开放量子体系动力学演化量子仿真的理论与实验研究

从模拟体系的需要出发，费曼提出了量子计算机的概念。利用经典计算机对量子体系的仿真需要的资源的数量与体系的成指数函数关系，而利用量子计算机所需要的资源是体系大小的多项式函数。对量子体系的仿真研究近年来成为了重要的研究热点。本项目研究开放量子力学体系的动力学演化；研究开放体系中纠缠和disaccord的动力学演化；建立量子系统的动力学演化量子仿真的理论并在核磁共振量子体系中实现。这些研究对加深开放量子体系理解，实现实际环境下的量子计算具有重要的物理意义。

量子计算机相对于经典计算机，能够大大减少对物理世界量子仿真的复杂度，因此对量子体系的仿真研究近年来成为了重要的研究热点。在本项目中，我们使用新的工具研究了多体量子系统中量子纠缠和量子失谐的特性，研究了开放量子力学体系的动力学演化，并指出使用动力学解耦和几何量子门能够消除控制误差和抵抗退相干；研究了开放体系中量子纠缠和量子失谐的动力学演化，模拟计算了多种典型量子体系量子失谐在环境中的演化，提出了使用弱测量和反弱测量增强量子关联的方法；发展了量子系统的动力学演化量子仿真的理论并在核磁共振量子体系中实现，我们在实验中实现了和乐量子计算、修改后的Simon问题、未知Werner量子态的判别、量子隧穿、纠缠辅助的量子延迟选择、宇称-时间对称、量子删除、多比特量子操控的有效表征等多种量子算法。这些研究对加深开放量子体系理解，实现实际环境下的量子计算具有重要的物理意义。