Difference between revisions of "Quantum"

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:'''Abstract''':Quantum pseudorandomness, also known as unitary designs, comprises a powerful resource for emergent quantum technologies. Although in theory pseudorandom unitary operators can be constructed efficiently, realizing these objects in realistic physical systems is a challenging task. Here, we demonstrate experimental generation and detection of quantum pseudorandomness on a 12-qubit nuclear magnetic resonance system. We first apply random sequences to the interacting nuclear spins, leading to random quantum evolutions that can quickly form unitary designs. Then, in order to probe the growth of quantum pseudorandomness during the time-evolutions, we propose the idea of using the system’s multiple-quantum coherence distribution as an indicator. Based on this indicator, we measure the spreading of quantum coherences and find that substantial quantum pseudorandomness has been achieved at the 12-qubit scale. This may open up a path to experimentally explore quantum randomness on forthcoming large-scale quantum processors.
 
:'''Abstract''':Quantum pseudorandomness, also known as unitary designs, comprises a powerful resource for emergent quantum technologies. Although in theory pseudorandom unitary operators can be constructed efficiently, realizing these objects in realistic physical systems is a challenging task. Here, we demonstrate experimental generation and detection of quantum pseudorandomness on a 12-qubit nuclear magnetic resonance system. We first apply random sequences to the interacting nuclear spins, leading to random quantum evolutions that can quickly form unitary designs. Then, in order to probe the growth of quantum pseudorandomness during the time-evolutions, we propose the idea of using the system’s multiple-quantum coherence distribution as an indicator. Based on this indicator, we measure the spreading of quantum coherences and find that substantial quantum pseudorandomness has been achieved at the 12-qubit scale. This may open up a path to experimentally explore quantum randomness on forthcoming large-scale quantum processors.
  
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Revision as of 08:24, 12 October 2019

量子计算的算法与物理实现研讨会

时间地点

  • 2019年10月19、20日: 9 am--5 pm.
  • 南京大学 计算机科学与技术系 (南京大学仙林校区常州楼)111报告厅 在线地图

联系人与联系方式

  • 姚鹏晖 pyao@nju.edu.cn
  • 张利剑 lijian.zhang@nju.edu.cn

会议主旨

   量子计算是基于量子力学规律利用量子信息单元进行计算的新型计算模式。量子力学中特有的量子叠加与量子纠缠现象使得在信息处理上相比经典计算具有更大的潜力。然而如何利用这些独特的性质来设计高效的量子算法是一个极其困难的事情。一方面,这些现象违反直觉,需要极其巧妙的算法设计。另一方面,在实验室中高精度地实现量子计算,在技术上是极大的挑战。从量子算法诞生以来,研究者一直致力于寻找具有量子计算优势的问题,实现“量子霸权”。近几年量子信息科学在理论和实验上的取得的一系列成果,让人们看到的量子计算在实际应用的曙光。一方面,理论上越来越多超越经典计算的量子算法被发现;另一方面,实验上量子计算机的研制在规模和精度上的不数进展。当前量子计算在理论和技术上瓶颈突破阶段,亟需不同背景的专家们通力合作,推动量子信息学科的进步。
   此次研讨会意在提供一个跨学科、跨行业的交流台,促进不同专业的量子计算理论与技术的专家们就当前量子计算领域的理论进展、技术进步和业界应用深入的交流,共同促进量子信息学科的发展。

日程安排

10月19日
9:00 am -- 9:50 am 马小松

南京大学

Title: 光量子信息处理
茶歇
10:15 am -- 11:05 am 苏晓龙

山西大学

Title: 基于光场量子态的量子计算和量子纠错
11:10 am -- 12:00 pm 许金时

中国科学与技术大学

Title: 面向高维多模式的光量子模拟
午餐
2:00 pm -- 2:50 pm 王大伟

浙江大学

Title:Synthesis of anti-symmetric spin exchange interaction in superconducting circuits
2:55 pm -- 3:45 pm 戴汉宁

中国科学与技术大学

Title: Mass production of entanglement in a defect-free ultracold atom lattice
茶歇
4:10 pm -- 5:00 pm 鲁大为

南方科技大学

Title: Experimental Implementation of Efficient Quantum Pseudorandomness on a 12-spin System
Abstract:Quantum pseudorandomness, also known as unitary designs, comprises a powerful resource for emergent quantum technologies. Although in theory pseudorandom unitary operators can be constructed efficiently, realizing these objects in realistic physical systems is a challenging task. Here, we demonstrate experimental generation and detection of quantum pseudorandomness on a 12-qubit nuclear magnetic resonance system. We first apply random sequences to the interacting nuclear spins, leading to random quantum evolutions that can quickly form unitary designs. Then, in order to probe the growth of quantum pseudorandomness during the time-evolutions, we propose the idea of using the system’s multiple-quantum coherence distribution as an indicator. Based on this indicator, we measure the spreading of quantum coherences and find that substantial quantum pseudorandomness has been achieved at the 12-qubit scale. This may open up a path to experimentally explore quantum randomness on forthcoming large-scale quantum processors.
10月20日
9:00 am -- 9:50 am

