新型超导量子比特及量子物理问题的研究

近年来,超导量子计算的研究有了很大的进展.本文首先介绍了nSQUID新型超导量子比特的制备和研究进展,包括器件的平面多层膜制备工艺和量子相干性的研究.这类器件在量子态的传输速度和二维势系统的基础物理问题研究方面有着很大的优越性.其次,国际上新近发展的平面形式的transmon和Xmon超导量子比特具有更长的量子相干时间,在器件的设计和耦合方面也有相当的灵活性.本文介绍了我们和浙江大学与中国科学技术大学等单位合作逐步完善的这种形式的Xmon器件的制备工艺、制备出的多种耦合量子比特芯片,以及参与合作,在国际上首次完成的多达10个超导量子比特的量子态纠缠、线性方程组量子算法的实现和多体局域态等固体物理问题的量子模拟.最后介绍了基于这些超导量子比特器件开展的大量的量子物理、非线性物理和量子光学方面的研究,包括在Autler-Townes劈裂、电磁诱导透明、受激拉曼绝热通道、循环跃迁和关联激光等方面形成的一整套系统和独特的研究成果.     

宏观人工原子相关的量子相干操纵

文章着重介绍作者及其合作者于2005年8月份发表在Physical Review Letters的2篇文章［ 1,2］及其相关的系列研究工作［ 3—5］.其中包括：（1）利用超导电荷量子比特的“Bang-Bang”控制,去冷却与之相耦合的纳米机械谐振器件,使之接近基态,以展示其丰富的量子效应;（2）具有Δ型能级结构超导人工原子的物理实现及其绝热量子操纵的奇异特性.为了深入了解这些工作的物理和潜在的应用背景,文章同时也介绍了超导量子比特物理实现及其相关的 “全固态系统腔量子电动力学”研究的新进展,强调了基于超导人工原子的强耦合量子光学结构形成的物理机制.     

Cavity optomechanics: Manipulating photons and phonons towards the single-photon strong coupling

Cavity optomechanical systems provide powerful platforms to manipulate photons and phonons, open potential applications for modern optical communications and precise measurements. With the refrigeration and ground-state cooling technologies, studies of cavity optomechanics are making significant progress towards the quantum regime including nonclassical state preparation, quantum state tomography, quantum information processing, and future quantum internet. With further research, it is found that abundant physical phenomena and important applications in both classical and quantum regimes appeal as they have a strong optomechanical nonlinearity, which essentially depends on the single-photon optomechanical coupling strength. Thus, engineering the optomechanical interactions and improving the single-photon optomechanical coupling strength become very important subjects. In this article, we first review several mechanisms,theoretically proposed for enhancing optomechanical coupling. Then, we review the experimental progresses on enhancing optomechanical coupling by optimizing its structure and fabrication process. Finally, we review how to use novel structures and materials to enhance the optomechanical coupling strength. The manipulations of the photons and phonons at the level of strong optomechanical coupling are also summarized.     

宏观人工原子相关的量子相干操纵

文章着重介绍作者及其合作者于2005年8月份发表在Physical Review Letters的2篇文章及其相关的系列研究工作．其中包括：（1）利用超导电荷量子比特的“Bang—Bang”控制，去冷却与之相耦合的纳米机械谐振器件，使之接近基态，以展示其丰富的量子效应；（2）具有△型能级结构超导人工原子的物理实现及其绝热量子操纵的奇异特性．为了深入了解这些工作的物理和潜在的应用背景，文章同时也介绍了超导量子比特物理实现及其相关的“全固态系统腔量子电动力学”研究的新进展，强调了基于超导人工原子的强耦合量子光学结构形成的物理机制．     

零级拟亚纯映射的对数级Borel方向

本文研究了零级拟亚纯映射的Borel方向．对于平面上的零级K-拟亚纯映射,运用Ahlfors覆盖曲面理论,证明了零级拟亚纯映射对数级Borel方向的存在性．     

Cavity-induced ATS effect on a superconducting Xmon qubit

We couple a ladder-type three-level superconducting artificial atom to a cavity. Adjusting the artificial atom to make the cavity be resonant with the two upper levels, we then probe the lower two levels of the artificial atom. When driving the cavity to a coherent state, the probe spectrum shows energy level splitting induced by the quantized electromagnetic field in the cavity. This splitting size is related to the coupling strength between the cavity and the artificial atom and, thus, is fixed after the sample is fabricated. This is in contrast to the classical Autler–Townes splitting of a three-level system in which the splitting is proportional to the driving amplitude, which can be continuously changed. Our experiment results show the difference between the classical microwave driving field and the quantum field of the cavity.     

噪声环境下函数优化问题的混合优化算法

针对噪声环境下的函数优化问题提出一种混合粒子群优化算法UPSOOHT, 并考察了最优计算量分配（OCBA）和噪声幅度对算法性能的影响. 该算法将粒子群优化算法与假设检验及OCBA有效地结合, 具有很好的全局搜索能力和局部精化能力. 与其他优化算法比较的测试结果表明, UPSOOHT算法的性能和抗噪声能力都具有明显的优势.     

一种双向长短时记忆循环神经网络的问句语义关系识别方法

提出一种基于双向长短时记忆循环神经网络的问句语义关系识别方法.利用循环神经网络直接从词学习问句的语义特征表示,不需要自然语言处理工具进行特征抽取,有效避免了误差传递问题.同时,在网络中加入双向结构和长短时记忆模块,有效改善传统循环神经网络在训练过程中的"梯度弥散"问题.加入基于主实体位置的分段最大池化操作,相对于传统单一最大池化,能保留问句文本中的有效语义特征.通过在电力领域真实问题集上实验比较,本方法相对于传统方法能有效提升问句语义关系识别的性能,问句语义关系分类结果F1值提高4.5%.