量子系统

摘要： 针对目标态为纯态的情况,本文对有限维随机开放量子系统,提出一种同时适用于本征态和叠加态的开关控制,它是由常量控制和基于李雅普诺夫方法设计的控制律组成,实现随机开放量子系统的状态转移和收敛控制,其中,李雅普诺夫函数为系统的状态距离,常量控制用来驱动系统状态从初始状态进入含有目标态的收敛域中,李雅普诺夫控制用来使进入收敛域中的状态继续收敛到期望的目标态.将所提出的控制方法,应用于2比特随机开放量子系统进行了数值仿真实验,并与本征态开关控制律方法进行了性能对比,实验结果表明了所提出的控制律的优越性.

摘要： 利用弱测量方法研究任意量子态指针的放大效应。当指针态是偶宇称态时,在动量空间或者位置空间中,不仅可以给出指针的微弱平均平移的放大解析式,也可以给出其最大放大值。表明这类偶宇称态使得弱测量放大有了精确解,从而更容易找到放大极限。这些结果不仅丰富了弱测量理论,也加深了人们对弱测量的理解。

摘要： 英国《自然》杂志于2022年6月1日报告的一台量子光子处理器,仅需36μs即可完成超级计算机需耗时超过9 000年才能完成的一项任务。该系统相对过去展示的光子设备有所改进,可能代表了向创造量子计算机迈进的关键一步。量子设备的一个关键目标是超越经典系统,建立“量子优越性”,但到目前为止只有少数实验报告了这一成果。展示量子系统对经典计算机优越性的方法之一,是比较二者从描述光子通过网络传播特点的未知概率分布中取样的速度,这被称为高斯玻色取样。

摘要： 近日,德国提出新的量子研究议程,展望了未来十年德国在量子系统领域的研究重点和面临的挑战。德国联邦教研部随后将在该议程基础上推出2022年开始的量子系统研究计划。这份名为《量子技术--联邦政府从基础到市场的框架计划》的报告,由德国量子系统计划委员会领衔的专家团队历时10个月编纂而成,超过300名来自商业和科学领域的专家为此作出了贡献。

摘要： 过去一些年里,幻想文学中的蒸汽朋克把西方国家19世纪的时代背景与现代科技糅合,构建了一个独特的世界架构,而在物理学中,一个崭新分支也试图在今天的量子系统中复活19世纪的经典热力学,创造一些颇具未来感的技术, 比如量子引擎。

摘要： 1.瞬移对于我们来说,理解量子力学的基本规律或属性并非易事,如量子叠加态,即一个量子系统可以处在不同的叠加态,著名的思想实验“薛定谔的猫”就形象地将这种状态表述为“—只猫可以同时既是活的又是死的”。量子力学中另一个重要概念是量子纠缠,它是指两个微观粒子处于纠缠态,不论它们的距离有多远,对其中一个粒子的状态做任何改变,另一个会立刻感受到,并做相应改变。

摘要： 量子理论认为,量子系统通常处于叠加态,但观察者的测量只能得到唯一的、确定的值。这个现象该如何解释?独立于观察者的客观现实存在吗?从量子力学诞生起,这个问题就悬而不决。最近,一位法国科学家在《科学美国人》法国版上发表了一篇文章,提出了一个新颖的理论来解释这个问题。

摘要： 美国科学家在出版的《科学》杂志撰文指出,他们用一种简单的方法,使量子系统保持运转(相干)的时间比以前延长了1万倍。尽管他们只在固态量子比特系统上测试了这一技术,但该技术应适用于其他多种量子系统,有望彻底改变量子通信、计算和传感等领域。

摘要： 本文从系统控制的角度,根据量子系统控制已经做出的一些研究结果,对量子系统的状态、量子系统模型、特性分析、随机滤波和各种量子系统的控制,对量子系统控制能做什么以及怎么做进行系统性的较深入的介绍.文中对量子系统控制还要做什么进行了展望，包括叠加态、混合态、纠缠态等等各种量子态的控制问题。

摘要： 基于模型参考自适应控制理论,针对所给的封闭量子系统模型,选择理想的目标函数做为参考模型,定义参考模型与系统模型状态之差为新的状态变量即误差(e)(t),将初态(p)(t)跟踪目标态(p)f(t)的状态跟踪问题转化为模型参考自适应控制的问题.采用幺正变换对被控状态进行处理,根据李雅普诺夫稳定性定理设计出自适应控制器,系统仿真实验实现了叠加态到叠加态以及混合态到混合态的自适应控制,实验结果表明所设计的量子模型参考自适应控制思想的可行性以及控制结果的有效性.

