首次观测到超低温度下钠钾基态分子和钾原子碰撞的散射共振

<正>量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力,不仅为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案,也可有效揭示复杂系统的物理规律,为新能源开发、新材料设计等提供指导~([1])。量子计算研究的终极目标是构建通用型量子计算机,但这一目标需要制备大规模的量子纠缠并进行容错计算,实现这一目标仍然需要经过长期不懈的努力。当前,量子计算的短期目标是通过发展专用型量子计算机,即专用量子     

类原子晶体缺陷:从量子计算到生物学探针

<正>基于量子力学原理的装置可以快速解决某些经典计算模式难以解决的问题,正是量子装置的这个优越性催生了多个相关领域的快速发展,如量子计算、量子通信、精密测量和成像等。量子相干性是量子优于经典的本质原因,而孤立原子和固态体系是两种具有良好相干性的理想体系。离子阱及冷原子等孤立体系可以有效地隔绝外界噪声且     

Dicke模型的量子经典对应关系

非旋波近似条件下Dicke模型表现为量子混沌动力学特征.在详细考察Dicke模型经典相空间结构特点的基础上,采用经典-量子"一对多"的思想,即经典相空间中的一点对应于量子体系两个初始相干态的演化,利用对两个初态量子纠缠动力学演化取统计平均的方法,得到了与经典相空间对应非常好的量子相空间结构.数值计算结果表明:经典混沌有利地促进系统两体纠缠的产生,平均纠缠可以作为量子混沌的标识,利用平均纠缠可以得到一种较好的量子动力学与经典相空间的对应关系. 关键词： Dicke模型 非旋波近似 量子混沌 经典量子对应     

半圆和四分之一圆二维弹子球的量子谱分析

采用近来提出的量子谱函数,我们把闭合轨道理论应用到半圆和四分之一圆弹子球系统,这种量子谱函数的傅利叶变换包含了连接任意两点的许多经典轨道的信息.计算表明量子谱的傅立叶变换和经典轨道的长度符合的很好.从这两个体系可以看出半经典理论为经典和量子力学提供了很好的桥梁作用.     

量子信道容量的数值计算方法

无论在经典信息论中,还是在量子信息论中,信道容量的确都是一个重要的问题.根据量子信息辅助资源的选择,传输协议的选择,及信号携带的是经典信息还是量子信息,一个量子信道上面可以定义多种容量.比如量子信道量子容量、量子信道经典容量、纠缠辅助的量子信道容量和经典辅助量子容量.其中量子信道的经典容量和纠缠辅助的量子信道容量的计算公式已经给出.但是,利用这些公式并不能容量地算出信道容量,这就要用到数值计算的方法.     

等腰直角三角形的二维量子谱和经典轨道

本文研究了等腰直角三角形中基于其波函数和能级结构的二维量子谱．虽然这个量子台球系统的本征态是无法分离的,但是关于两个变量的问题是完全可解的．通过对二维量子系统的波函数做相应的傅里叶变换,得到了系统的二维量子谱,把得到的结果和经典的二维量子台球轨道做相应性的对比发现：傅里叶变换的量子谱的峰值位置和经典轨道的长度之间存在着很好的对应关系,这说明经典计算的结果和量子计算的结果符合得非常好,从而进一步验证了周期轨道理论的正确性．     

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.     

基于量子隐形传态的量子保密通信方案

量子保密通信包括量子密钥分发、量子安全直接通信和量子秘密共享等主要形式.在量子密钥分发和秘密共享中,传输的是随机数而不是信息,要再经过一次经典通信才能完成信息的传输.在量子信道直接传输信息的量子通信形式是量子安全直接通信.基于量子隐形传态的量子通信(简称量子隐形传态通信)是否属于量子安全直接通信尚需解释.构造了一个量子隐形传态通信方案,给出了具体的操作步骤.与一般的量子隐形传态不同,量子隐形传态通信所传输的量子态是计算基矢态,大大简化了贝尔基测量和单粒子操作.分析结果表明,量子隐形传态通信等价于包含了全用型量子密钥分发和经典通信的复合过程,不是量子安全直接通信,其传输受到中间介质和距离的影响,所以不比量子密钥分发更有优势.将该方案与量子密钥分发、量子安全直接通信和经典一次性便笺密码方案进行对比,通过几个通信参数的比较给出各个方案的特点,还特别讨论了各方案在空间量子通信方面的特点.     

