量子實驗——光量子信息處理方向 | 週日直播·量子信息與量子計算預讀班

導語

量子信息學以信息學和量子力學爲理論基礎，作爲一門新的學科引發科學家們的廣泛關注。目前已經可以在線性光學系統實現多光子多維糾纏態的製備以及量子模擬、量子計算等任務。在本期分享中，中科大量子信息重點實驗室博士生孟雨將爲我們介紹線性光學系統中基於雙光子過程的量子信息實驗基礎，多光子、高維實驗的簡介，並介紹未來光子系統將面臨的機遇與挑戰。

本次分享屬於的第七期，預讀班主要聚焦在量子計算領域，對量子線路的經典模擬、量子計算與人工智能的交叉、量子模擬、量子噪聲理論與糾錯碼等方面的論文進行研讀與討論，建立對領域發展的廣泛認識。預讀班採用申請制，歡迎具有基本物理基礎和從事量子計算的年輕科研人員申請加入。

背景

量子信息學以信息學和量子力學爲理論基礎，一方面將量子系統作爲信息載體，利用量子比特獨有的相干、糾纏等特性，實現信息處理維度的擴展，並由此衍生出量子計算、量子通信等一系列基於量子系統的信息處理新模式；另一方面，量子信息學從信息的角度對量子世界重新加以闡釋，通過量子力學特殊的糾纏、非定域等特性，進一步加深人們對量子系統的認識。在衆多嘗試實現量子信息處理的量子系統中，光子系統被認爲是很有實現前景的系統之一，因爲光子系統有很多優點，如絕大多數操作都可以在室溫下完成；光子作爲飛行比特不易與環境發生相互作用而退相干，因此是最早用於量子計算量子通信的實驗系統之一。

內容簡介

量子信息學作爲一門新的學科引起科學家們的廣泛關注。近十年來，隨着科技水平的不斷提高，人們試圖在各種物理體系中去實現量子信息處理。而作爲量子信息學的基礎，在兩粒子乃至多粒子體系實現糾纏態製備成爲一個最基本的要求。目前人們已經可以在線性光學系統實現多光子多維糾纏態的製備以及量子模擬、量子計算等任務。

本次討論的第一部分主要介紹線性光學系統中，基於雙光子過程的量子信息實驗基礎，比如量子比特模編碼、任意單qubit的邏輯門、量子測量的實驗實現以及常用的線性光學元件。第二部分爲量子信息實驗的常用光學模塊，比如光子符合測量技術、sagnac環製備雙光子偏振糾纏態，兩光子干涉以及CNOT門的實驗實現等。

另外，相比兩粒子體系而言，多粒子高維體系無論是在量子信息的基礎研究方面還是量子計算方面都具有更多的優越性。人們已經將線性光學系統拓展到多光子高維體系，並在實驗上取得一定進展。隨着粒子數目的增加，研究的難度大大增加，多光子態製備、測量等基本內容都沒有一套完整的有規律可循的有效手段，我們只簡單涉獵。同時我還將介紹目前較爲熱門的量子芯片的一些基礎知識以供大家拓展。

主講人

孟雨，中國科學技術大學量子信息重點實驗室博士生，研究方向爲線性光學系統中的量子信息實驗研究。

參考文獻

1. Chao Zhang, Yun-Feng Huang, Cheng-Jie Zhang, et al., Generation and applications of an ultrahigh-fidelity four-photon Greenberger-Horne-Zeilinger state, Opt. Express 24, 27059 (2016).

https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-24-24-27059

2. YuMeng, Shang Yu, Zhih-Ahn Jia, et al., Environment-induced sudden change of coherence in quantum systems. Phys. Rev. A 102, 042415 (2020).

https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.042415

3. Jianwei Wang, et al., Integrated photonic quantum technologies, Nat. Photonics 14, 273 (2020).

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0532-1

直播信息

2022年2月20日（週日）上午9:00-11:00

本次分享將在集智學園 B 站免費直播

本次預讀班對集智-凱風研讀營學者開放，同時爲了吸引更多做相關領域的科研工作者加入，並且討論相關話題，本期研讀營也採用開放申請制，甄選出真正對量子信息、量子計算研究感興趣、有相關研究經驗的專業人士，保證預讀班的研討質量。篩選成功後將通過郵件通知。預讀班申請流程見下文。

掃碼預約：

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預讀班開放申請中

在集智-凱風研讀營的支持下，集智組辦本次量子信息與量子計算預讀班。本次預讀班由扈鴻業聯合劉金國、尤亦莊等一線研究者共同組織發起，將主要將聚焦在量子計算領域，對量子線路的經典模擬、量子計算與人工智能的交叉、量子模擬、量子噪聲理論與糾錯碼等方面的論文進行研讀與討論。

本次預讀班參與要求：

1. 有大學物理專業的本科2、3年級及以上水平，接觸過量子力學

2. 從事相關科研工作，或在物理系學過量子力學

申請流程：

1. 填寫報名表單：https://campus.swarma.org/form/quantum_mechanics （填寫常用郵箱，能及時獲取通知）

2. 加分項：提交個人簡歷一份，發送到郵箱：wangchaohui@swarma.org。需包括姓名、聯繫方式、所在高校/研究所/公司，研究方向/研究興趣，介紹個人關於量子信息相關的知識背景、參與讀書會的目的、希望獲得等。

3. 3個工作日內通過郵件答覆。

掃描二維碼，填寫報名表單

上述規則的最終解釋權歸集智俱樂部所有。

本次預讀班詳情安排與參考資料請參考：

關於“集智-凱風研讀營”

“集智-凱風研讀營” 項目是由凱風基金會資助、集智俱樂部發起的，針對量子信息、人工智能、複雜系統、計算社會科學等特定主題的封閉式交流活動。

我們的目標是：匯聚術業有專攻但又視野廣闊的青年學者，進行跨學科交流，尋找不同複雜現象背後的統一規律。

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