摘要： 系统能级存在简并是量子系统的普遍现象.本文从对称性角度分析了系统存在能级简并的原因,并针对其源头,提出了通过限制控制输入函数的范围来消除系统能级简并的方法，同时给出了经过改进的波函数能控性的判定定理。和原定理相比，该方法适用的范围更宽泛，但代价是输入的控制函数受到了限制，其目的是通过破坏系统的对称性从而达到改变系统能控性。

摘要： 目前的量子状态估计算法均是离线的,为实现对量子状态的实时在线估计,本文提出一种结合交替方向乘子法(Alternating Direction Multiplier Method,ADMM)和在线临近梯度法相结合的在线ADMM算法.并对于存在测量随机噪声的单比特随即开放量子系统,提出基于压缩传感和连续弱测量的在线量子态估计凸优化模型,同时利用在线ADMM算法对自由演化中的量子状态密度矩阵进行重构,完整阐述了量子态在线估计过程.仿真实验结果表明,所提算法可以高精度的实现在线量子态估计.

摘要： 结合对偶上升法和扩展拉格朗日乘子法(ALM)的优点形成交替方向乘子法(Alternating Direction Multiplier Method,ADMM),本文提出了一种结合不动点方程的改进ADMM算法(简称FP_ADMM).FP_ADMM是通过近邻算子获得最优解满足的不动点方程,再采用迭代法求解,避免了大规模矩阵求逆运算,降低了算法对计算机存储空间的要求,减少了在密度矩阵重构应用中的计算时间,使得高量子位系统的状态估计变得实际可行.仿真实验完成了量子比特位为8的量子系统密度矩阵估计,验证了所提出改进算法的优越性.

摘要： 本文介绍了在量子系统特殊设计及电子学系统设计的新想法.实现了便携式CPT原子钟的功率小于2W和体积50mL.CPT原子钟由于体积小、功耗低、频率稳定度高,可广泛应用于电信、交通通信,以及全球导航卫星系统的终端装置等.使用密封的圆柱形玻璃泡实现稳定的量子系统,采用分离的数字电路和模拟电路以避免信号相互干扰.

摘要： CPT原子钟是基于相干布居囚禁原理实现的,也是在技术上唯一可实现芯片化的原子钟.本文详细介绍了航天二0三所在CPT原子钟研究的最新成果,并从CPT原子钟的工作原理、量子系统设计、伺服电路设计以及外壳封装设计等方面进行了详细介绍.实现了CPT原子钟的产品样机,体积65mL、功耗小于2W,频率稳定度达到6×10-12@100s.

摘要： 量子测量是连接量子信息和经典信息的途径,也是区别于幺正演化的另一种量子系统状态演化的方式.本文首先分析了量子力学系统演化的两种方式，即遵循薛定谔方程的么正演化和遵循测量公设的随机跳变方式。在此基础上，利用概率状态转移将两种状态演化方式统一的进行描述。并通过概率状态转移定义了概率可达，给出了概率可达的强度。最后给出了概率能控性的概念。证明了以强度i概率能控的系统本质上就是完全能控的系统，而能控强度小于i的系统不是完全能控的。因此在引入概率能控性后，一个系统的能控性更多的体现在强度上，而不再像经典系统那样，要么是能控，要么是不能控。在量子系统中，能控和不能控之间还存在很大的空间，可以用概率能控性来描述。

摘要： 本实验研究金刚石中氮空位(NV)发光缺陷,运用连续微波驱动场,将NV色心的相干时间延长超过一个量级.发现利用连续波动力学去耦方法,量子逻辑任务可以在相干时间被延长的同时很容易的实现.

摘要： 本实验研究金刚石中氮空位(NV)发光缺陷,运用连续微波驱动场,将NV色心的相干时间延长超过一个量级.发现利用连续波动力学去耦方法,量子逻辑任务可以在相干时间被延长的同时很容易的实现.

摘要： 本公开内容公开了用于获得哈密顿量系统的基态波函数的最优变分参数的方法。该方法包括初始化多个变分参数并且将变分参数发送到量子计算部分以输出多个测量结果。该方法包括将测量结果传输到经典计算部分以基于多个测量结果和更新规则更新多个变分参数，并且确定测量的能量是否满足收敛规则。当测量的能量不满足收敛规则时，该方法包括将多个更新的变分参数发送到量子计算部分以用于下一迭代；并且当测量的能量满足收敛规则时，该方法包括获得哈密顿量系统的多个最优变分参数。

摘要： 本公开提供了一种对单向量子计算机计算模型的量子系统进行操作的方法及装置，涉及量子计算领域。实现方案包括：获取包括多个操作命令的测量模式；在保持多个测量命令之间的测量操作顺序不变的情况下，对至少一个纠缠命令和多个测量命令的操作顺序进行排序；以及按照排序后的测量模式对量子系统进行操作，以获得多个量子比特的测量值。本公开的一个或多个实施例的方法对测量模式中的多个操作命令进行排序，从而在使用测量模式对量子系统进行操作的过程中有效地降低计算维度，减小计算机内存消耗和计算量。

