新的summing算法的核磁共振实验实现

本报导了一种新的summing算法的核磁共振实验实现。实验中我们用到了四个量子位的核自旋体系，其中两个量子位构成输入寄存器，另两个量子位构成输出寄存器。最后的实验结果只需通过测量输出寄存器中核自旋的谱线获得。     

核自旋与乙烯分子的核自旋变体的分离和转换研究进展

原子核(简称核)由质子和中子构成,核内所有质子和中子的角动量之和通常称为核自旋。虽然核自旋变体及其稳定性是量子力学中的基本概念,而且由核自旋不为零的同种原子组成的所有分子都有两种或两种以上的核自旋变体,但对气相多原子分子核自旋变体的分离和相互转换动力学的研究,直到九十年代初才打破了沉寂了几十年的局面。十多年前乙烯分子的四种核自旋变体的分离和转换实验研究有了首次突破,本文对此做了重点介绍。文章按年代发展首先简要地综述了构成原子核的质子和中子发现的科学史,提出了核自旋变体的概念,详细描述了氢分子的两种核自旋变体(正氢和仲氢)以及乙烯分子的四种核自旋变体。然后着重介绍了利用光诱导漂移技术,对气相乙烯分子的核自旋变体的分离实验;用宇称守恒与量子弛豫理论定量地描述了核自旋变体间相互转换研究的进展。最后概述了通过仲氢对乙炔催化加氢的化学合成方法用来提高乙烯分子的核自旋变体浓度,足以增强其核磁共振信号强度的最新成果。     

无直接耦合自旋之间的量子信息传递

核磁共振量子计算机在实现多量子位之间的信息传递时, 随着量子位的增多, 物理距离相距较远的量子位之间的耦合作用会很弱, 从而很难在没有耦合的量子位之间直接实现信息的传递. 然而根据量子超密编码原理和自旋交换操作, 可以在两个没有直接相互作用的自旋之间实现两位经典信息的传递. 根据量子超密编码和自旋交换操作的原理, 分析了无直接耦合自旋之间的量子信息传递的方法和过程, 并且在核磁共振模拟机和谱仪上实现.     

量子算法核磁共振实现脉冲序列设计程序问题研究

从两量子位核磁共振量子处理器物理模型出发,利用Raedt小组提出的自旋-1/2代数理论,根据量子控制非门的定义及Grover量子算法原理,介绍了量子控制非门的4种不同脉冲序列及两量子位Grover量子算法的两种不同脉冲序列的设计过程,通过数值求解含时薛定谔方程模拟量子控制非门和两量子位Grover量子算法,等价于执行量子控制非门和两量子位Grover量子算法运算,演示和分析量子控制非门及两量子位Grover量子算法核磁共振脉冲序列设计呈现的量子程序问题.     

具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的一维随机量子XY模型中的纠缠特性

研究了一维随机量子XY自旋链中中心两量子位的纠缠特性,在该系统中引入了自旋间的交换耦合杂质、磁杂质和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用,并且杂质满足高斯分布关系.通过数值计算,求出了自旋的关联函数和平均磁化强度,给出了Concurrence的解析表达式.结果表明:高斯分布和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用对两量子位的纠缠有重要的影响,选择合适的交换耦合、外界磁场和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用参数,可以控制和提高中心两量子位的纠缠.     

量子计算的新实验方案

量子计算机的实现将引起信息技术新的革命.已经实验和提出的量子计算实验方案有:原子和光腔相互作用法、冷阱束缚离子法、核磁共振法、量子点方法等.在量子计算中,需要使量子位(qubit)耦合、处于纠缠态(entangled states).简单的纠缠态可以由自旋向上和向下的两个粒子A和B组成,根据它们的波函数可以分别预言粒子A(或B)测得的自旋向上(或向下)的概率为1/2.但一旦实际测得A的自旋向上,则B的自旋必定向下(或反过来),不管A,B相距多远,它们都处于这种关联状态.这就是量子力学的非局域效应.最近加州Santa Barbra分校的物理学家提出了一种量子…     

基于核磁共振的子空间量子过程重构

基于三核自旋量子系统实现了内嵌两量子位子空间量子过程重构.通过输入完备态集合对执行的量子过程进行了表征.由于量子过程内嵌于子空间,使得重构实验所需输入次数及时间显著减少,同时实验尽量避免使用时间较长的J偶合演化,有效控制了系统的退相干。     

