终检评审通过 创新训练 510电子与通信技术 理论研究-科学技术市级

量子信息是关于量子系统状态所带有的物理信息，通过量子系统的各种相干性进行计算，编码，信息传输的全新信息方式，最终目的是实现实用的具有经典计算机不可比拟的量子计算机和安全可靠的量子通信。量子计算机不但可以提供更多的比特以及更高的时钟速度，它还提供了一种基于量子原理算法的全新算法方式，能够有效处理如大数分解等很多经典计算难以解决的问题。量子计算和量子通信是进几年来世界上物理学领域的重要热点课题，它涉及到多个交叉学科。由于量子平行性，量子计算机的计算能力本质上比经典计算机要强，并且在量子信息处理方面具有巨大的潜力，在超高速量子计算和量子保密通讯等方面有巨大的应用潜力。 固态量子比特操控是其中的一个重要研究方向.半导体量子点是种具有强大应用前景的固态qubit系统，它作为固态材料有可扩展性，可集成性，还有特有的量子相干性，在世界上人们对它产生了广泛兴趣，近年来获得了许多突破性研究进展，使我们看到实现量子计算机的希望。 量子计算机的信息是用量子逻辑门来处理的。量子逻辑门是实现量子计算的基础，为实现量子计算，必须选择与设计合适的物理体系并控制它以实现量子逻辑门。量子逻辑门是基于线路的量子计算模型的基础。量子逻辑门通常可分为单比特门、两比特量子控制门和多比特量子控制门。根据通用量子计算原理，任意一个量子线路都可以分解成单比特门和两比特控制非(controlled-NOT, CNOT)门的组合。 在此背景之下，利用单量子点-双边微腔耦合系统以及线性元件组成的自检错线路单元进行量子逻辑门的设计便是一个很好的方法，这一模型，对系统参数要求不高，不要求工作在强耦合条件下，而且带有光探测器，可以通过观察探测器的亮、灭来确定实验是否成功。同时，可以修改线路单元；来提升保真度通过对它的研究，陆陆续续实现了光子的超纠缠Bell态分析，光子纠缠提纯，光子多个自由度超纠缠态的产生等诸多方案的设计。本次项目便是基于自检错线路单元做电子自旋量子比特量子逻辑门，进一步丰富该模型的应用，同时去探索学习量子逻辑门的重要意义以及基础搭建 本项目主要实现利用自检错线路单元做电子自旋的量子比特通用量子逻辑门的方案设计。首先在前人的基础之上，利用现有的文献材料，不断阅读调研，理解并修改构建合适的自检错线路单元模型；之后在该模型的基础之上，研究如何直接利用光子作媒介，构建在不同微腔系统中电子之间的相互作用，在不断地探索过程当中，从而进一步实现2比特CNOT门，3比特的Toffoli门，3比特的Fredkin门等方案的设计，另一方面，结合结合当前量子逻辑门的发展现状，与已有方案，模型在资源利用，线性复杂度，使用时间等进行多方面对比，同时分析该方案在实验中的可行性，希望能够在量子逻辑门设计中有所创新，在量子计算中加以应用。