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总体叙述：布洛赫科技中心第 1 部分：执行摘要通过投资量子信息科学和技术 (QIST，KTFA#3)，美国可以引领一个到 2035 年提供 9700 亿美元价值的行业[1，BCG 客户报告]，改变各个行业并加强国家安全；现在不采取行动可能会导致美国 QIST 领导地位被中国夺走。长期的量子进步取决于解决一个关键障碍：QIST 开发和最终使用行业部门之间缺乏整合。布洛赫将横跨芝加哥-内珀维尔-埃尔金 (IL-WI-IN) MSA，建立紧密的技术开发-行业部门反馈回路，以推动大规模采用端到端 QIST 解决方案[图 1]。通过我们全球公认的技术生态系统与工业基础之间的深入接触，布洛赫将：
全被动双场量子密钥分配
如果我们用偏振分束器替换分束器，并分别用 H 和 V 偏振而不是随机强度来准备信号，我们可以在布洛赫球的赤道上创建随机偏振状态 ( ۧ |𝐻+ 𝑒 𝑖𝜙 ۧ |𝑉)/ 2。
用于超导量子比特控制和读出的可扩展低温电子学
读出量子位，如图 1a 所示。图 1b-d 表示量子计算机从传统方法演变为可扩展架构。量子位是量子计算机中的基本计算块，由于其叠加和纠缠特性，可实现指数级更快的计算。量子位是一个两级系统，可以处于量子态 j ψ i ，可以表示为其两个计算基态 j 0 i 和 j 1 i 的叠加。这两个状态占据不同的层次，与经典数字逻辑零和一完全类似。量子位的状态有一个独特的注释，即布洛赫球面单位球表面上的一个点。如图 1e 所示，布洛赫球的北极和南极分别代表 j 0 i 和 j 1 i 状态，而布洛赫球表面的所有其他点则对应于不同的叠加态 j ψ i = α j 0 i + β j 1 i 。量子叠加态的振幅与平均占空比信号的经典模拟之间可以进行类比。两个电压电平 VDD 和 GND 在进行占空比和平均后，提供 VDD 和 GND 之间的所有电平，S avg = α VDD + β GND，如图 1f 所示。此外，在读出量子态时，输出要么处于 j 0 i 状态，要么处于 j 1 i 状态。同样，在读出经典模拟中的占空比平均信号时，输出要么为 VDD 要么为 GND。
量子信息理论解决方案 5
量子比特上的所有幺正算符都是布洛赫球面绕某个轴旋转某个角度。由于 H 2 = 1 ，它一定是 π 旋转。由于 ˆ y 轴在 H 下互换，因此轴必须位于 ˆ x -ˆ z 平面的某个位置。最后，由于 H 互换了 σ ˆ x 和 σ ˆ z 基，它一定是绕 ˆ m = 1 √ 的旋转
同向纠缠相互无偏基、对称量子测量和混合态设计
希尔伯特空间中的离散结构在寻找量子测量的最佳方案中起着至关重要的作用。我们解决了四维空间中是否存在一组完整的五个同纠缠相互无偏基的问题，从而提供了一个明确的分析构造。构成这种广义量子测量的这 20 个纯态的约化密度矩阵形成一个正十二面体，内接于半径为 ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi 3 = 20 p 的球体，位于半径为 1 = 2 的布洛赫球内。这样的集合形成一个混合态 2 设计——一组离散的量子态，其特性是任何密度矩阵的二次函数的平均值等于整个混合态集关于平坦希尔伯特-施密特测度的积分。我们建立了混合态设计需要满足的必要和充分条件，并提出了构建它们的一般方法。此外，还表明复合希尔伯特空间中投影设计的部分迹形成混合状态设计，而投影设计元素的退相干产生经典概率单纯形中的设计。我们确定了一个独特的两量子比特正交基，使得四个简化状态均匀分布在布洛赫球内并形成混合状态 2 设计。
哈佛大学量子科学与工程博士项目
课程简介：本课程介绍量子力学的基础，特别关注量子系统控制的基本原理。量子力学的实验基础。叠加原理、薛定谔方程、特征值和时间相关问题、波包、相干态；不确定性原理。一维问题：双阱势、隧穿和共振隧穿；WKB 近似。厄米算子和期望值；时间演化和汉密尔顿量、交换规则、微扰理论、转移矩阵和变分方法。晶体、布洛赫定理、超晶格。角动量、自旋、泡利矩阵和泡利方程。光与二能级系统的相干相互作用。电磁场的量化、自发和受激发射；腔 QED 元素；量子比特、纠缠、隐形传态、贝尔不等式。
量子工程简介 - CDN
• 波粒二象性和不确定性原理 • 波函数、薛定谔方程、 • 时间无关的一维问题 • 算子形式主义 • 量化谐振子、LC 振荡器 • 光的量化、光子统计、相干态、福克态、压缩态 • 使用紧束缚模型的固体能带 • 时间无关微扰理论、非谐振子 • 原子与光相互作用的 Jaynes-Cummings 哈密顿量 • 量子比特、布洛赫球、单量子比特门、光子量子比特的路径编码 • 纠缠、贝尔不等式、双量子比特门 • 超密集编码、量子隐形传态、纠缠交换 • Hong-Ou-Mandel 干涉、相位超分辨率 • 混合态和密度算子 • 量子算法简介 学生学习成果
PHYS3111 T2 2021 课程大纲
量子力学是现代物理学的基石，研究微观尺度上的物理现象。这是本科生量子力学的最高课程，将为学生提供广泛而全面的介绍和进一步学习的基础。涵盖的主题包括：三维量子力学。角动量。氢原子。朗道能级。自旋。全同粒子和自旋统计关系。克莱布希-戈登系数。时间无关的微扰理论及其应用：一维弱正弦势中的粒子动力学、能带结构、布洛赫定理、布里渊区、准动量、金属和能带绝缘体。时间相关微扰理论。费米黄金法则。绝热演化和贝里相。散射理论中的粒子波分析。玻恩近似散射振幅的色散关系。低能和共振散射。