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學術活動
光學
分布式模塊化的通用囚禁離子量子計算機及其量子網絡
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主講人: 羅樂,中山大學物理與天文學院
地點: 物理樓中樓215
時間: 2020年10月19日(周一)上午 10:00-11:00
主持 聯系人: 劉運全(62768852)
主講人簡介: 中山大學物理與天文學院教授,博士生導師,中山大學百人計劃學科帶頭人,量子信息和測控科研團隊負責人,美國印第安納普渡大學兼職教授。1999年獲中山大學物理學學士學位。2002年獲北京大學光學碩士學位,期間師從龔旗煌教授從事超快光學研究。2005年和2008年分別獲美國杜克大學文學碩士和物理學哲學博士學位,博士期間師從Fritz London講座教授John Thomas,在國際上領先實現了物質第六態-費米凝聚態。2008年到2011年在馬里蘭大學和美國國家標準研究院聯合量子研究所任博士后和研究科學家,參與美國科學院院士Chris Monroe教授領導的美國DARPA和IARPA囚禁離子量子計算機研發計劃,在第一代囚禁離子量子芯片的開發中承擔主要工作。2011年后擔任美國印第安納大學-普渡大學印第安納波利斯分校物理系終身教職系列助理教授,普渡大學博士生導師,組建囚禁原子與離子實驗室。2017年加入中山大學,建立量子信息和測控團隊,致力于利用囚禁量子系統發展量子模擬、量子計算、量子傳感和量子精密測量等前沿技術,研究項目涉及激光冷卻和囚禁,冷原子物理,囚禁離子量子計算,原子光子量子網絡,量子計算芯片,空腔量子電動力學,第五種力微尺度探測,時空對稱性測量等。

基于囚禁離子的量子計算機為構建大規模通用量子信息處理器提供了一種最有前景的方法。一方面,囚禁離子量子計算機已經多次保持了量子體積的世界記錄,近期有望實現百比特量級同時量子體積超過一千的通用量子計算,從而在量子計算體系的競爭中取得優勢地位。另一方面,囚禁離子所自發輻射的光子是建立量子界面,實現分布式量子計算的理想工具。結合囚禁離子和輻射光子的分布式量子計算有可能實現傳統超級計算機性能黯然失色的方式存儲和處理信息,即百萬量級比特的量子信息處理器。在這樣的系統中,我們將通過模塊化的離子阱芯片存儲具有完美量子相干性的囚禁離子比特,并以原子鐘精度進行量子測量與控制,建立復雜的量子糾纏和量子邏輯門。同時,囚禁離子中自發輻射光子攜帶量子信息與網絡中其他節點的量子芯片進行連接,擴大離子-光子量子計算網絡的規模。原則上,這種混合體系結構將使我們能夠通過聲子媒介的近程量子邏輯門在單個量子芯片中控制多達100個量子比特,然后通過光子媒介的遠程量子邏輯門連接數百個此類芯片的鏈接,進而把這些芯片擴展到一個通用的分布式量子計算網絡中,從而實現百萬量級量子比特的分布式量子計算網絡。

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