超冷原子系统的拓朴性质研究及其量子信息科学的应用

项目名称： 超冷原子系统的拓朴性质研究及其量子信息科学的应用

项目编号： No.11304178

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 吴浩铮

作者单位： 清华大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目是对如何利用超冷原子系统来模拟自旋晶格系统的拓扑相及其性质作理论研究。本项目将探讨如何有效率地测量超冷原子系统的拓扑相及其量子纠缠。此外，还将会研究利用超冷原子系统来模拟一维自旋晶格开放系统和探讨其拓扑相的稳定性。这有助利用拓扑系统来作有关量子信息科学的实际应用。本项目亦将研究如何利用拓朴相的保护性及其量子纠缠来作量子信息科学的应用。例如，研究利用拓朴相来作精算量度及纠缠纯化等问题。从而对拓扑物质的性质有更深的了解及找到一些新颖并且可行的量子信息科学应用。

中文关键词： 拓扑态；玻色子晶格系统；费米子；非平衡态动力学；偶极相互作用

英文摘要： In this proposal, we will theoretically study the topological phases of quantum spin systems by using ultracold atoms in optical lattices. We will investigate how to detect topological phases by measuring their quantum entanglement of the systems. We will also study the stability of the topological phase of a one-dimensional spin lattice in an open quantum system. This can shed light on the properties of topological phases in realistic situations. In addition, we will study the potential applications by using the properties of protection and entanglement of the topological phases. For example, precision measurements and entanglement purification will be investigated. We hope that our research can deepen the understanding of the properties of topological phases and bring innovative quantum technologies by using the topological matter.

英文关键词： Toplogical phase；Bosonic Lattices；Majorana Fermions；Non-equilibrium dynamics；Dipolar interactions