中国科学技术大学郭光灿院士团队提出根据时刻复用的新式量子行走计划,建成了50步的光学量子行走试验体系,可实现量子计算。并根据该体系初次直接丈量具有手征对称性的量子行走中的体拓扑不变量。该效果6月26日宣布在《物理谈论快报》上。

光学量子行走实验系统,可实现普适量子计算-量子客

量子行走是量子信息范畴的重要研讨方向,理论上现已证明根据该模型能够完成普适的量子计算。虽然现在已有多种完成量子行走的物理体系,但如何进步其行走规划一直是个重大难题。

郭光灿院士团队李传锋研讨组通过多年测验,成功建成能够进行大规划量子行走的量子光学试验体系。该体系根据时刻复用的共线干涉结构,使用共线切开的双折射晶体完成自旋-轨迹耦合,避免了额外的光子损耗。这种新式的规划使得该体系非常安稳,特别合适完成根据光子的大规划量子行走。研讨组以0.945的高保真度演示了根据可预报单光子的50步的量子行走。

拓扑物态是由量子效应导致的与某些拓扑性质相联系的新物态,是近几十年物理学范畴的研讨热门。拓扑物态天然具有抵抗局域退相干的才能,所以在完成量子信息使命中也具有潜在使用价值。拓扑物态在凝聚态和冷原子等体系中已有很多的试验研讨。近来,量子行走体系越来越多地被用于研讨具有自旋-轨迹耦合的物理体系的拓扑性质。一般的办法是根据体-鸿沟对应原理,通过对鸿沟态的研讨反推物理体系的体拓扑性质。直接观测体系的体拓扑性质是拓扑物态研讨中的热门和难点,其困难在于需求彻底测定体系的基态波函数。

该研讨组通过奇妙规划,成功完成对光学量子行走体系末态波函数的完好重构,进而直接读取具有手征对称的量子行走的体拓扑不变量。该光学量子行走试验渠道关于进一步研讨拓扑物态具有重要使用价值。

量子计算认为该工作难量子行走中卷绕数的直接丈量很新颖,也触及这个快速开展的范畴的核心。该工作中用于完成大规划量子行走的试验设备是新颖的,相信在不久能够研讨量子行走现象中发挥作用。