李绿周
中山大学

Title: 量子生成对抗网络
茶歇
10:15 am -- 11:05 pm 李科

哈尔滨工业大学

Title: Quantum de Finetti theorem under one-way adaptive measurements
11:10 am -- 12:00 pm 李颖

中国工程物理研究院

Title:Error-resilient quantum computation on near-future quantum computers
午餐
2:00 pm -- 2:50 pm 魏朝晖

清华大学

Title: The experimental detection and quantification of entanglement
2:55 pm -- 3:45 pm 翁文康

南方科技大学 华为量子计算软件与算法首席科学家

Title: 专用量子计算机的应用算法
Abstract:在不久的将来,我们可以预期学术界和工业界在量子计算机的研发上有持续的突破。比如对于 50 个量子比特以上的量子芯片,能够达到非常高精度的调控技术。很有可能对于一些特定的计算任务,这些量子芯片能够执行到一个程度,是经典计算机无法有效模拟的。可是,这些芯片的量子比特个数还是远远不足以实现教科书里面的量子算法。当前的一个重大的问题就是,如何开发针对近期量子芯片的应用,去解决一些实际的科学或者工程问题?此外,对于一般用户,我们预期这些算力强大的专用量子机能够通过互联网,作为一种云服务去访问。这种形式的量子计算云服务也引发出不少学术问题,比如说,如何验证互联网背后的服务器是否带有真正的量子计算机而不是一个经典模拟器?
在这次报告中,我将汇报最近的几个相关的科研成果和分享我对这些问题的看法。
茶歇
4:10 pm -- 5:00 pm Panel Discussion

