超冷原子系统的拓朴性质研究及其量子信息科学的应用

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基本信息

  • 批准号：
    11304178
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    吴浩铮
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    A2403.精密测量物理
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2013
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

In this proposal, we will theoretically study the topological phases of quantum spin systems by using ultracold atoms in optical lattices. We will investigate how to detect topological phases by measuring their quantum entanglement of the systems. We will also study the stability of the topological phase of a one-dimensional spin lattice in an open quantum system. This can shed light on the properties of topological phases in realistic situations. In addition, we will study the potential applications by using the properties of protection and entanglement of the topological phases. For example, precision measurements and entanglement purification will be investigated. We hope that our research can deepen the understanding of the properties of topological phases and bring innovative quantum technologies by using the topological matter.
本项目是对如何利用超冷原子系统来模拟自旋晶格系统的拓扑相及其性质作理论研究。本项目将探讨如何有效率地测量超冷原子系统的拓扑相及其量子纠缠。此外，还将会研究利用超冷原子系统来模拟一维自旋晶格开放系统和探讨其拓扑相的稳定性。这有助利用拓扑系统来作有关量子信息科学的实际应用。本项目亦将研究如何利用拓朴相的保护性及其量子纠缠来作量子信息科学的应用。例如，研究利用拓朴相来作精算量度及纠缠纯化等问题。从而对拓扑物质的性质有更深的了解及找到一些新颖并且可行的量子信息科学应用。

结项摘要

我们考虑在超冷原子气体中产生自旋轨道耦合的系统来展示拓扑态。我们主要研究自旋轨道耦合在双组份玻色子一维光晶格系统在莫特绝缘状态中产生，从而探讨其拓扑态的性质。我们指出透过调控自旋轨道耦合的强度可产生拓扑态，以及发现原子偶极相互作用可以扩大自旋轨道耦合和在横向场之下的参数范围。这研究结果指出利用偶极原子来观察拓扑态非常有用处【1】。..其次，我们亦研究Majorana费米子的退相干与费米子长程相互作用之间关系。我们研究费米子长程相互作用在不同的强度下，可增长Majorana费米子的退相干率。这项研究有助了解拓扑比特的稳定性及其拓扑量子记忆的应用 【2】。..此外， 我们研究一维玻色子晶格系统的非平衡态动力学。我们发现利用磁化时间绝对平均值能有效界定其多体系统的动态。 这项研究有助了解在自旋軌道耦合和原子相互作用下的非平衡动态【3】。..参考文献：.【1】.H. T. Ng，Topological phases in spin-orbit-coupled dipolar lattice bosons ，Phys. Rev. A, 90, 053625（2014）。.【2】.H. T. Ng, “Decoherence of interacting Majorana modes”, Sci.Rep. 5, 12530 (2015).【3】.H. T. Ng, “Nonequilibrium dynamics of spin-orbit-coupled lattice bosons”, Phys. Rev. A 92, 043634 (2015).

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Nonequilibrium dynamics of spin-orbit-coupled lattice bosons
自旋轨道耦合晶格玻色子的非平衡动力学
  • DOI：
    10.1103/physreva.92.043634
  • 发表时间：
    2015-03
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Hao Zheng Wu
  • 通讯作者：
    Hao Zheng Wu
Topological phases in spin-orbit-coupled dipolar lattice bosons
自旋轨道耦合偶极晶格玻色子的拓扑相
  • DOI：
    10.1103/physreva.90.053625
  • 发表时间：
    2014-05
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Hao Zheng Wu
  • 通讯作者：
    Hao Zheng Wu
Decoherence of interacting Majorana modes.
相互作用的马约拉纳模式的退相干
  • DOI：
    10.1038/srep12530
  • 发表时间：
    2015-07-27
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Ng HT
  • 通讯作者：
    Ng HT
Quantum estimation of magnetic-field gradient using W-state
使用 W 状态对磁场梯度进行量子估计
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2014.06.048
  • 发表时间：
    2013-09
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Hao Zheng Wu;Kihwan Kim
  • 通讯作者：
    Kihwan Kim

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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