中科院重慶研究院趙洪泉團隊：在自旋量子相干調控研究方面取得進展

【成果簡介】

近日，中國科學院重慶綠色智能技術研究院量子信息技術研究中心與北京計算科學研究中心合作在自旋量子相干調控研究方面取得進展，相關研究成果以“Robust quantum state transfer inspired by Dzyaloshinskii-Moriya interactions”為題在期刊Physical Review A上發表。

【圖文導讀】

圖1?自旋量子態調控保真度對比圖

(a)自旋相互作用

(b)量子系統演化路徑

(c)只考慮交換相互作用，調控保真度變化

(d)交換相互作用和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用協同作用下保真度變化

圖2?雙離子系統和三自旋系統對比圖

(a)雙離子系統的衰減速率不同的效率

(b)三自旋系統的效率

[研究內容】

量子自旋是實現量子信息處理的重要物理體系，自旋的本征特性使其成為構建量子比特的最佳候選者。由于自旋系統具有退相干時間長、可擴展性強等優勢，其在實現量子信息處理方面表現出許多優越性。但是由于受外部環境因素制約，如何有效調控自旋量子態是目前急需解決的難題。一般而言，多個自旋量子態相干調控可通過自旋交換作用來實現，也就是π脈沖技術，該技術的缺點是需要精確控制交換相互作用，來自環境的微弱擾動，將嚴重破壞量子相干調控的保真度。基于該項技術，Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（產生于自旋軌道相互作用）被認為是不利于量子相干調控的因素。然而，量子信息中心的助理研究員石軒和研究員趙洪泉在研究中發現，當Dzyaloshinskii-Moriya相互作用滿足一定條件時，不僅不會破壞自旋量子態的相干調控，還能大大提高量子相干調控的保真度。

該研究工作將改善量子信息處理中量子邏輯門的有效操作，減少操作過程中產生的誤差，并且提高量子邏輯門的抗噪能力。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201706/t20170601_4603580.shtml.

文獻鏈接： Robust quantum state transfer inspired by Dzyaloshinskii-Moriya interactions（Physical Review A,2017,DOI:10.1103/PhysRevA.95.052332）

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