抑制开放量子系统中退相干效应的代数动力学方法

项目名称： 抑制开放量子系统中退相干效应的代数动力学方法

项目编号： No.61203062

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化学科

项目作者： 李明

作者单位： 广东工业大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 随着量子计算技术的不断进步，退相干效应在量子计算中的负面影响逐渐凸显出来并成为量子计算技术进一步发展的瓶颈问题。因而如何抑制退相干效应的影响，实现量子系统的相干保持对量子调控具有重大的现实意义。本项目希望利用代数动力学的方法，分析一类开放量子系统的精确代数结构，将其转化为类薛定谔方程的形式，并通过相似变换和规范变换获得描述此类系统的主方程模型的解析解，然后利用解析解的形式研究开放量子系统在可变控制场中的演化行为，获得开放量子系统退相干效应的完整描述，考虑基于开放量子系统的哈密顿量幺正变换的微扰控制方案，设计量子反馈控制律，维持退相干系统的相干性，为量子计算提供稳定的环境。该研究的成功进行可能对我国在量子反馈这一前瞻性研究领域起到积极而重要的推动作用，并可能应用到量子通信、量子计算等领域量子系统的相干保持和主动控制中，具有重大的理论价值和广阔的应用前景。

中文关键词： 代数动力学；量子主方程；退相干；非马尔科夫；量子反馈

英文摘要： With the rapid development of the quantum computing technology, the negative effect of quantum decoherence, which is inevitable for any realistic quantum system, becomes the bottle-neck problem for the further advancement of quantum computing technology. So how to eliminate the effect of decoherence for maintaining the coherence characteristics of the open quantum system is of great practical significance for quantum manipulation. This project hopes to use the method of algebraic dynamics to analyze the exact algebraic structure of a class of open quantum systems. And then transform the master equation, which is the mathematical model of the open quantum system, into the the form of the Schr?dinger equation. In this way, the analytical solution of the master equation can be obtained by the use of the similarity transformation and gauge transformation on the Schr?dinger form equation. Next, follow the analysis of the analytical solution of the system, the evolutionary behavior of open quantum systems in a certain control field can be investigated to get a complete description of the decoherence effect in the open quantum system. Consider the control scheme based on the open quantum system Hamiltonian unitary transformation and the perturbation analysis of the Hamiltonian, the design of quantum feedback control la

英文关键词： algebraic dynamics；quantum master equation；decoherence；non-Markovian；quantum feedback