Brüschweiler量子搜索算法的改进及其实验实现

量子计算与经典计算相比, 能够极大地提高运算速度, 解决一些经典计算不能解决或很难解决的问题. 对于在无序数据库中进行搜索这类问题, 可以用量子算法, 如Brüschweiler量子搜索算法来解决. 与经典算法相比, Brüschweiler量子算法能够指数次地提高搜索速度. 在Brüschweiler提出的算法中, 数据量子位和观测量子位(辅助量子位)是分开的, 属于不同的量子位. 通过研究, 对Brüschweiler算法作了改进, 使之不需要用辅助量子位, 就可以达到指数次提高搜索速度的目的. 改进后的Brüschweiler量子算法有利于简化实验的设计和实现过程. 同时还利用核磁共振实验, 演示了改进后的Brüschweiler量子算法的实现.     

量子人工智能中的对抗学习

量子人工智能是一个探究人工智能与量子物理交叉的领域:一方面人工智能的方法和技术可以用来解决量子科学中的问题;另一方面,量子计算的发展也可能为人工智能,尤其是机器学习,提供新的范式,极大促进人工智能的发展.然而,量子机器学习和经典学习系统对于对抗样本同样具有脆弱性:在原始数据样本上添加精心制作的微小扰动将很可能导致系统做出错误的预测.本文介绍经典与量子对抗机器学习的基本概念、原理、以及最新进展.首先从经典和量子两个方面介绍对抗学习,通过二维经典伊辛模型和三维手征拓扑绝缘体的对抗样本揭示出经典机器学习在识别物质相时的脆弱性,同时利用手写字体的对抗样本直观展示出量子分类器的脆弱性.随后从理论层面上分别阐述经典与量子的"没有免费午餐"定理,并探讨了量子分类器的普适对抗样本.最后,分析并讨论了相应的防御策略.量子人工智能中对抗学习的研究揭示了量子智能系统潜在的风险以及可能的防御策略,将对未来量子技术与人工智能的交叉产生深刻影响.     

超冷原子分子混合气中三原子分子的首次量子相干合成

<正>量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力，不仅能够解决经典计算机无法处理的计算难题，还能有效揭示复杂物理系统的规律，从而为新能源开发、新材料设计等提供指导^[1]。     

量子信息学——源自量子力学的第二次信息革命

量子信息学是物理学的一个新兴分支学科,它将微观世界的量子态用作信息的载体,利用量子力学规律对信息进行传输和计算,可以完成经典信息技术所不能完成的任务.量子信息学主要包含量子通信和量子计算,量子通信已经走向产业化,量子计算也正在逐步走出实验室,它们将共同引领下一代信息技术革命.新兴的量子信息产业可为物理学专业毕业生提供更多的就业机会.     

无限深势阱中受击原子的能谱

研究了一维量子阱中受脉冲驻波场作用的原子的量子运动.利用直接微扰法,给出了该系统的一级近似波函数及能谱随时间的演化规律.通过理论分析和数值计算,得出系统共振的条件,当系统的外加驱动频率ΩD与未受微扰时系统的能级跃迁频率ΩT不遵循此条件时,系统能量的时间演化情形类似于一般KAM系统中所发现的经典混沌的量子抑制.而当ΩD与ΩT满足此要求时,则出现能量的量子共振现象.     

