基于自旋的量子调控实验研究

中国科学技术大学

　　将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想，而实现这一梦想的关键挑战之一就是量子调控的研究。中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室(筹)的杜江峰研究小组在基于自旋的量子调控实验研究方面通过采用磁共振技术对核自旋、电子自旋进行精密量子调控，在退相干研究、量子模拟和量子计算等研究方向取得了重要的创新性成果，推动了实用性量子计算机的研究。

　　量子系统不可避免的信息流失严重制约着量子计算的研究进程。杜江峰与其同事的研究(Nature 461，1265(2009))表明，通过精巧的脉冲控制，可以使固态体系中环境对电子量子比特的不利影响被降到最小，大大减少量子体系中量子信息的流失，并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。同期发表的专文评述指出：“他们所使用的量子相干调控技术被证明是一种可以帮助人们理解并且有效对抗量子信息流失的一个重要资源……从而朝实现量子计算迈出重要的一步。”

　　与此同时，他们实验上第一次观测了一个复杂量子体系(同时包含二体和三体相互作用)基态的纠缠量子相变过程，采用量子纠缠见证的手段探测了由于三体相互作用导致的一类新的量子相变(Physical Review Letters 103，140501(2009))，该成果被认为是对量子模拟实验研究的重要贡献。