信息技术中量子加速及其应用开题报告

 2022-03-23 19:39:20

1. 研究目的与意义

在量子信息技术领域中,调控量子态和承载有效量子信息已成为当前研究热点之一。

由于量子系统本身能量特性及其与周边环境相互作用,所以这些根本性因素决定了量子态随着时间变化的物理过程。

量子物理中测不准关系就决定了量子态演化所需最短时间存在一个理论界限,我们称之为量子速度极限时间。

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2. 研究内容和预期目标

在本论文中,主要研究如何度量系统从某个初始量子态变化到另一个目标量子态(此目标态可用于实际量子信息处理)所需最短时间。

据此合理引入所需的物理和数学知识,以及量子信息的基础知识点。

论文的大部分篇幅会放在重点研究的内容上,指出研究结论的应用前景和可能面临的实际问题。

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3. 研究的方法与步骤

先提出一种有效评价量子加速的理论判据,与现有的一些理论判据相比较,以一个较简单的开放物理系统为例,研究系统自身量子特性和环境特性对量子加速的影响。

通过这个判据,定量地给出最短演化时间的理论界限,提出一些控制方法,从而实现量子加速控制。

4. 参考文献

[1] M. M. Taddei,B. M. Escher, L. Davidovich, and R. L. de Matos Filho, Quantum Speed Limit for Physical Processes,PRL 110, 050402 (2013);[2] A. del Campo,I. L. Egusquiza, M. B. Plenio,and S. F. Huelga, Quantum Speed Limits in Open System Dynamics, PRL 110, 050403 (2013);[3] Sebastian Deffner and Eric Lutz, Quantum Speed Limit for Non-Markovian Dynamics, PRL 111, 010402 (2013);[4] H. F. Chau, Tight upper bound of the maximum speed of evolution of a quantum state, PHYSICAL REVIEW A 81, 062133 (2010);[5] F. Frowis, Kind of entanglement that speeds up quantum evolution, PHYSICAL REVIEW A 85, 052127 (2012);[6]Ying-Jie Zhang,Wei Han, Yun-Jie Xia, Jun-Peng Cao, andHeng Fan, "Quantum speed limit for arbitrary initialstates", SCIENTIFIC REPORTS , 4 : 4890(2014)

5. 计划与进度安排

第1周到第3周: 在指导老师帮助下,针对论文中主要研究内容,列出研究要点, 逐次解决,每周汇报研究进展,及时与老师沟通。

当前阶段研究目标是:(1)理解和推导现有的量子速度极限时间的理论判据;(2)以量子信息理论为基础,利用量子态迹间距定义,提出一种新的理论判据。

第5周到第9周: 当前阶段研究目标是:(1)以一种简单的开放量子系统为例,根据不同判据(包括新提出的理论判据)计算量子速度极限时间,定量地比较其数值;(2)尝试控制系统与环境相互作用特性,和系统自身的量子纠缠特性,定量计算这些物理特性对量子速度极限时间的影响,为开放条件下的量子计算机实现提供一定的理论基础。

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