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．     

量子多址高斯信道的信息容量研究

与经典通信相类似,量子高斯噪声是一种重要的量子噪声模型.这里,"经典"是相对于"量子"而言的.讨论量子高斯信道传送经典信息时的信息容量,也称量子信道的经典容量,是量子通信的热点问题之一.文中在量子高斯态、高斯熵性质和Holevo界基础上,给出单用户量子高斯信道的经典容量,借助多址量子信道的经典容量区域定理,通过坐标系变换方法,从理论上推导得到多用户量子高斯信道的经典容量区域.为了计算简便且不失一般性,计算过程将采用两输入、单输出的量子多址信道模型进行说明,结论可类推到n个输入、单输出的多址信道.     

量子Turbo码

量子纠错编码技术在量子通信和量子计算领域起着非常重要的作用.构造量子纠错编码的主要方法是借鉴经典纠错编码技术,目前几乎所有经典纠错编码方案都已经被移植到量子领域中来,然而在经典编码领域纠错性能最杰出的Turbo码却至今没有量子对应.提出了一种利用量子寄存器网络构造量子递归系统卷积码的简单实现方案,同时利用量子SWAP门设计了一种高效的量子交织器门组网络方案.最后仿照经典Turbo码的设计原理提出串行级联的量子Turbo码,同时提出了可行的译码方法.量子Turbo码不仅丰富了量子纠错码研究的领域,同时为解释 关键词： 量子递归系统卷积码 量子Turbo码 量子纠错编码 量子信息     

正方体量子台球的半经典分析(英文)

近几年,量子台球问题引起人们的广泛兴趣.以前有很多对二维量子台球做过研究,相对于二维台球来说,三维台球更接近实际体系.本文以三维正方体量子台球为例,利用半经典闭合轨道理论计算了正方体量子台球中的经典开轨道,并研究量子谱函数与经典轨道长度之间的对应关系,发现他们之间对应的很好.这将有助于我们分析开放型量子台球中输运性质问题.利用这种方法物理图像清晰,计算量小并且可以帮助理解一些混沌体系的性质.这是半经典理论为联系量子力学与经典力学起桥梁作用的又一证明.     

基于DWDM的经典-量子信息共信道同传系统噪声分析

经典-量子信息共信道同传是光纤量子密钥通信中的关键应用技术。为解决同传系统在复杂的背景噪声环境下的传输效率问题,通过剖析基于DWDM的共信道同传系统中典型噪声干扰因素,对该系统中DWDM信道串扰及自发拉曼散射噪声建立模型,仿真计算不同光纤长度及不同波长信道下噪声干扰对系统的影响。分析结果表明,在初始功率恒定的情况下,系统噪声不会随光纤长度增加而无限积累,而是趋于恒定数值;而在接收功率恒定的情况下,系统噪声随光纤长度增加不断增长。从信道的波长角度看,处于低噪声环境的经典与量子信道波长符合密集波分复用要求。根据ITU-T建议下的DWDM信道间隔,在经典-量子信道波长间距为1.6nm时,系统性能最佳,该仿真结果与经典实验的结论相吻合。     

通向通用量子计算机之路

量子计算机对信息的处理和计算与经典计算机相比有很大的优越性 .可编程量子计算器件是建造通用量子计算机的一个重要部分 .文章介绍了可编程量子计算中的一些主要结果 ,其中包括 :建造通用可编程量子计算器件的困难 ;两类解决方案 (概率的和精确的可编程量子计算器件 ,确定的和近似的可编程量子计算器件 ) ;通过量子软件控制的量子测量方案 .最后简要介绍了量子计算机物理实现的几个主要方向和未来的展望     

极性晶体内表面电子的量子像势及其极化子的有效势

本文从与真空接触的存在二支声子的半无限极性晶体表面附近极化子的哈密顿算符入手，应用二支模型理论，分别对GaAs和ZnO两种材料计算了内表面电子的量子像势及其极化子的有效势。计算结果表明：当Z很小时，经典像势和半经典有效势分别与量子像势和量子有效势相差较大；当Z很大时，经典像势和半经典有效势分别是量子像势和量子有效势的一个很好的近似。