动力学解耦脉冲引导的量子态演化
对量子态的高保真度操控是实现量子计算的必备条件。但是在真实的物理环境中，量子系统不可避免地和周围环境存在相互作用，导致其相干性质逐渐丢失(即退相干过程)。从核磁共振中发展起来的动力学解耦技术可以有效地解开量子系统和周围环境的耦合，是延长量子态相干时间的简单可靠方法，但是通常这样的延长都以不改变量子态为前提，仅实现量子态的存储功能，不能完成量子计算任务。在本文中，我们提出并在实验上演示了一种仅靠动力学解耦脉冲实现的可控量子态演化，将动力学解耦技术的功能从传统的延长量子态存储时间提升到实现量子计算的层面。我们的研究对象是金刚石氮空位中心电子自旋和近邻的C-13核自旋构成的双量子比特系统，通过优化动力学解耦脉冲的间隔，我们实现了一个具有自保护功能的量子受控非门(Controlled-NOT Gate)。实验测得用该量子逻辑门制备的两比特最大纠缠态——贝尔态(Bell state)的保真度达到了91 (1)％。同时，中心电子自旋的相干时间得到了30倍以上的延长。值得说明的是，我们使用的设计方案不需要动力学解耦脉冲和量子比特间的相互作用满足苛刻的对易条件，可以推广到很多类似的系统，具有普适意义，这部分工作使得我们向实用化的量子计算迈进了一步。
氮空位中心 光磁共振技术 动力学解耦 量子逻辑门
刘刚钦 Hoi Chun Po 杜江峰 刘仁保 潘新宇
北京凝聚态物理国家实验室,中国科学院物理研究所,北京,100190 香港中文大学物理系,香港特别行政区 合月巴微尺度物质科学国家实验室,中国科学技术大学近代物理系,合肥,230026
国际会议
昆明
中文
88-105
2014-05-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）