磁场下的物理研究是一个富有成果的研究领域，40T以下稳态强磁场的研制成功为固体物理研究提供了新的科学机遇。文章简要地介绍强磁场下某些固体物理，其中包括高温超导体的H－T相图和非费米液体行为，德哈斯（de Haas)效应和费米面性质，电子的Wigner结晶及其动力学行为，磁场诱导的相变（如绝缘体－金属和超导转变），多级磁有序，串级自旋密度波和大块材料中的量子霍尔效应等的实验研究的近期进展，希望以此引起人们对国内强磁场下物理研究的关注。     

量子信息讲座续讲 第一讲 量子计算中的因子分解

因子分解对所有的现行计算机而言是难解的 .这是现在通用的公共加密系统的基础 .文章介绍了在量子计算机上进行的Shor量子算法 ,即利用量子态的相干叠加和纠缠特性以及量子逻辑门实现量子计算的方法 ;并着重从理论原理和实验实现这两方面说明利用余因子函数和离散傅里叶变换使这种量子算法对因子分解是有效的 .     

双模压缩真空态与原子相互作用中的量子纠缠和退相干

考虑双模压缩真空态光场与环境(原子)通过双光子过程发生相互作用,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了在此作用过程中双模光场和原子间的纠缠以及双模光场的模间纠缠 关键词： 双模压缩真空态 量子纠缠 量子约化熵 量子相对熵     

非晶化与量子限域效应

当材料尺度减小到几个纳米时，材料内部电子结构会表现为分立能级，这就是所谓的量子限域效应。通过晶态和非晶Pd纳米颗粒的单电子隧穿实验发现，在晶态Pd颗粒中能观察到量子限域效应，而在同样大小的非晶Pd颗粒中却没有观察到。考虑到有序／无序结构的静态效应并结合电子散射等动态效应，解释了非晶Pd颗粒实验中没有观察到量子限域效应的原因。这一结果表明，尺寸减小并不足以使纳米体系表现量子行为，原子结构有序度对于决定纳米体系表现经典行为或量子行为具有同等重要作用。     

流动系统中的激光增强固体和液体129Xe核磁共振信号

在流动系统中,用半导体阵列激光器在低磁场下抽运Cs原子,由自旋交换碰撞产生极化的129Xe气体,在SY80M核磁共振谱仪中,冻成固体和液体后的极化度分别为216%和145%,和相同条件下未光泵的129Xe极化度相比,分别增强6000和5000倍.为将激光增强固体和液体129Xe用于量子计算提供了基础和可能.并对输运和相变过程中极化损失作了讨论 关键词： 光泵 激光极化 核磁共振信号 光和原子相互作用     

核磁共振量子计算机的实验实现

简要介绍了液相核磁共振（NMR）实现量子信息处理的基本原理和实验技术,综述了核磁共振量子计算机的实验实现的进展情况和目前遇到的主要困难,并对进一步的发展作了展望。     

酞菁掺杂有机改性溶胶凝胶材料的自衍射及限幅特性

实验测得八异戊氧基钯酞菁掺杂有机改性溶胶－凝胶固体材料在Ar^ 激光作用下形成的大的与光强相关的多环衍射图案。研究了不同波长下的光学限幅特性,由于其大的光学限幅效应及其固体的可加工性,这种材料在制备光学限幅器件方面具有潜在的应用前景。     

A one-way quantum computer

We present a scheme of quantum computation that consists entirely of one-qubit measurements on a particular class of entangled states, the cluster states. The measurements are used to imprint a quantum logic circuit on the state, thereby destroying its entanglement at the same time. Cluster states are thus one-way quantum computers and the measurements form the program.     

Generation of a superposition of odd photon number states for quantum information networks

We report on the experimental observation of quantum-network-compatible light described by a nonpositive Wigner function. The state is generated by photon subtraction from a squeezed vacuum state produced by a continuous wave optical parametric amplifier. Ideally, the state is a coherent superposition of odd photon number states, closely resembling a superposition of weak coherent states |alpha > - |-alpha >. In the limit of low squeezing the state is basically a single photon state. Light is generated with about 10,000 and more events per second in a nearly perfect spatial mode with a Fourier-limited frequency bandwidth which matches well atomic quantum memory requirements. The generated state of light is an excellent input state for testing quantum memories, quantum repeaters, and linear optics quantum computers.     

Avoidance of Majorana resonances in periodic topological superconductor-nanowire structures

Semiconducting nanowires in proximity to superconductors are promising experimental systems for Majorana fermions which may ultimately be used as building blocks for topological quantum computers. A serious challenge in the experimental realization of the Majorana fermion in these semiconductor-superconductor-nanowire structures is tuning the semiconductor chemical potential in close proximity to the metallic superconductor. We show that presently realizable structures in experiments with tunable chemical potential lead to Majorana resonances, which are interesting in their own right, but do not manifest non-Abelian statistics. To resolve this crucial barrier to the solid state realization of Majorana fermions, we propose a new topological superconducting array structure where introducing the superconducting proximity effect from adjacent nanowires generates Majorana fermions with non-Abelian statistics.