容错量子计算及其在超导约瑟夫森结系统中的实现方案研究

量子计算在处理很多经典难解问题时具备极大优势。实现量子计算机的基础在于对量子态的精确操控，包括高保真度的单比特以及双比特的量子逻辑操作。在现有的技术条件下，由于退相干效应的存在，对量子态的操作特别是双比特操作存在很大困难。为克服上述困难，本课题研究容错量子计算的理论机制及其物理实现，包括一下内容：1）容错机制的理论研究，针对不同量子噪声的物理机制，探讨抑制噪声的对策。我们主要研究几何&拓扑量子计算，无消相干子空间编码等容错机制。 2）基于超导约瑟夫森回路实现容错量子信息处理。超导量子比特因为其宏观量子效应，且具备良好可扩展性，近年来受到了原来越多的关注。对于超导量子比特，除了操作本身带来的误差之外，系统自身的1/f噪声很难消除。我们一方面着重研究抑制量子噪声的方案，另一方面探讨在量子噪声存在的情形下仍能较好完成量子操作的机制。