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彭傑博士在物理學國際頂級學術期刊《物理評論快報》發表最新成果
發佈時間:2021年07月23日   閲讀:

近日,我校物理與光電工程學院青年教師彭傑博士以第一作者身份在物理學國際頂級學術期刊《物理評論快報》(Phys.Rev.Lett.)上發表最新研究成果:“多比特多模量子拉比模型的單光子解及其在W態快速製備中的應用”。

《物理評論快報》是由美國物理學會出版的物理學領域最具權威性和曝光度的綜合性學術期刊。該期刊旨在發表和傳播物理學前沿領域重要的原創性研究成果。

光與物質的相互作用分為弱耦合,強耦合,和超強耦合等。人們通過高品質的諧振腔等可以實現強耦合,並且由此調控二能級原子(量子比特)在高低能級之間翻轉,實現量子計算。計算時間和耦合強度成反比,因此超強耦合能夠帶來更快的計算速度,但同時也會激發出無窮多個光子數態,並導致比特無法完全翻轉。如何利用超強耦合實現快速量子計算以及量子態的確定性製備是一個重要的前沿問題。

彭傑博士等人對描述多比特與多模光場超強耦合系統的拉比模型進行解析求解,發現了光子數上限為1的特殊暗態解,而一般情況下其解必然包含無窮多個光子數態。該解的光子數侷限於0和1,並且在任意耦合區能量為常數,由此利用超導量子電路設計了一個絕熱演化的實驗方案,可以同時確定性地製備兩比特Bell態以及任意的單光子多模W態(一種非常重要的量子糾纏態),並且能夠實現其可控存儲與釋放。該方案既能利用超強耦合的優點,又可以避免其動力學複雜性,W態的製備時間可以與最近報道的最快兩比特量子門比擬。

該工作是與我校鍾建新教授,西班牙巴斯克大學索拉諾教授等人合作完成的。審稿人評論:“這是一篇具有重要意義的關於多比特多模量子拉比模型的論文,存在多種可能的應用。毫無疑問,它在相關性,創新性和科學嚴謹性上都達到了《物理評論快報》的要求。”相關研究成果發表在7月22號出版的第4期《物理評論快報》上(Phys.Rev.Lett.127,043604(2021),論文鏈接://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.043604),我校為第一單位,彭傑博士為第一作者兼通信作者。這一工作得到了國家自然科學基金(11704320)和教育部創新團隊項目(IRT13093)的支持。

彭傑2014年博士畢業後入職我校物理與光電工程學院,加入鍾建新教授負責的教育部長江學者創新團隊,從事科研和教學工作,獲得國家級科研項目2項,省級1項。他長期從事光與物質超強耦合系統相關的研究,取得一系列具有影響力的成果,已在《物理評論快報》《物理評論A》《物理學雜誌A》等國際重要學術期刊上發表SCI學術論文18篇,其中一篇被評為英國物理學會特選論文,並且被物理學雜誌A特刊邀稿。研究工作發表後受到國內外同行專家們的廣泛關注和評論,第一作者論文被《物理評論快報》《物理學報告》《自然-物理評論》等國際重要學術期刊引用140餘次(谷歌學術)。

(作者:彭海豔)

(編輯:李雯雯)

(來源:物理與光電工程學院)

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