【热点专题】固态量子计算
为了展现我国固态量子计算研究领域具有代表性的研究成果，"Chinese Physics B"(CPB)编辑部邀请孙昌璞、龙桂鲁、许秀来三位老师作为客座编辑，组织了“Solid-state quantum information processing”专题，发表在2018年第2期，敬请关注！
编者按
客座编辑
孙昌璞、龙桂鲁、许秀来
量子力学是十九世纪最伟大的发现之一，而量子计算则是利用量子力学的基本原理进行计算的新方法。量子计算机的基本单元是量子比特，与经典比特的根本区别是量子比特的状态可以是两个计算基矢态的叠加态，它可以分布在以0和1为极点的布洛赫球面的任何一个位置。因此量子计算机在一些特定用途上比经典计算机具有非常大的优势，甚至可以解决经典计算机没有办法解决的问题，比如大数的质数分解等。上世纪80年代，数学家（Paul Benioff和Yuri Manin）以及理论物理学家（Richard Feynman 和 David Deutsch）等首先提出了量子计算的基本想法以及通用量子计算的模型。在上世纪90年代中期，Shor提出了大数质因子分解量子算法，Grover提出了无需数据库的搜索算法，显示出量子计算机具有超越经典计算机的明显优势，极大第推动了量子计算的研究。量子计算机成为国际热点研究的前沿，经久不衰。在随后的20多年里量子信息处理引起了全世界很多研究机构的广泛关注，从理论到实验取得迅猛的发展，2017年美国IBM公司成功实现了16位量子比特处理器，哈佛大学Lukin小组宣布了51位量子比特的量子模拟机。而中国科学家在过去的10年里也逐渐在国际量子信息领域占据一席之地，比如实现了地空量子密钥分配、12位超导量子比特芯片以及核磁共振量子比特，同时最近多家量子计算模拟平台也陆续上线。
在过去的30年中，人们在不同的物质体系中利用相干二能级系统作为载体研究量子比特以及可扩展化的量子计算，具体包括超导量子比特、囚禁离子、光晶格、量子点、分子原子或者富勒烯基的核磁共振、金刚石色心、稀土离子、拓扑量子计算以及线性光学量子计算等。每个体系都有不同的优缺点，比如金刚石中氮原子缺陷是在常温条件下的稳定的量子比特,而且相干时间和寿命都比较长,但是由于金刚石的掺杂和加工都比较困难导致多量子比特的扩展非常困难；超导量子比特相对容易扩展，但是量子比特电学操控周期比较长；量子点基的量子比特可以利用超快光学的方法操控，但是可扩展性能差；稀土离子的自旋存储寿命长，但是实现单个稀土离子的量子操控比较困难。因此未来的量子计算必将是集成不同的量子载体的复合量子体系，从而实现优势互补、实用化的量子计算与量子信息处理。从长远角度来看，对于量子计算机的期待是与经典计算机一样实现类似于台式机的硬件系统以供大家使用，因此固态量子计算尤其受到人们的关注。
经过国内外多位学者及编辑部的共同努力，《中国物理B》推出了本期“固态量子计算”专栏，邀请了国内外在固态量子信息处理领域活跃在第一线的科学家撰写了8篇综述文章，报道和评述固态量子计算的现状和最新进展，以期推动国内外在固态量子信息处理的研究。该专栏涵盖了超导量子比特、稀土离子的量子存储、金刚石色心量子比特、传输型量子点量子比特、核磁共振量子比特、基于腔光力学的量子信息处理以及半导体量子点的纠缠光子源与磁光性质等最新进展。这是国内首次对固态量子计算前沿概括的重要专题，不仅对过去的发展进行了总结，也对未来发展提出了展望，希望对本领域的科研学者有所帮助，同时促进该领域的发展。
Quantum light storage in rare-earth-ion-doped solids
Yi-Lin Hua(华怡林), Zong-Quan Zhou(周宗权), Chuan-Feng Li(李传锋), Guang-Can Guo(郭光灿)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 020303
Quantum information processing with nitrogen-vacancy centers in diamond
Gang-Qin Liu(刘刚钦), Xin-Yu Pan(潘新宇)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 020304
Qubits based on semiconductor quantum dots
Xin Zhang(张鑫), Hai-Ou Li(李海欧), Ke Wang(王柯), Gang Cao(曹刚), Ming Xiao(肖明), Guo-Ping Guo(郭国平)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 020305
Entangled-photons generation with quantum dots
Yuan Li(李远), Fei Ding(丁飞), Oliver G Schmidt
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 020307
Nuclear magnetic resonance for quantum computing: Techniques and recent achievements
Tao Xin(辛涛), Bi-Xue Wang(王碧雪), Ke-Ren Li(李可仁), Xiang-Yu Kong(孔祥宇), Shi-Jie Wei(魏世杰), Tao Wang(王涛), Dong Ruan(阮东), Gui-Lu Long(龙桂鲁)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 020308
Cavity optomechanics: Manipulating photons and phonons towards the single-photon strong coupling
Yu-long Liu(刘玉龙), Chong Wang(王冲), Jing Zhang(张靖), Yu-xi Liu(刘玉玺)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 024204
Superconducting quantum bits
Wei-Yang Liu(刘伟洋), Dong-Ning Zheng(郑东宁), Shi-Ping Zhao(赵士平)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 027401
Magneto-optical properties of self-assembled InAs quantumdots for quantum information processing
Jing Tang(唐静), Xiu-Lai Xu(许秀来)
Chin. Phys. B, 2018, 27 (2): 027804
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本文转载自《中国物理B》微信公众号
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