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发展固态量子信息与计算的实验研究


□ 陈东敏 赵宏武 梁学锦 刘宝利 潘新宇 王如泉

  摘.要量子计算与量子信息是21世纪基础和应用科学研究的一大挑战. 要实现实用意义上的量子信息和量子计算,必须解决量子比特系统的可拓展性问题.基于现代半导体技术的固态量子系统,其应用和最终产业化的可行性较高. 然而,固态量子体系受周边环境的影响比较严重,控制其退相干,维持其量子状态的难度更高.实验固态量子计算的研究是个新的领域,尚无实用的技术和方法.文章介绍了中国科学物理研究所固态量子信息和计算实验室近几年来新开辟的自旋、 冷原子、 量子点(包括原子空位)、功能氧化物和关联体系等固态量子信息的新载体和同量子计算与量子信息相关的科学与技术难题的实验研究.
  关键词量子比特,量子信息,量子计算,自旋电子,信息存储,纳米器件
  Experimental research program in solid state quantuminformation processing
  CHEN Dong\|MinZHAOHong\|WuLIANG Xue\|JinLIU Bao\|LiPANXin\|YuWANGRu\|Quan
  (Solid State Quantum Information and Computation, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing100190,China )
  AbstractQuantum information processing and quantum computation pose grand challenges for basic and applied science in this century. Creating scalable quantum systems is essential for the realization of practical quantum computing. Solid state quantum systems that can be produced with micro/nano fabrication technologies should offer better scalability. Strong coupling of the solid state system to the environment, however, makes decoherence of an otherwise pure quantum state a much more serious problem to be overcome. This is a new field that is open for conceptual breakthroughs and technology innovation. This article is a brief account of the recent developments using spin, cold atoms, quantum dots, and other functional materials as new quantum information carriers for quantum manipulation experiments in the Solid State Quantum Information Processing Laboratory in the Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences.
  Keywordsquantum qubit, quantum computation, spintronics,memory materials, nano devices
  
  量子计算与量子信息是当代迅速发展的前沿科学领域,是本世纪基础和应用科学的一大挑战, 将在未来信息技术领域中有着广阔的前景. 要实现实用意义上的量子信息和量子计算,必须解决量子比特系统的可拓展性问题.人们普遍认为,固态量子系统是解决这一问题较为有效的途径,特别是基于现代半导体技术的固态量子系统,其应用和最终产业化的可行性更高. 然而,固态量子体系受周边环境的影响比较严重,控制其退相干,维持其量子状态遇到了更大的挑战. 近几年来,国际上量子信息领域的主要进展是在原子(离子)和分子体系,固态量子计算的研究虽有进展,但尚无重大突破. 实验固态量子计算的研究是个新的领域,尚无实用的技术和方法.中国科学院物理研究所和北京国家凝聚态物理实验室,于2004年5月成立了固态量子信息和计算实验室, 开辟了量子计算与量子信息科学领域中一些关键性的科学与技术难题的研究方向.固态量子信息的新载体有自旋、 冷原子、 量子点(包括原子空位)、功能氧化物和关联体系等 .下面是本实验室近几年来发展的几个研究方向的简介.
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摘自:物理 2008年第06期  
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