导语


量子信息学以信息学和量子力学为理论基础，作为一门新的学科引发科学家们的广泛关注。目前已经可以在线性光学系统实现多光子多维纠缠态的制备以及量子模拟、量子计算等任务。在本期分享中，中科大量子信息重点实验室博士生孟雨将为我们介绍线性光学系统中基于双光子过程的量子信息实验基础，多光子、高维实验的简介，并介绍未来光子系统将面临的机遇与挑战。

本次分享属于量子信息与量子计算预读班的第七期，预读班主要聚焦在量子计算领域，对量子线路的经典模拟、量子计算与人工智能的交叉、量子模拟、量子噪声理论与纠错码等方面的论文进行研读与讨论，建立对领域发展的广泛认识。预读班采用申请制，欢迎具有基本物理基础和从事量子计算的年轻科研人员申请加入。




背景




量子信息学以信息学和量子力学为理论基础，一方面将量子系统作为信息载体，利用量子比特独有的相干、纠缠等特性，实现信息处理维度的扩展，并由此衍生出量子计算、量子通信等一系列基于量子系统的信息处理新模式；另一方面，量子信息学从信息的角度对量子世界重新加以阐释，通过量子力学特殊的纠缠、非定域等特性，进一步加深人们对量子系统的认识。在众多尝试实现量子信息处理的量子系统中，光子系统被认为是很有实现前景的系统之一，因为光子系统有很多优点，如绝大多数操作都可以在室温下完成；光子作为飞行比特不易与环境发生相互作用而退相干，因此是最早用于量子计算量子通信的实验系统之一。




内容简介




量子信息学作为一门新的学科引起科学家们的广泛关注。近十年来，随着科技水平的不断提高，人们试图在各种物理体系中去实现量子信息处理。而作为量子信息学的基础，在两粒子乃至多粒子体系实现纠缠态制备成为一个最基本的要求。目前人们已经可以在线性光学系统实现多光子多维纠缠态的制备以及量子模拟、量子计算等任务。

本次讨论的第一部分主要介绍线性光学系统中，基于双光子过程的量子信息实验基础，比如量子比特模编码、任意单qubit的逻辑门、量子测量的实验实现以及常用的线性光学元件。第二部分为量子信息实验的常用光学模块，比如光子符合测量技术、sagnac环制备双光子偏振纠缠态，两光子干涉以及CNOT门的实验实现等。


另外，相比两粒子体系而言，多粒子高维体系无论是在量子信息的基础研究方面还是量子计算方面都具有更多的优越性。人们已经将线性光学系统拓展到多光子高维体系，并在实验上取得一定进展。随着粒子数目的增加，研究的难度大大增加，多光子态制备、测量等基本内容都没有一套完整的有规律可循的有效手段，我们只简单涉猎。同时我还将介绍目前较为热门的量子芯片的一些基础知识以供大家拓展。





主讲人




孟雨，中国科学技术大学量子信息重点实验室博士生，研究方向为线性光学系统中的量子信息实验研究。

参考文献

1. Chao Zhang, Yun-Feng Huang, Cheng-Jie Zhang, et al., Generation and applications of an ultrahigh-fidelity four-photon Greenberger-Horne-Zeilinger state, Opt. Express 24, 27059 (2016).

https://opg.optica.org/abstract.cfm?uri=oe-24-24-27059
2. YuMeng, Shang Yu, Zhih-Ahn Jia, et al., Environment-induced sudden change of coherence in quantum systems. Phys. Rev. A 102, 042415 (2020).
https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.102.042415

3. Jianwei Wang, et al., Integrated photonic quantum technologies, Nat. Photonics 14, 273 (2020).

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0532-1






直播信息




直播时间：
2022年2月20日（周日）上午9:00-11:00

参与方式：

  • 本次分享将在集智学园 B 站免费直播

  • 本次预读班对集智-凯风研读营学者开放，同时为了吸引更多做相关领域的科研工作者加入，并且讨论相关话题，本期研读营也采用开放申请制，甄选出真正对量子信息、量子计算研究感兴趣、有相关研究经验的专业人士，保证预读班的研讨质量。筛选成功后将通过邮件通知。预读班申请流程见下文。

扫码预约：

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预读班开放申请中


在集智-凯风研读营的支持下，集智组办本次量子信息与量子计算预读班。本次预读班由扈鸿业联合刘金国、尤亦庄等一线研究者共同组织发起，将主要将聚焦在量子计算领域，对量子线路的经典模拟、量子计算与人工智能的交叉、量子模拟、量子噪声理论与纠错码等方面的论文进行研读与讨论。

本次预读班参与要求：

1. 有大学物理专业的本科2、3年级及以上水平，接触过量子力学

2. 从事相关科研工作，或在物理系学过量子力学

申请流程：

1. 填写报名表单：https://campus.swarma.org/form/quantum_mechanics （填写常用邮箱，能及时获取通知）

2. 加分项：提交个人简历一份，发送到邮箱：wangchaohui@swarma.org。需包括姓名、联系方式、所在高校/研究所/公司，研究方向/研究兴趣，介绍个人关于量子信息相关的知识背景、参与读书会的目的、希望获得等。

3. 3个工作日内通过邮件答复。

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上述规则的最终解释权归集智俱乐部所有。

本次预读班详情安排与参考资料请参考：
量子信息与量子计算预读班：追踪量子信息革命交叉前沿


关于“集智-凯风研读营”


“集智-凯风研读营” 项目是由凯风基金会资助、集智俱乐部发起的，针对量子信息、人工智能、复杂系统、计算社会科学等特定主题的封闭式交流活动。

我们的目标是：汇聚术业有专攻但又视野广阔的青年学者，进行跨学科交流，寻找不同复杂现象背后的统一规律。

我们的愿景是：通过深度研读讨论前沿科学研究，共同界定和审视新的问题，实现跨文化、跨学科、跨领域的学术创新，形成真正具有原创能力的学术小生境。


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