复合超导量子比特与电路腔量子电动力学系统中退相干机理的研究

含复合超导量子比特的量子电路，以及电路量子电动力学系统不仅可以高质量地实现量子信息的传输，而且适用于长时间地存储量子信息，在量子工程技术中起着至关重要的作用。在本研究项目中，我们比较系统地研究了复合超导量子比特系统与电路量子电动力学系统退相干的物理机制、量子关联的动力学演化特性，本项目实施以来取得的主要研究成果如下。. （1）通过探索超导量子比特系统的元器件参数、电路组成方式、以及内稟交换能量耗散对退相干的影响，拓展并加深了对量子系统退相干机制的认识，获得了抑制退相干与退纠缠的新策略与新途径。. （2）研究发现：量子失协与量子纠缠各自都是极为重要的信息资源，它们具有不同的动力学演化特性。受环境耗散的影响，伴随于超导量子比特系统的记忆效应、反馈效应均有利于保持系统的相干性与纠缠性。. （3）研究发现：量子态传输通道的数目对传输质量有很大的影响。多量子信道间的叠加效应不利于系统量子纠缠的保持；基于保持量子态相干性的角度，选择单信道传输比多信道传输更具有优势。. （4）提出了基于多量子比特调控量子纠缠传输的策略。研究发现：调控多量子比特间的近邻相互作用、Dzyaloshinsky-Moriya相互作用，均可以改善量子纠缠传输的质量，但无法有效抗拒环境退相干效应的影响；优化选择初始量子态,调控外磁场的强度与非均匀性才是抗拒环境退相干效应的有效途径。. 项目完成了计划书中的全部研究内容，实现了预定的研究目标。基于本项目的研究工作成果，能够为超导量子比特在实际量子工程中的应用提供一些有效的理论依据与指导。