Manipulating Quantum Information with Vibrational Qubits

用振动量子位操纵量子信息

基本信息

  • 批准号:
    1012075
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-10-01 至 2015-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Dmitri Babikov of Marquette University and Martin Gruebele of the University of Illinois, Urbana-Champaign are supported by an award from the Theory, Models and Computational Methods program of the Chemistry division to develop computational methodologies to study the problem of encoding information in vibrational wave packets by entangling polyatomic vibrations. The PI's goal is to assess whether molecules or molecular ions could help quantum information processing. Some of the theoretical predictions are tested using experiments carried out on jets of neutral molecules at low temperature. Although these test experiments do not correspond to true quantum computing, they allow achieving and utilizing a high degree of coherence. They also give rise to important information on how the coherent vibrational wave packets evolve as well as the effect of various sources of dephasing. Theory and experiment are combined to achieve gates with up to 4 qubits (e.g. Shor's algorithm for factorizing the number 15) with rotationally and vibrationally excited states of the thiophosgene molecule. The PIs and their students study the effects of decoherence induced by molecular rotations, field inhomogeneities, and vibrational states not part of the computing states are being explored. Quantum computing and quantum information are emerging fields that attempt to use the special, and often non-intuitive, properties of quantum mechanics to enable calculations that are very difficult or even impossible using current technology. Experimental demonstration of vibrational QC using a polyatomic molecule opens up new opportunities for the practical realization of a quantum processor. A series of interdisciplinary seminars are planned to take place at both Marquette University and the University of Illinois at Urbana-Champaign on the topics of Quantum Control and Quantum Information.
马凯特大学的 Dmitri Babikov 和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的 Martin Gruebele 获得化学系理论、模型和计算方法项目的奖项支持,开发计算方法来研究振动波包中信息的编码问题通过纠缠多原子振动。 PI 的目标是评估分子或分子离子是否有助于量子信息处理。一些理论预测是通过在低温下中性分子射流上进行的实验来检验的。尽管这些测试实验并不对应于真正的量子计算,但它们允许实现和利用高度的一致性。 它们还提供了有关相干振动波包如何演化以及各种移相源的影响的重要信息。理论和实验相结合,实现了具有硫光气分子旋转和振动激发态的多达 4 个量子位的门(例如用于分解数字 15 的 Shor 算法)。 PI 和他们的学生研究由分子旋转、场不均匀性和振动状态引起的退相干效应,这些振动状态不属于正在探索的计算状态。 量子计算和量子信息是新兴领域,试图利用量子力学的特殊且通常是非直观的属性来实现使用当前技术非常困难甚至不可能的计算。 使用多原子分子进行振动QC的实验演示为量子处理器的实际实现开辟了新的机会。 计划在马凯特大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校举办一系列跨学科研讨会,主题为量子控制和量子信息。

项目成果

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