Construction and Implementation of the Geometric Control Theory of Quantum Computing

量子计算几何控制理论的构建与实现

基本信息

项目摘要

The main purposes of this project are to construct a geometric theory for controlling quantum computers and to test the theory by NMR experiments. We formulated a theory for reducing execution times of quantum computing based on the Lie group theory. We successfully peck wed an NMR experiment and confirmed the applicability of our theory. On the other hand, decoherence has been known as an obstacle against accurate control of a quantum system in a noisy environment. For understanding the mechanism of decoherence we proposed the method of artificial environment, in which we can generate noises acting on the quantum system. Using the method of artificial environment we measured the decoherence rate of a one-qubit system and tested the bang-bang control, which suppressed the decoherence. To get a deeper understanding of decoherence we also studied entanglement in macroscopic systems and dynamics of non-equilibrium systems. In particular, we showed that the relaxation process becomes faster in a quantum system which has a metastable intermediate state. We studied also the uncertainty relation, the micro-macro duality, and their information theoretical implications. These results were published in journals and presented at workshops.We organized summer school to encourage young scientists in this field. We also wrote textbooks on mathematical physics and on quantum information science. We organized international workshops and published proceedings.
该项目的主要目的是构建用于控制量子计算机的几何理论,并通过NMR实验测试该理论。我们制定了一种理论,用于减少基于谎言组理论的量子计算的执行时间。我们成功地啄了一个NMR实验,并确认了我们理论的适用性。另一方面,将变形性被称为防止在嘈杂环境中准确控制量子系统的障碍。为了理解破坏的机制,我们提出了人工环境的方法,在该方法中,我们可以产生作用于量子系统的声音。使用人工环境的方法,我们测量了一个Qubit System的分解速率,并测试了Bang-Bang控制,从而抑制了逆转。为了更深入地理解腐蚀性,我们还研究了非平衡系统的宏观系统和动力学的纠缠。特别是,我们表明,在具有亚稳态状态的量子系统中,松弛过程变得更快。我们还研究了不确定性关系,微观二元性及其信息理论含义。这些结果在期刊上发表并在研讨会上发表。我们组织了暑期学校,以鼓励该领域的年轻科学家。我们还撰写了有关数学物理和量子信息科学的教科书。我们组织了国际研讨会并发布了诉讼程序。

项目成果

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Bang-Bang Control of Entanglement in Spin-Bus-Boson Model
自旋总线玻色子模型中纠缠的 Bang-Bang 控制
双対性をめぐる物理学対話-量子と古典,ミクロとマクロ
关于二元性的物理对话——量子与经典、微观与宏观
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小嶋 泉;谷村省吾
  • 通讯作者:
    谷村省吾
Optimal control of holonomic quantum computer
完整量子计算机的最优控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    山口宏信;近藤康;中原幹夫;谷村省吾;S. Tanimura
  • 通讯作者:
    S. Tanimura
局所的観測量から見たフェルミオン系のエンタングルメント
从局部可观测到的费米子系统的纠缠
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小嶋 泉;谷村 省吾;中原 幹夫;A. Sugita;S. Tanimura;谷村 省吾;M. Nakahara;S. Tanimura;Y. Kondo;谷村省吾;杉田歩
  • 通讯作者:
    杉田歩
Quantum teleportation without irreversible detection : NMR experiment
无不可逆检测的量子隐形传态:核磁共振实验
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