基于量子点系统的容错量子计算研究

量子计算机具有经典计算机无法比拟的计算功能。基于自旋的固态系统是最有可能实现量子计算机的物理系统。本项目用量子理论方法依托量子点系统拟从事以下研究工作：（1）通过具体量化噪声对操作的影响，研究量子点系统的消相干物理机制，优化控制影响消相干的参数，化不利因素为有利条件进行量子计算，进一步研究在不同消相干机制下，量子点系统的纠缠动力学特性；（2）利用自旋-玻色模型和主方程求解系统稳态的方法，通过控制不同的环境参数，找到自旋量子比特在这一特定模型中广义的无消相干子空间，该子空间对任何噪声均不敏感，比传统的利用配对编码构造的无消相干子空间能更好的实现容错量子计算；（3）把量子点中电子布居数和电子自旋结合起来构建新的量子位，并利用该量子比特实现无破坏性测量且应用于量子计算中，这不仅有利于实现可扩展性量子计算，而且有利于节约资源。

量子计算机具有经典计算机无法比拟的计算功能，但量子计算机的出错形式却更为复杂，基于此，本项目研究了量子点系统的消相干特性及其对量子计算的影响，并进一步研究了基于量子点系统的量子信息处理。本项目主要完成了以下五个方面的任务：（1）研究了非马尔科夫环境下的量子纠缠特性及解相模型下的量子关联，并进一步设计了纠缠态的制备与传输方案；（2）研究了三阱量子点系统的量子霍尔效应；（3）研究了由于噪声作用导致初态为混态时的量子Zeno效应；（4）研究了纠缠纯化过程中的量子关联特性并设计了纠缠浓缩的优化方案；（5）构造了量子纠错码[[8,3,5]]码的完整的编译码线路图，并在量子点系统中设计了量子纠错方案。