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物理学系学术讲座
报告题目:
基于分子的高温光驱动量子计算: 第一性原理、开放量子系统和张量网络计算
报告人:
武 威 教授
专家单位:
英国伦敦大学学院物理与天文学系
报告地点:
海韵园物理楼223
报告时间:
2025年7月10日(周四) 14:30
学术系列:
物理学系学术讲座

摘 要:

含自旋分子因其可调性、便携性和可扩展性而被证明在量子技术方面具有巨大的潜力[1-3]。与此同 时,最近开发的纳米光子器件可以与适当的材料平台集成,为量子计算等重要应用提供可编程和控 制功能[4,5]。在这里,我们提出了一种基于自旋的分子量子计算电路架构,通过将二维分子网络与 纳米光子器件集成,实现可编程量子门操作[2,3]。我们的建议基于(1)通过相关实验观察验证的严 格混合交换密度泛函理论计算 [6]和(2)具有接近现实实验参数的时间分辨电子顺磁共振的开放量 子系统模拟 [2,3]。我们的密度泛函的计算表明交换相互作用可以显著增强[6],并且在π共轭系统种 电子自旋密度的反铁磁分布能够帮助我们设计和控制量子比特之间的相互作用,从而实现对量子门 的控制。此外,我们发现自由基之间的自旋纠缠可以通过使用三重态激发态来产生。我们的开放量 子系统的计算还说明两量子比特量子门的计算量子门保真度非常高。我们还使用张量网络技术计算 了我们设计的由自旋1/2和自旋1形成的二维网络中的光学驱动纠缠,并发现了纠缠的边缘增强[7]。 因此,我们的工作[2,3]将为基于高温含自旋分子的质量控制奠定坚实的理论基础。此外,我们在纳 米级连接分子自旋量子比特和自旋耦合器的设计策略具有巨大的潜力,可以通过“点击化学”以系统 的方式极大地扩展量子电路[8]。

相关文献: 

[1] S. Gorgon, et al., Nature 538, 620 (2023). 

[2] J. Chang, et al., arXiv: 2209.04835 (2022), accepted in NPG Asia Materials. 

[3] L. Ma, et al., NPG Asia Materials, 14:45 (2022). 

[4] W. Bogaerts, et al, Nature 586, 207 (2020). 

[5] A. W. Elshaari, et al, Nature Photonics 14, 285 (2020).

 [6] Y. Teki, et al, J. Am. Chem. Soc. 122 984 (2000). 

[7] M. Fisher, et al. SciPost Phys. Codebases 4 (2022). 

[8] H. C. Kolb, et al., Drug discovery today, 8(24), 1128-1137 (2003).

主讲人简介:

武威博士于2007年获得英国世界著名院校-伦敦大学学院(University College London)物理学博士学位。取得博士学位后在英国著名纳米科学研发机构-伦敦纳米技术中心(London Centre for Nanotechnology)和世界知名学府-英国伦敦帝国理工学院(Imperial College London)工作 (2008-2013)开展对磁性有机物分子的研究。并在英国伦敦大学学院,在理论物理和材料理论研究方面积累了丰富的研究和教学经验 (2013-2024)。 武威博士的材料物理理论研究范围广泛,主要研究和预测先进材料的各种物理特性,例如磁性、光学性质、拓扑性质和量子特性。武威博士的研究主要集中在有机分子、无机半导体杂质团簇以及这些材料在量子技术和自旋电子学中的应用。到目前为止,武威博士已经发表了60余篇学术论文。他的主要研究工作发表在《Nature Communications》、《Advanced Materials》,《ACS Nano》, 《NPG Asia Materials》,《ACS Materials and Interfaces》,《ACS Photonics》,《Chemical Engineering Journal (CEJ)》和 Physical Review B上。武威博士还担任过npj量子材料、先进功能材料、先进光学材料、JACS和CEJ等杂志的审稿人。受邀在 《Advanced Physics Research》和《Intelligent Computing》(Science Partner Journal) 分别发表研究和综述文章。多次受邀参加国际和国内学术会议,包括PIERS 2025, IEEE OGC (全球光电大会)2025, 中国物理学会秋季会议2024,PIERS 2024, International Conference on Ultrafast Science and Quantum Sensing 2024,European CECAM Workshop 2023, 中国国家半导体物理会议2019,等等.

报告人 武 威 教授 专家单位 英国伦敦大学学院物理与天文学系
报告地点 海韵园物理楼223 报告时间 2025年7月10日(周四) 14:30
学术系列 物理学系学术讲座