具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的一维随机量子XY模型中的纠缠特性

研究了一维随机量子XY自旋链中中心两量子位的纠缠特性,在该系统中引入了自旋间的交换耦合杂质、磁杂质和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用,并且杂质满足高斯分布关系.通过数值计算,求出了自旋的关联函数和平均磁化强度,给出了Concurrence的解析表达式.结果表明：高斯分布和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用对两量子位的纠缠有重要的影响,选择合适的交换耦合、外界磁场和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用参数,可以控制和提高中心两量子位的纠缠. 关键词： 纠缠 XY模型')" href="#">随机量子XY模型 高斯分布 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用     

固体中半整数四极核的自旋扩散

首先介绍固态中自旋扩散的一般理论，包括半经典描述和建立在投影算子理论上的密度矩阵描述. 接着以丰核环境中相互偶合的自旋-1/2系统以及自旋-3/2系统为典型列举了自旋扩散速率的计算. 最近藉助多量子魔角旋转(MQMAS)方法实现半整数四极核的多量子谱自旋扩散实验，可以测量固体粉末中半整数四极核体系四极张量相对方向. 结合作者最近的计算机模拟和实验测量结果对这一新兴方向作了重点介绍，尤其指出了射频
脉冲强度、宽度及样品旋转速度对交叉峰线型的影响.     

磁量子结构中二维自旋电子的隧穿输运

研究了零偏压和偏置电压作用下磁量子结构中自旋电子的隧穿输运性质. 结果表明电子自旋 输运的性质不仅取决于磁量子结构的构型、入射电子的能量和波矢, 而且取决于偏置电压. 在零偏压下, 由等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构不具有自旋过滤的特点, 而由不等同的磁 垒磁阱构成的磁量子结构却具有较好的自旋过滤特点. 偏置电压极大地改变了磁量子结构中 电子的极化程度, 使得电子隧穿等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构的输运性质也显著地依赖 于电子的自旋指向. 关键词： 磁量子结构 自旋电子 隧穿输运 自旋极化     

量子点双链中电子自旋极化输运性质

利用非平衡格林函数方法, 研究了与单个量子点耦合的量子点双链中电子自旋极化输运性质. 由于系统中Rashba自旋轨道耦合产生的自旋相关的相位, 电子通过上下两种路径时, 自旋不同的电子干涉情况不同, 从而导致了电极中的自旋极化流. 左右两电极间的偏压使单个量子点中的自旋积聚在很大能量区域内能够保持较大的值. 由于系统结构的左右不对称, 正负偏压下自旋积聚情况完全不同. 这些计算结果将有助于实验上设计新型的自旋电子学器件.     

量子过程神经网络模型算法及应用

为提高过程神经网络的逼近和泛化能力, 从研究过程神经元信息处理的量子计算实现机理入手, 提出基于量子旋转门及多位受控非门的物理意义构造量子过程神经元的新思想. 将离散化后的过程式输入信息作为受控非门的控制位, 经过量子旋转门作用后控制目标量子位的状态, 以目标量子位处于状态|1>概率幅作为量子过程神经元的输出. 以量子过程神经元为隐层, 普通神经元为输出层, 可构成量子过程神经网络. 基于量子计算机理推导了该模型的学习算法. 将该模型用于太阳黑子数年均值预测, 应用结果表明, 所提方法与普通过程神经网络相比, 预测精度有所提高, 对于复杂预测问题具有一定理论意义和实用价值.     

基于金刚石氮-空位色心自旋系综与超导量子电路混合系统的量子节点纠缠

量子纠缠是实现量子计算和量子通信的核心基础,本文提出了在金刚石氮-空位色心(NV centers)自旋系综与超导量子电路耦合的混合系统中实现两个分离量子节点之间纠缠的理论方案.在该混合系统中,把金刚石NV centers自旋系综和与之耦合的超导共面谐振器视为一个量子节点,两个量子节点之间通过一个空的超导共面谐振器连接.具有较长相干时间的NV centers自旋系综作为一个量子存储器,用于制备、存储和发送量子信息;易于外部操控的超导量子电路可执行量子逻辑门操作,快速调控量子信息.为了实现两个分离量子节点之间的纠缠,首先对系统的哈密顿量进行正则变换,将其等价为两个NV centers自旋系综与同一个超导共面谐振器之间的JC耦合;然后采用NV centers自旋-光子混合比特编码的方式,通过调节超导共面谐振器的谐振频率,精确控制体系演化时间,高保真度地实现了两个分离量子节点之间的量子纠缠.本方案还可以进一步扩展和集成,用于构建多节点纠缠的分布式量子网络.     

