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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【中國(guó)新聞網(wǎng)】中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)量子控制

2016-10-25 中國(guó)新聞網(wǎng) 吳蘭

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　記者10月24日從中國(guó)科大獲悉，該校科研人員在量子控制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)量子控制。

　　該成果由中國(guó)科大杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的榮星和耿建培等在固態(tài)自旋體系中實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)量子控制。研究成果發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，美國(guó)物理學(xué)會(huì)網(wǎng)站PhysicsSynopsis欄目將該成果作為亮點(diǎn)報(bào)道。

　　量子控制是現(xiàn)代量子科學(xué)的基礎(chǔ)，在量子計(jì)算、量子精密測(cè)量等領(lǐng)域具有重要意義。

　　日常生活中，如何最快地到達(dá)某個(gè)地方，這類以“最快”為目標(biāo)的問(wèn)題在科學(xué)研究中被稱為“時(shí)間最優(yōu)”問(wèn)題。對(duì)時(shí)間最優(yōu)問(wèn)題的研究始于300多年前約翰·伯努利提出的最速降線問(wèn)題。量子版本的時(shí)間最優(yōu)問(wèn)題則關(guān)心如何將量子系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)到目標(biāo)狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)的量子控制。

　　隨著量子信息科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，時(shí)間最優(yōu)量子控制引起了廣泛關(guān)注，并取得了一系列的理論研究成果。2007年，量子最速降線方程被提出，為一大類的時(shí)間最優(yōu)量子控制問(wèn)題提供了理論框架。2015年，美國(guó)MIT的SethLloyd教授組針對(duì)多比特量子系統(tǒng)發(fā)展了有效求解量子最速降線方程的數(shù)值方法。然而，國(guó)際上時(shí)間最優(yōu)量子控制的實(shí)驗(yàn)研究還只局限于單量子比特系統(tǒng)。

　　杜江峰團(tuán)隊(duì)與理論合作者王曉霆博士，將求解時(shí)間最優(yōu)控制問(wèn)題的理論方法與具體的量子物理體系相結(jié)合，發(fā)展了實(shí)現(xiàn)普適量子控制的時(shí)間最優(yōu)控制方法，并在金剛石NV色心體系上實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。

　　研究結(jié)果表明，無(wú)論是單比特還是兩比特量子操作，不僅操作精度高達(dá)99%，而且操作時(shí)間比常規(guī)實(shí)現(xiàn)方法顯著縮短。

　　據(jù)悉，這項(xiàng)研究工作證實(shí)了以時(shí)間最優(yōu)的方式實(shí)現(xiàn)精確量子控制的可行性，為多比特量子體系的時(shí)間最優(yōu)控制奠定了基礎(chǔ)。這意味著未來(lái)量子計(jì)算可以在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的高精度量子邏輯門，因而具有重要的應(yīng)用前景。

　　記者10月24日從中國(guó)科大獲悉，該校科研人員在量子控制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)量子控制。
　　該成果由中國(guó)科大杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的榮星和耿建培等在固態(tài)自旋體系中實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)量子控制。研究成果發(fā)表在國(guó)際物理學(xué)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，美國(guó)物理學(xué)會(huì)網(wǎng)站PhysicsSynopsis欄目將該成果作為亮點(diǎn)報(bào)道。
　　量子控制是現(xiàn)代量子科學(xué)的基礎(chǔ)，在量子計(jì)算、量子精密測(cè)量等領(lǐng)域具有重要意義。
　　日常生活中，如何最快地到達(dá)某個(gè)地方，這類以“最快”為目標(biāo)的問(wèn)題在科學(xué)研究中被稱為“時(shí)間最優(yōu)”問(wèn)題。對(duì)時(shí)間最優(yōu)問(wèn)題的研究始于300多年前約翰·伯努利提出的最速降線問(wèn)題。量子版本的時(shí)間最優(yōu)問(wèn)題則關(guān)心如何將量子系統(tǒng)在最短時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)到目標(biāo)狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)的量子控制。
　　隨著量子信息科學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，時(shí)間最優(yōu)量子控制引起了廣泛關(guān)注，并取得了一系列的理論研究成果。2007年，量子最速降線方程被提出，為一大類的時(shí)間最優(yōu)量子控制問(wèn)題提供了理論框架。2015年，美國(guó)MIT的SethLloyd教授組針對(duì)多比特量子系統(tǒng)發(fā)展了有效求解量子最速降線方程的數(shù)值方法。然而，國(guó)際上時(shí)間最優(yōu)量子控制的實(shí)驗(yàn)研究還只局限于單量子比特系統(tǒng)。
　　杜江峰團(tuán)隊(duì)與理論合作者王曉霆博士，將求解時(shí)間最優(yōu)控制問(wèn)題的理論方法與具體的量子物理體系相結(jié)合，發(fā)展了實(shí)現(xiàn)普適量子控制的時(shí)間最優(yōu)控制方法，并在金剛石NV色心體系上實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。
　　研究結(jié)果表明，無(wú)論是單比特還是兩比特量子操作，不僅操作精度高達(dá)99%，而且操作時(shí)間比常規(guī)實(shí)現(xiàn)方法顯著縮短。
　　據(jù)悉，這項(xiàng)研究工作證實(shí)了以時(shí)間最優(yōu)的方式實(shí)現(xiàn)精確量子控制的可行性，為多比特量子體系的時(shí)間最優(yōu)控制奠定了基礎(chǔ)。這意味著未來(lái)量子計(jì)算可以在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的高精度量子邏輯門，因而具有重要的應(yīng)用前景。

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