摘要： 本申请公开了基于量子系统的数据处理方法及量子设备，涉及量子计算领域。具体实现：确定量子系统的待处理哈密顿量H，待处理哈密顿量H的特征向量的维度为N；将确定出的参数化量子电路作用到N个初始态中任意T个目标初始态后，得到T个量子态；确定待处理哈密顿量H在量子态下的能量值；获取基于目标损失函数对能量值进行优化处理后所确定出的所述参数化量子电路所对应的目标参数；将基于目标参数确定出的参数化量子电路作用到N个初始态上，得到待处理哈密顿量H的N个特征向量，以将所述N个特征向量作为所述量子系统的N个特征态。如此，有效地得到待处理哈密顿量H的N个特征向量。

摘要： 一种基于双耦合量子点的近似二能级量子系统，由两个相距确定距离、相等半径的准二维圆盘形量子点相互耦合形成。本发明所述的量子点由半导体材料制成，量子尺寸效应使量子点的能态呈分立结构，双量子点间的耦合效应使两个原基态劈裂为二能级，其他能级耦合效应远小于该二能级间的耦合效应。本发明具有固态、体积小、结构简单、可调谐和较大耦合系数等优点，可应用于设计各种基于二能级结构的太赫兹波源、单光子源等量子光学元器件。

摘要： 本发明属于量子隐形传态技术领域，公开了一种基于量子傅里叶变换的多量子系统的量子隐形传态方法；所述基于量子傅里叶变换的量子隐形传态方法使用共有n

摘要： 本申请公开了基于量子系统的数据处理方法及量子设备，涉及量子计算领域。具体实现：确定量子系统的待处理哈密顿量H，待处理哈密顿量H的特征向量的维度为N；将确定出的参数化量子电路作用到N个初始态中任意T个目标初始态后，得到T个量子态；确定待处理哈密顿量H在量子态下的能量值；获取基于目标损失函数对能量值进行优化处理后所确定出的所述参数化量子电路所对应的目标参数；将基于目标参数确定出的参数化量子电路作用到N个初始态上，得到待处理哈密顿量H的N个特征向量，以将所述N个特征向量作为所述量子系统的N个特征态。如此，有效地得到待处理哈密顿量H的N个特征向量。

摘要： 本发明提出一种基于d级量子系统相位移位操作的量子安全多方求和方法。半忠诚第三方制备d级两粒子纠缠态，将所有第二个粒子构成的粒子序列发送给n个秘密持有者，n个秘密持有者依次通过相位移位操作将自己的秘密编码在该粒子序列上。详细的安全性分析表明，外在攻击和参与者攻击对于本发明的方法是无效的。本发明的方法采用整数加整数技术计算模d和，相比于采用比特加比特计算的量子安全求和方法，计算效率更高，相比于求和模较小的量子安全求和方法，应用更广泛。特别地，本发明的方法在量子安全多方计算有着广泛的应用，如量子多方隐私比较、量子多方匿名排序、量子多方匿名投票、量子多方密钥协商等。

摘要： 本发明提出一种基于d级量子系统Bell纠缠态之间纠缠交换的多方量子隐私比较方法，只执行一轮就能完成n个用户的二进制序列的相等性比较，其中d＝n。详细的安全性分析表明，外在攻击和参与者攻击都是无效的。本发明的方法无需采用量子密钥分配方法在n个用户中建立密钥以对秘密二进制序列进行加密保护。相比于之前的基于d级Cat态和d级Bell纠缠态纠缠交换的多方量子隐私比较方法，本发明的方法在量子资源、第三方的量子测量和量子比特效率上具有明显的优势。

摘要： 本发明提出一种新颖的基于d级量子系统相互无偏基的安全多方量子求和方法。n个秘密持有者通过变换操作将自己的秘密编码在相互无偏基量子态上，以环形方式将其进行传输。安全性分析表明，本发明方法能抵抗外在攻击和参与者攻击。本发明方法的特点是适用于d级量子系统，采用整数加整数的方式计算模d和，因此，相比于采用比特加比特计算方式的量子求和方法，本发明方法具有更高的计算效率；相比于求和模较小的量子求和方法，本发明方法会有更广泛的应用。另外，本发明方法还可应用到多方量子隐私比较和多方量子匿名投票。

摘要： 一种基于双耦合量子点的近似二能级量子系统，由两个相距确定距离、相等半径的准二维圆盘形量子点相互耦合形成。本发明所述的量子点由半导体材料制成，量子尺寸效应使量子点的能态呈分立结构，双量子点间的耦合效应使两个原基态劈裂为二能级，其他能级耦合效应远小于该二能级间的耦合效应。本发明具有固态、体积小、结构简单、可调谐和较大耦合系数等优点，可应用于设计各种基于二能级结构的太赫兹波源、单光子源等量子光学元器件。