AB效应对自旋多端输运的影响

利用紧束缚近似和格林函数方法,研究了AB效应和AB环对电子自旋输运的影响.计算表明,当在AB环的不同位置上连接相同或不同属性的输出端时,在一些能量范围内,由不同的输出端所输出的自旋流的方向是相反的;当固定入射电子的能量时,在同一磁通范围,从两个输出端输出的自旋流属性也是相反的.从而,可以通过控制AB环的结构和环内的磁通在输出端得到不同属性的自旋流. 关键词： 自旋极化输运 量子点 极化率 自旋流     

制备三量子位和四量子位核磁共振等效纯态

基于时间平均法,给出了在同核系统中制备三量子位和四量子位核磁共振等效纯态的方案.利用Λn(not)门,本文的方案大大减少了制备等效纯态所需的操作次数在三同核系统中制备三量子位核磁共振等效纯态只需三次操作,在四同核系统中制备四量子位核磁共振等效纯态只需五次操作.然后在一个链状耦合的同核系统中实验制备三量子位核磁共振等效纯态,验证了本文的方案;并且给出了四量子位方案的模拟结果谱图.     

张量相互作用对核子和反核子束缚态的效应

由于量子真空对密度的贡献,在有限核的相对论Hartree模型中核子有效质量为0.8M_N左右,导致自旋轨道力仅是实验值的三分之一,本文通过引入矢量介子的张量耦合项,使自旋轨道力增加了一倍,同时保持有效质量不变,相应的核子能谱与实验值的符合得到明显改进,而预言的真空反核子位阱深度增大了20—30MeV.     

Cluster态的核磁共振实验制备

利用一种优化的幺正算符制备了一种高度纠缠态——cluster态,这个优化的幺正算符因为只需要施加非选择性脉冲,其所用的时间被明显缩短.该文选择一个三量子位的自旋体系,在核磁共振仪器上进行了实验验证,实验过程中先制备了一个三量子位的纯态,然后通过施加优化的幺正算符即可得到三量子位的cluster态,实验结果证明了优化幺正算符的有效性.     

准一维半导体量子点中电偶极自旋共振的物理机理

半导体量子点中的电子自旋具有较长相干时间以及可扩展性的特点, 在近十几年来引起了人们的广泛兴趣. 人们常常利用电子自旋共振技术来对单个自旋进行操纵. 这样不但需要一个静磁场来使电子产生赛曼劈裂, 同时还需要一个与之垂直的局域振荡磁场. 但是, 在实验上产生足够强且具有固定频率的局域磁场是比较困难的. 后来人们发现, 局域的振荡电场也可以操纵单个电子自旋, 也就是所谓的电偶极自旋共振. 众所周知, 自旋只有自旋磁矩, 不会与电场有任何直接的相互作用. 所以, 电偶极自旋共振的发生必须依赖于某些媒质. 这些媒质包括：量子点材料中的自旋轨道耦合作用, 量子点中的局域磁场梯度, 以及量子点中电子自旋与核自旋的超精细相互作用. 这些媒质能诱导出自旋与电场之间间接的相互作用, 从而外电场操纵单个电子自旋得以实现. 本文总结归纳了目前半导体量子点系统中发生电偶极自旋共振的三种主要物理机理.     

量子信息与计算

量子信息与计算是物理学目前研究的热门领域 .本文简要地介绍量子计算的一些基本概念 :量子纠缠、量子位、量子寄存器、量子并行计算和量子纠错 .并介绍两种典型的量子信息技术 :量子密码和量子传物 .     

三量子位和四量子位Heisenberg XY链中的纠缠与自旋压缩(英文)

研究了三量子位和四量子位Heisenberg XY链中的基态纠缠与自旋压缩,给出了纠缠C和自旋压缩参数ξ2的解析表达式.结果表明,当外部磁场B大于某一临界值Bc时,纠缠与自旋压缩等价,即纠缠意味着自旋压缩,反之亦然.对三量子位情形,Bc=J[(4-3γ2)1/2-1];对四量子位情形,Bc可以通过数值方法进行求解.