基于原子-光子比特的量子信息处理的理论研究

本项目拟基于原子-光子比特设计出可以有效克服退相干的可推广的量子纠缠态制备以及执行量子计算的理论方案。抵制退相干问题和可推广问题是实现量子信息首先需要解决的重要问题。本项目中利用腔QED（腔量子电动力学）和线性光学器件系统的组合提出有效方案以实现确定的原子或光子之间的量子纠缠态制备以及量子相位门操作。在方案中，环境噪音对极化光子的退相干影响，腔场的耗散以及原子的自发辐射可以得到有效抑制；然后将方案推广到多个腔QED和多个线性光学器件组成的复杂量子网络情况，调整原子能级结构、经典场的参量和线性光学器件的组成及性能，通过操纵极化光子从而实现对原子态的控制。在操纵光子的过程中，适当考虑环境对光子系统的退相干作用，巧妙的利用环境噪音的影响，提高制备纠缠态和相位门的成功几率和保真度。并实现任意给定节点之间的量子纠缠态的操纵，而且保真度不会随着比特数目的增加而减小。