关于超强耦合基态虚激发子的非破坏测量研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11804270
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2205.光量子物理和量子光学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The ultra-strong coupling Quantum electrodynamics (QED) system, which is quite different from the weak coupling case, is one of the most hot topic in the field of quantum control. Exploring the quantum properties of the analytical eigenstates and dynamic evolution of an ultra-strong coupling QED system will help us exploit its potential applications in both quantum optics and quantum information processing. Lots of evidence indicate that, in the ground state of an ultra-strong coupling system, there are virtual photons that can not spontaneously emit outside in the cavity, and the atom (qubit) also has a certain probability in its excited state. Observing the quantum effects of these virtual excitations will give us a better understanding of the QED theories. Recent studies find that, by employing parametrically modulated couplings, one can achieve better quantum nondemolition (QND) measurements, and the signal-to-noise ratio can be significantly enhanced. In our present research plan, we intend to realize the QND measurements of the virtual excitations of an superconducting circuit-QED system with ultra-strong coupling. Our purposes include proposing novel superconducting circuit layouts with parametrically modulated longitudinal and optomechanical-like coupling, and finding the method for performing the QND measurement based on the virtual excitations. With theoretical analyzing the dynamics of the measurement, we want to find the ways to improve the signal-to-noise ratio and precision of the QND measurements. The realization of these targets can not only help us have a better understanding of the virtual excitations in the ultra-strong coupling QED systems, but also can provide us more probability to extend the field of quantum control to the ultra-strong coupling regime.
超强耦合的量子电动力学系统(QED)是近几年量子调控领域的研究热点,它和弱耦合QED系统有着显著的区别。研究超强耦合系统本征态性质和动力学特性,对量子光学和量子信息处理等应用领域研究内容的扩展有重要的意义。有研究发现,超强耦合系统的基态中包含无法自发辐射出的虚光子和比特虚激发态。实现这些虚激发子的观测,是超强耦合QED研究中的一个基本问题。最新的研究证据表明,参数调制耦合可以实现较好的非破坏测量,在提高测量精度上有重大应用潜力。在这个研究计划中,基于超导量子电路系统。我们尝试利用参数调制耦合来实现超强耦合QED系统中基态虚激发子的测量。我们的目标是在理论上构造对应的调制耦合测量系统。通过分析,找到提高虚光子测量信噪比的方法。这些研究结果的实现,不仅能加深我们对超强耦合QED系统的性质和动力学演化的理解,还可以扩展为一般的光子和比特测量方法,为量子操控提供更多的可能性。

结项摘要

超强耦合的量子电动力学系统(QED)是和弱耦合QED系统有着显著的区别。超强耦合下的基态不再是腔的真空态和比特基态的直积形式,其中叠加有虚光子态,比特也有一定概率处于激发态。本项目重点关注超导量子电路系统中的强耦合和超强耦合现象,并找出超强耦合虚激发子探测的非破坏测量手段。.基于这些目的,一方面我们要关注如何实现用于非破坏测量的新型耦合电路系统,另外一方面,我们还要找出快速制备超强耦合高保真基态的方法。针对以上问题,我们在超导量子电路系统中的超强耦合、量子非破坏测量和和量子调控等问题展开了一系列的研究。这些包括1) 提出用于超强耦合虚激发子测量的非微扰的色散耦合,该方案可以避免常见的色散耦合Purcell效应带来的测量误差。借助这个方案,我们就可以很好地进行超强耦合的比特虚激发态的测量。2)利用绝热捷径制备超强耦合系统的基态。该方案解决了调制过程中制备时间过慢和非绝热引起的基态向高能态跃迁的错误概率,通过构造绝热捷径哈密顿量,不仅可以有效降低非绝热效应,还能缩短制备超强耦合基态的时间。3)构造了用于光子测量的类光机械系统。该系统可以用于超强耦合系统中虚光子的非破坏测量。.除了以上工作,在该项目的支持下,我们还在超导量子电路系统中关注了声子混合系统和手性量子光学中的强耦合现象,以上连续性的工作较好地完成了项目的既定目标,为探索和利用超强耦合系统的特性提供了新的思路和方案。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Generating synthetic magnetism via Floquet engineering auxiliary qubits in phonon-cavity-based lattice
通过 Floquet 工程辅助量子位在基于声子腔的晶格中产生合成磁性
  • DOI:
    10.1088/1367-2630/ab776e
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    New Journal of Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Xin Wang;Hong-rong Li;Fu-Li Li
  • 通讯作者:
    Fu-Li Li
Fast binomial-code holonomic quantum computation with ultrastrong light-matter coupling
具有超强光-物质耦合的快速二项式代码完整量子计算
  • DOI:
    10.1103/physrevresearch.3.033275
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Phys. Rev. Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ye-Hong Chen;Wei Qin;Roberto Stassi;Xin Wang;Franco Nori
  • 通讯作者:
    Franco Nori
Ideal Quantum Nondemolition Readout of a Flux Qubit without Purcell Limitations
不受 Purcell 限制的通量量子位的理想量子非破坏读数
  • DOI:
    10.1103/physrevapplied.12.064037
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW APPLIED
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xin Wang;Adam Miranowicz;Franco Nori
  • 通讯作者:
    Franco Nori
Two-acoustic-cavity interaction mediated by superconducting artificial atoms
超导人造原子介导的双声腔相互作用
  • DOI:
    10.1007/s11128-020-02838-8
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Quantum Information Processing
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Xue Jiao-Jiao;Zhu Wen-Qing;He Yong-Ning;Wang Xin;Li Hong-Rong
  • 通讯作者:
    Li Hong-Rong
Shortcuts to Adiabaticity for the Quantum Rabi Model: Efficient Generation of Giant Entangled Cat States via Parametric Amplification
量子拉比模型绝热的捷径:通过参数放大有效生成巨型纠缠猫态
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.126.023602
  • 发表时间:
    2021-01-13
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW LETTERS
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Chen, Ye-Hong;Qin, Wei;Nori, Franco
  • 通讯作者:
    Nori, Franco

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其他文献

Using temperature-switching approach to evaluate the ELDRS of bipolar devices
使用温度切换方法评估双极器件的 ELDRS
  • DOI:
    10.1080/10420150.2017.1411354
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Radiation Effects and Defects in Solids
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    李小龙;陆妩;王信;郭旗;于新;何承发;孙静;刘默寒;姚帅;魏昕宇
  • 通讯作者:
    魏昕宇
典型模拟电路低剂量率辐照损伤增强效应的研究与评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    李小龙;陆妩;王信;郭旗;何承发;孙静;于新;刘默寒;贾金成;姚帅;魏昕宇
  • 通讯作者:
    魏昕宇
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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超前管幕预支护结构模型试验研究浅探
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  • 通讯作者:
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双极电压比较器高低剂量率辐照损伤特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾金成;李小龙;陆妩;孙静;王信;刘默寒;魏昕宇;姚帅;郭旗
  • 通讯作者:
    郭旗

其他文献

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利用超导巨型原子实现手性量子网络的研究
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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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