极强耦合条件下电路QED系统中量子信息处理的研究

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基本信息

  • 批准号:
    11247213
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    5.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A25.基础物理
  • 结题年份:
    2013
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2013-12-31

项目摘要

The coupling strength in circuit quantum electrodynamics (referred to as QED) system is comparable to or larger than the boson frequency due to the large dipole moments of the superconducting qubit and the small cavity-mode volumes of solid-state cavity. In the ultrastrong coupling regime, the ordinary rotating-wave approximation breaks down and the system shows a new physical picture. This project examines the quantum information processing based on the QED system in the ultrastrong coupling regime. The ultrastrong coupling between the multiple superconducting qubits and the transmission line resonator is investigated by means of a generalized rotating-wave approximation and Van Vleck perturbation method. The interaction between superconducting qubit and the transmission line resonator can be controlled by employing the technology of lithography and external driving field. The creation of multi-qubit entangled state can be obtained. The controllable coupling between the multiple superconducting qubits can be achieved by the control of qubit, transmission line resonator and the external driving field. The scheme of the ultrafast two-qubit gates is examined in the circuit QED system under ultrastrong coupling conditions. The available experimental parameters of the proposed scheme are given. The project intends to present the analytical solution of multiple superconducting qubits model system in ultrastrong coupling regime theoretically. Moreover, the analytical solution is used to construct ultrafast quantum logic gates and create the entangled states to achieve ultrafast quantum information processing. This project has important theoretical significance and potential applications.
由于超导量子比特大的偶极矩和固态腔小的腔模体积,电路量子电动力学(QED)系统中的耦合强度可以达到与玻色子频率可比拟甚至大于的程度。在这一极强耦合参数范围,传统的旋波近似不再适用,系统展现出一种新的物理图像。本项目拟研究极强耦合条件下电路QED系统中的量子信息处理。利用广义旋波近似和Van Vleck微扰理论等方法研究多个超导量子比特与传输线腔的极强耦合,利用光刻技术和外加驱动场技术控制超导量子比特与传输线腔相互作用,制备多比特纠缠态。通过对超导量子比特、传输线腔以及外加驱动场的控制,实现多个超导量子比特间的可控耦合。研究极强耦合条件下实现两比特超快量子逻辑门的方案,给出方案在实验上的可行性参数。本项目拟从理论上给出多个超导量子比特极强耦合模型系统的解析解,并将这些解析解用于构造超快量子逻辑门、制备纠缠态,实现超快的量子信息处理。本项目的研究内容具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

结项摘要

由于超导量子比特大的偶极矩和固态腔小的腔模体积,电路量子电动力学(QED)系统中的耦合强度可以达到与玻色子频率可比拟甚至大于的程度。在这一极强耦合参数范围,传统的旋波近似不再适用,系统展现出一种新的物理图像。本项目研究极强耦合条件下电路QED系统中的量子信息处理,主要包括极强耦合条件下实现两超导量子比特超快控制相位门和iSWAP门以及超导量子比特纠缠态的制备和可控耦合。研究了由超导电荷量子比特和磁通量子比特通过大约瑟夫森结耦合的物理模型中的纠缠特性,研究了该方案中电荷比特和磁通比特的最大纠缠态的制备和保持,给出了方案在实验上的可行性参数,结果显示可制备宏观爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)态和实现快速纠缠过程。研究了两超导电荷量子比特与压缩相干态相互作用的纠缠特性。研究结果对于理解和发展宏观量子纠缠、量子非定域性等量子力学基本原理具有重要的理论意义。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Entanglement dynamics and quasiprobability distribution for the degenerate Raman process
简并拉曼过程的纠缠动力学和准概率分布
  • DOI:
    10.1016/j.ijleo.2013.09.055
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    Optik
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Qinghong Liao;Ye Liu;Qiurong Yan;Muhammad Ashfaq Ahmad
  • 通讯作者:
    Muhammad Ashfaq Ahmad
两超导电荷量子比特与压缩相干态相互作用的纠缠特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    南昌大学学报(工科版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖庆洪;刘晔;Muhammad Ashfaq Ahmad
  • 通讯作者:
    Muhammad Ashfaq Ahmad
通过量子噪声信道之后Werner态的纠缠特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    量子光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖庆洪;刘欣;刘树田
  • 通讯作者:
    刘树田
三纠缠原子与双模腔场相互作用系统的纠缠演化特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    量子光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廖庆洪
  • 通讯作者:
    廖庆洪
Novel Quantum Virtual Private Network Scheme for PON via Quantum Secure Direct Communication
通过量子安全直接通信的 PON 新型量子虚拟专用网络方案
  • DOI:
    10.1007/s10773-013-1622-3
  • 发表时间:
    2013-09-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF THEORETICAL PHYSICS
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Gong, Li-Hua;Liu, Ye;Zhou, Nan-Run
  • 通讯作者:
    Zhou, Nan-Run

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    --
  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 作者:
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    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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