Vibrational State Approach to Quantum Computing

量子计算的振动态方法

基本信息

  • 批准号:
    0456953
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-05-01 至 2008-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A theoretical study is proposed of a promising new approach to quantum computing which uses the vibrational eigenstates of molecules to represent quantum bits, and fast femtosecond infrared laser pulses shaped with optimal control to apply quantum logic gates (i.e., to induce specific vibrational transitions). This approach potentially meets all five DiVincenzo criteria for quantum computing and offers the unique possibility of operation on a sub-picosecond time scale. Current experimental techniques use feedback loops to optimize the pulse shape. However, without theoretical guidance, experimentalists are faced with an over-whelmingly large parameter space in which to search for optimal pulse parameters. If pulse parameters are not carefully chosen, the experimental pulse shape optimization procedure may not converge, or it may induce highly undesirable transitions. The objective of this study is to provide crucial theoretical guidance for choosing the various parameters (duration, frequency spectrum, amplitude, etc.) of the shaped pulses. Furthermore, specific molecules which are best for quantum logic operations are unknown and theoretical calculations will help to choose the best candidates for experimental consideration. Preliminary results presented in the proposal demonstrate importance of theoretical studies for further progress in the field, support feasibility of the approach and attest to the ability of the author to conduct the proposed research.
提出了一种有前途的量子计算新方法的理论研究,该方法使用分子的振动本征态来表示量子比特,并通过最佳控制成形快速飞秒红外激光脉冲来应用量子逻辑门(即诱导特定的振动跃迁)。这种方法有可能满足量子计算的所有五个 DiVincenzo 标准,并提供在亚皮秒时间尺度上运行的独特可能性。 当前的实验技术使用反馈回路来优化脉冲形状。然而,如果没有理论指导,实验人员将面临巨大的参数空间来寻找最佳脉冲参数。 如果不仔细选择脉冲参数,实验脉冲形状优化过程可能不会收敛,或者可能引起非常不期望的转变。本研究的目的是为选择整形脉冲的各种参数(持续时间、频谱、幅度等)提供重要的理论指导。此外,最适合量子逻辑运算的特定分子是未知的,理论计算将有助于选择最佳候选分子进行实验考虑。提案中提出的初步结果证明了理论研究对该领域进一步进展的重要性,支持了该方法的可行性,并证明了作者进行拟议研究的能力。

项目成果

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