Short Bios

201909041017572109yx4jm.jpg
马小松,南京大学物理学院教授,博士生导师。2010年毕业于奥地利维也纳大学物理系,获得博士学位。 其后在维也纳大学进行博士后研究工作,致力于长距离量子通信实验,代表工作包含143公里量子隐形态传送和延迟量子纠缠交换等。2012年入选“欧盟玛丽居里学者”人才支持计划,前往美国耶鲁大学进行集成量子光学芯片方向的研究。2014年入选中组部青年千人计划。迄今为止,马小松教授作为第一作者和通讯作者的代表工作包括 Nature一篇,Nature Physics三篇, PNAS一篇等20多篇学术论文等。受邀担任Nature Physics, Nature Photonics,Nature Communications和Physical Review Letters等期刊审稿人。
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苏晓龙,理学博士,山西大学光电研究所、量子光学与光量子器件国家重点实验室教授、博士生导师。国家自然科学基金优秀青年基金获得者,山西省青年拔尖人才,山西省高等学校优秀青年学术带头人。获2009年全国优秀博士论文提名奖、2010年山西省自然科学一等奖(排名第三)。 主要从事量子光学和量子信息的实验与理论研究,近期的研究兴趣集中在连续变量多组份纠缠态的实验产生、量子网络和量子计算等方面。
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许金时,中国科学技术大学特任教授,博导。主要从事基于光的量子信息和量子物理的实验研究,获得2011年度全国百篇优秀博士论文奖;入选2012年教育部新世纪优秀人才支持计划;获得2013年国家自然科学基金优秀青年基金的资助;获得2014年安徽省自然科学技术一等奖(排名第二)及2014年全国高校自然科学技术一等奖(排名第二)。现任国际期刊Scientific Report编委。
【研究方向】
量子模拟光学实现的实验研究
量子信息及量子物理基础问题的研究
固态量子光源的实验研究
01-1514440439-123598.png
王大伟,浙江大学物理系百人计划研究员。
【研究方向】
量子光学:研究光与原子的相互作用,包括反旋转波项的作用、电磁感应透明、超辐射、集体兰姆位移、原子气体的非线性光学。
量子模拟:利用量子光学系统模拟凝聚态物理,尤其是拓扑绝缘体的性质,例如在超辐射晶格中模拟Haldane模型。
量子信息:研究光与原子的宏观纠缠态,多量子比特所形成的手性自旋态,并探索这些态在量子测量和量子计算中的应用。
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鲁大为,南方科技大学物理系副教授,深圳市量子科学与工程研究院副研究员,青年千人计划入选者。2007年本科毕业于中国科学技术大学少年班,随后保送本校读博,并于2012年取得博士学位,师从杜江峰院士。毕业后,加入滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)Laflamme教授研究组从事博士后研究工作,并于2017年8月全职加入南方科技大学。主要从事基于核磁共振和金刚石色心体系的量子计算实验研究,在量子控制、量子模拟、量子算法等领域取得了一系列研究进展,共发表论文三十余篇,其中包括在物理学顶级刊物Phys. Rev. Lett.上发表的十余篇实验论文。目前担任包括Phys. Rev.Lett.,Nat. Commun.等在内的数十种期刊审稿人。
【研究方向】
基于自旋磁共振体系的量子信息处理和相干控制
高量子比特系统的发展、表征和操控
量子模拟、量子纠缠和量子态重构
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戴汉宁,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心教授,入选青年千人计划(2018年)。2007年7月毕业于中国科学技术大学,获学士学位。2013年毕业于中国科学技术大学,获博士学位。2011-2013年在德国海德堡大学联合培养, 2013-2018年在德国海德堡大学物理所从事博士后研究工作,2018年3月至今任中国科学技术大学特任教授,主要从事光晶格中的量子计算与量子模拟实验研究。近年来一直致力于超冷原子量子调控与模拟方面的研究,已在Nature Physics (2篇)、Nature Photonics (1篇)、Physical Review Letters (2篇)、PNAS (1篇)、Physical Review A (2篇) 等国际学术期刊上发表多篇篇研究论文。
【研究方向】
超冷原子量子调控:光晶格量子气体显微镜
精密时频技术:基于光晶格的冷原子光钟
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孙晓明,中科院计算所研究员,国家自然科学基金优秀青年基金资助,入选中组部首批青年拔尖人才支持计划。 ACM China Magazine编委, Journal of Computer Science and Technology杂志编委, Math Reviews评论员,CCF中科院计算所学生分会指导委员会委员。曾多次担任ISAAC, COCOON, TAMC, AAAC, TQC等国际会议程序委员会委员,STOC, SODA, CCC, PODC, Eurocrypt等国际会议和JCSS, Algorithmica, IEEE/ACM TCBB等期刊审稿人。
【研究方向】
社会网络与博弈论相关的算法研究、量子计算、通信复杂性、判定树复杂度、组合数学
llz.png
李绿周,博士,中山大学数据科学与计算机学院教授、博士生导师、院长助理;CCF高级会员,CCF理论计算机科学专委会常务委员。2009年6月毕业于中山大学计算系,获博士学位。长期从事量子计算与量子信息方面的研究,过去十余年主要从计算机科学的角度出发,围绕“量子计算相对于经典计算有何优势与本质不同”这一中心问题展开研究,在量子计算模型方面进行了比较深入的思考,解决了量子自动机的等价性、最小化等公开问题。已在Journal of Computer and System Sciences, Information and Computation, Theoretical Computer Science, IEEE transaction on Fuzzy Systems, Physical Review A 等国际著名学术期刊发表论文近50篇,SCI收录近40篇。曾获得2009年度中国计算机学会优秀博士学位论文奖,2012年度中山大学青年教师授课大赛一等奖。
showHP.jpg
李科,哈尔滨工业大学教授,博士生导师。国家特聘专家(青年)。博士毕业于中国科学技术大学,之后先后在新加坡国立大学、IBM沃森研究中心和麻省理工学院和加州理工学院从事博士后研究。主要从事概率统计与量子信息的交叉研究。在PRL上发表了多篇论文。博士期间解决了量子信道容量中一个重要猜想。
【研究方向】
量子力学框架下的非交换概率、统计和信息论
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李颖,中国工程物理研究员研究生院研究员。博士生导师。国家特聘专家(青年)。博士毕业于新加坡国立大学量子技术中心,之后在牛津大学从事博士后研究。主要从事量子计算、量子光学相关研究。在PRL,PRX上发表多篇论文。
【研究方向】
容错量子计算,量子编码,量子算法,量子模拟
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魏朝晖,清华大学交叉信息研究院助理教授。博士毕业于清华大学计算机科学与技术系。之后在新加坡国立大学量子技术中心从事博士后研究。从事量子信息、量子计算和量子密码学相关研究,在物理学和信息论权威期刊 PRL、IEEE Transaction on Information Theory 上发表多篇论文。
【研究方向】
量子信息、量子计算、计算复杂性、量子机器学习、量子编程
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翁文康,博士毕业于美国伊利诺伊大学 (UIUC) 进修物理学博士,师从诺贝尔物理学奖得奖者 Anthony Legget。毕业后三年多的时间在哈佛大学 (Harvard) 进行有关量子信息和物理化学的博士后研究工作。 2013年9月回国并在清华大学 (Tsinghua) 交叉信息研究院任职助理教授。2016年1月任职南方科技大学 (SUSTech) 物理系副教授。 2018年正式加入华为数据中心技术实验室,任量子计算软件与算法首席科学家。翁文康的学术工作主要集中于量子算法的设计和量子模拟的研究,并取得了一系列重要的成果。其中以(共同)第一作者、或(共同)通讯作者身份在Nature Photonics,Physical Review Letters,PNAS,Nature Communications,Science Advances等国际著名刊物发表学术论文,并获邀为 Ann. Rev. Phys. Chem,Advances in Chemical Physics 等权威杂志撰写综述性文章。其中关于量子绝热的研究结果 [Li&Yung (共同通讯作者) NJP 2014] 被 IOP Publishing选为「IOPSelect」和被 New Journal of Physics 选为「Highlights of 2014」。
【研究方向】
量子计算、量子人工智能、量子信息、 量子模拟、量子热力学