科创中国

电子信息技术,计算机及网络技术

本发明涉及量子信息技术领域，公开了一种由静态量子比特、谐振腔系统和波导构成的复合量子节点，以及基于该量子节点的确定性量子态转移方法。复合量子节点包括，静态量子比特与谐振腔系统耦合，谐振腔系统与波导耦合。量子节点中的量子比特通过谐振腔系统间接以接近100％的效率接入到量子网络，同时在波导中产生时域反演对称的波包信号，从而实现从发送端到接收端的高效率的量子态转移。本发明无需外加任何随时间变化的控制，发送节点即可产生时域反演对称的单光子波包，接收节点可以完全吸收单光子波包实现成功率可接近100％的量子态转移。

量子计算、量子通信潜在的强大功能，都依赖于一个具有复杂拓扑结构的量子网络中量子比特间的功能性连接。量子网络中的不同节点不仅能够存储信息，节点之间还需要交换传递信息。节点间任意量子态的高保真度转移是实现功能性量子网络的基础。基于集成的量子光子学技术有望构建大规模功能性量子网络，从而实现片上的分布式量子信息处理以及计算单元。 确定性的量子态转移依赖于空间中处于不同位置的静态量子比特之间单量子波包的辐射和吸收，一个静态量子比特A将携带的量子信息编码到传播的单量子波包上，波包传播一定距离后被另外一个静态量子比特B完全吸收，从而完成信息从量子比特A到B的转移。理想的量子态转移需要静态量子比特A辐射的量子波包被静态量子比特B完全吸收。孤立静态量子比特辐射的波包呈指数衰减，与完美吸收所需的指数增长波包在时间域上不匹配，导致理论上真空中量子态转移效率低于54％。空间域上的传播模式匹配在真空中同样难以实现。

华中科技大学，简称华中大，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”、“985工程"、"211工程"、入选"强基计划"、"111计划"、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、湖北省2011计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划***，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟、中国人工智能教育联席会理事单位