绝热操作是一项非常重要的量子技术。但是环境造成的退相干限制了绝热操作的应用。最近绝热捷径技术的发现吸引了大量的关注。

图 1：(a) 逆绝热法的经典类比.

图 1： (b) 通过施加逆绝热哈密顿量绝热操作不再受到时间的限制。

量子绝热捷径能够使用非绝热的方法在任意短的时间内模拟另一个绝热过程。 在大量能够实现绝热捷径的方案中，逆绝热法能够实现绝热过程快放（如图1）的特点使其优于其他的方法。在实验上，逆绝热法通过施加一个逆绝热的哈密顿量来压制任意时刻非绝热跃迁。

据清华新闻网10月17日消息，清华大学交叉信息研究院量子信息中心金奇奂副教授离子阱计算研究组首次在实验上实现量子绝热捷径。相关研究论文《囚禁离子相空间中利用逆绝热驱动实现量子绝热捷径》近日发表于《自然·通讯》。  

图 2：实验结果。(a)不同绝热捷径方法在瞬时基下的激发。只有逆绝热法能够保证任何时刻的绝热跟随。(b)抗噪性测试. 假设囚禁频率发生了改变而我们并不知道，仍然使用错误的囚禁频率来设计绝热捷径，然后测量输运之后的激发量。结果显示逆绝热法是最优的方案。

本文第一次报道了在相空间中应用逆绝热法输运囚禁离子的运动态，并且验证了逆绝热法在诸多方面都优于其他绝热捷径方案（如图2）。文中实验结果清晰地显示，与其它方案相比，逆绝热法在有限量子操控资源的条件下能够以最短的时间和最抗噪地方式实现量子绝热捷径。此研究工作使得量子绝热捷径技术在量子门操作和量子模拟中能够实现大规模的应用。

该实验工作由交叉信息研究院2012级博士生安硕明、吕定顺完成，美国麻省大学波士顿校区阿多夫·德·冈波（Adolfo del Compo）副教授提供理论支持。论文第一作者为安硕明，共同通讯作者为安硕明、阿多夫·德·冈波副教授和金奇奂副教授。该项工作得到国家基础研究项目和国家自然科学基金支持。

文章链接：

Shuoming An, et al, "Shortcuts to adiabaticity by counterdiabatic driving for trapped-ion displacement in phase space," Nature Communications 7, Article number: 12999 (2016), doi:10.1038/ncomms12999

金奇奂简介：

清华大学交叉信息研究院副教授，Email：kimkihwan@mail.tsinghua.edu.cn

个人主页：点击此处进入

研究方向：量子仿真和计算；量子统计物理；量子光学；量子应用。

（本文信息来源：清华大学网站；）

如若转载，请注明e科网。

如果你有好文章想发表or科研成果想展示推广，可以联系我们或免费注册拥有自己的主页