课题基金基金详情
辫子群酉表示与模块化张量范畴中的量子信息与拓扑量子计算
结题报告
批准号:
12226320
项目类别:
数学天元基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
胡乃红
依托单位:
学科分类:
A0105.李理论及其推广
结题年份:
2023
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡乃红
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
量子信息与量子计算是综合了物理学中凝聚态物理和量子力学、计算机科学和数学中的Hopf代数及有限张量范畴理论、量子群及其拓扑量子场论等多学科的新型交叉学科领域,是目前国家科技发展的优先领域。本项目拟用李代数权表示理论、辫子群酉表示理论、模块化张量范畴理论等现代数学工具来研究量子信息和拓扑量子计算。首先将学习范畴化量子力学与拓扑量子计算,试图弄清楚辫子群酉表示和模块化张量范畴在拓扑量子计算中的数学机理、解决Rowell-Wang在Bulletin AMS上提出的关于辫子群酉表示在量子计算方面的一些开问题。同时,用权表示论给出基于方差的和不确定性,并将证明其与量子态的选取无关。另外,也将考虑利用特殊酉李代数的性质优化已有的判断量子态是否纠缠的自旋压缩不等式,并将其推广。
英文摘要
Quantum information and quantum computation are new interdisciplinary fields that integrate physics such as condensed matter physics and quantum mechanics, computer science, and mathematics such as finite tensor categories in Hopf algebra theory and topological quantum field theory arising from quantum groups and knots, links or 3-manifold invariants. It is currently the priority area of national scientific and technological development. This project intends to use modern mathematical tools such as the weight representation theory of Lie algebras, the unitary representation theory of braid groups, and the modular tensor category theory to study quantum information and topological quantum computation. Firstly, through learning the categorifization quantum mechanics and topological quantum computation, we willtry to understand the mathemtical mechanism of the unitary representation of braid group and the modular tensor category in topological quantum computing, and aim to solve some open questions on unitary representations of braid group and their applications in quantum computation proposed by Rowell and Zhenghan Wang in Bulletin AMS. At the same time, the weight representation theory of Lie algebras is used to give the vaiance-based sum uncertainty of semisimple Lie algebra, and it will be proved that it is independent of the choices of quantumstates. In addition, we will also consider using the properties of special unitary Lie algebrasto optimize the existing spin squeezing inequalities for judging whether a quantum state is entanged or not, and extend it.
量子信息与量子计算是自20世纪八十年代发展起来的一个多学科交叉领域,涵盖物理学、计算机科学与数学等,已成为国家科技重点发展方向。拓扑量子计算机具有优越的稳定性和容错性,故成为国内外重点研究的实现通用量子计算的一种方案。拓扑量子计算机的设计基于量子场论。在拓扑量子场论中,拓扑态是指一种量子态,其性质由系统的拓扑性质决定,与具体的微观细节无关。传统量子计算中,量子比特容易受到环境噪声和其他干扰,导致信息丢失。拓扑量子计算利用拓扑量子态,对局部扰动不敏感,通过拓扑绝缘体和特殊设计的拓扑量子门实现容错,具有更好的稳定性和容错性。在这一方法中,信息存储在许多任意子系统的最低能态中,并通过任意子来进行处理。通过将任意子聚集在一起并观察结果,可以访问计算的答案。拓扑量子计算的灵感来源于两个似乎独立的主题,一个是1997年Kitaev提出的通过任意子进行容错量子计算的想法,另一个是Freedman致力于理解拓扑量子场论计算能力的计划。任意子所涉及的代数理论和拓扑量子场论都与张量范畴有着密切联系。.我们通过开设张量范畴与拓扑量子计算讨论班,已经对第一项研究内容——拓扑量子计算中的数学机理有了更深入的理解。在任意子系统,可以利用作用于融合空间的辫子算符实现任意子量子计算,任意子可以被解释为某些Ribbon Fusion范畴(RFCs)中的简单对象,任意子系统定义了幺正模张量范畴,这是具有非退化辫子条件的 RFCs,并且具有与结合子相容的同态集上的一组共轭形式。任意子系统与RFCs之间存在一一对应关系,这种对应关系意味着任意子系统引发了辫子群表示。.此外,我们还完成了第二项研究内容——不确定性关系的研究。我们给出了基于度量修正的斜信息的不确定性关系以及基于斜信息的不确定性关系。这两项成果给出了较之前更紧致的不确定性关系的界,一定程度上能为实验人员提供理论指导,均已公开发表并被SCI收录。同时,我们还完成了基于特殊线性酉李代数的加权不确定性关系,这项工作有望在2024年公开发表,可为与态无关的加权不确定性关系的研究提供新的视角。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:https://doi.org/10.1080/00927872.2022.2099551
发表时间:2023
期刊:Quantum Inf Process
影响因子:--
作者:Hu Xiaoli;胡乃红;Yu Bing;Jing Naihuan
通讯作者:Jing Naihuan
量子(仿射)代数的分类及其有限维模张量范畴研究及应用
  • 批准号:
    12171155
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    胡乃红
  • 依托单位:
量子(仿射)代数的分类及其有限维模张量范畴研究及应用
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    胡乃红
  • 依托单位:
李代数量子化、Hopf代数及张量范畴论中的若干问题
  • 批准号:
    11771142
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    胡乃红
  • 依托单位:
李理论与量子群的表示及其应用的若干方面
  • 批准号:
    11271131
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    胡乃红
  • 依托单位:
(中美)量子群与表示论暑期学校2010
  • 批准号:
    11026020
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
  • 资助金额:
    5.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    胡乃红
  • 依托单位:
李代数的量子化与双参数量子群的结构与表示
  • 批准号:
    10971065
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    胡乃红
  • 依托单位:
国内基金
海外基金