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物理系本科生有关超导量子计算的毕业设计成果发表在Nature Communications上

编辑:phydpy 时间:2014年01月27日 访问次数:3106

    最近,物理系2013届本科毕业生钟有鹏同学的毕业设计成果刊登在国际期刊Nature Communicationswww.nature.com/ncomms/2014/140124/ncomms4135/full/ncomms4135.html
    钟有鹏同学于20129月加入物理系新成立的超导量子器件小组,大四期间一边完成课业,一边开展超导量子计算的实验研究,取得了丰硕的研究成果。其大四期间就以第二作者身份在国际期刊Applied Physics Letters上发表论文。而他大四期间的另一项重要研究成果,近期被国际期刊Nature Communications收录,他本人是第一作者。在这项工作中,钟有鹏同学和其合作者将一个有三个人工原子的超导量子芯片降温到接近绝对零度的超低温下,使用精密微波信号调控,采用量子弱测量和反坍塌技术,成功的将量子芯片的有效能量弛豫时间延长三倍。这一工作使得量子信息能在芯片上更好的保存,存储时间甚至可以超越器件的物理极限,从而为量子计算服务。这是世界上首次在量子信息处理中实现对本征能量弛豫造成误差的抑制。钟有鹏同学的这两项研究成果都收录在他的本科毕业设计中,也入选了“浙江大学2013届百篇特优本科毕业设计”。毕业后钟有鹏同学放弃了出国留学的机会,选择留在超导量子器件小组继续深造,攻读博士学位。
 
       退相干一直是制约超导量子芯片发展的一个重要问题。如何在给定器件物理特性的前提下利用量子算法来提高器件的有效相干性能是一个重要研究方向。量子测量会引起量子态的坍塌,从而被认为是会破坏原来的量子态。但是近来的研究表明,量子弱测量并配合其反转操作,可以实现量子反坍塌,这种技术甚至可以抑制退相干对量子态的影响。浙江大学物理系王浩华教授领导的超导量子器件小组和国外合作者利用两个辅助物理比特实现对储存于目标物理比特中的量子信息的量子弱测量和反坍塌技术。重要的是这项技术可以成功实现对能量弛豫误差的抑制,从而延长器件的有效能量弛豫时间,达到物理极限的三倍。这一技术的应用将推动小规模集成芯片上量子信息处理的发展,是利用量子门操作来延长器件物理极限的又一个成功范例。该成果是与美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Martinis和Cleland教授以及加州大学河滨分校的Korotkov教授合作完成,工作得到了国家重大科学研究计划,国家自然科学基金,和浙江省自然科学基金的资助。