华中科技大学蔡建明教授提出高保真度量子模拟的新方法

量子模拟是量子信息领域的重要研究方向之一,通过在人工实验平台上构建可精确调控与测量的量子物理体系,人们可以模拟那些当前在实验室里难以研究而在理论上又无法精确计算的量子系统的性质。近年来,量子模拟的研究,因为其在强关联多体物理、磁性材料、量子化学等领域的潜在应用而获得了广泛的重视。

10月16日,物理学权威期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)刊发了以我院量子光科学中心新进教师蔡建明教授为第一作者和通讯作者的研究论文《基于复合缀饰态的高保真度量子模拟》(Proposal for High-Fidelity Quantum Simulation Using a Hybrid Dressed State)。

目前国际上,研究量子模拟的核心目标之一,是实现可扩展的大规模量子模拟。实现这一目标的主要挑战在于,用于实现大规模量子模拟的量子物理体系往往更易受环境噪声的影响而失去量子相干特性,从而导致无法进行量子模拟。蔡建明及其合作者通过理论研究,提出了量子复合缀饰态的新概念,发现其可以更有效地保护量子系统的相干特性不被环境噪声所破坏,并且能够克服量子调控的不精确度对量子模拟的影响。研究表明,量子复合缀饰态不但有助于实现高保真度的大规模量子模拟,而且在量子计算和量子测量方面也将起到重要的作用。该理论成果可以在多种实际的量子物理体系中实现,包括离子阱和金刚石中的电子自旋等。

该工作得到了学校人才引进基金和国家自然科学基金面上项目的资助。

蔡建明教授是我院2014年9月引进的青年教师,入选中组部第十一批"青年千人"计划和湖北省第五批"百人计划"。此前分别在奥地利、德国从事量子信息、量子模拟、量子传感与测量等量子技术相关领域的研究。蔡教授进校一年以来,在学院的大力支持下迅速搭建实验平台,很快适应了新的研究环境。论文的合作者之一德国乌尔姆大学的Martin B. Plenio教授近期刚刚受聘为我院客座教授,将同蔡建明教授的研究团队在科研项目以及学生培养方面开展深入的合作。

论文链接:http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.160504

近几年来,学院大力引进青年教师,积极采取措施帮助他们尽快适应新环境,成效显著。近期物理学院高水平论文不断涌现,今年以来学院教师已发表9篇高水平论文,其中Physical Review Letters 4篇, Nano Letters 3篇,Advanced Materials 1篇,Adavanced Function Materials1篇。