我院在超材料用于实现量子模拟运算方面的研究中取得重要进展

更新时间:2018-2-6????浏览次数:2068

近日,国际材料领域顶级期刊《Advanced Materials》在线发表了亚游会登录器|官方科研团队与北京理工大学科研团队合作关于超材料波基芯片完成量子搜索算法的研究成果“Implementing Quantum Search Algorithm with Metamaterials”(Adv. Mater. 2017, 1703986)。

超材料是一种人工构建的电磁材料,通过亚波长功能结构单元的设计,使其整体对电磁波的响应可以用等效参数表征,具有许多在自然界材料中不能实现的性质。由于这种人工材料的电磁参数可设计,极大地提升了我们对电磁波调控的自由度,为新型光电器件提供了可能。目前,基于超材料结构的量子模拟器件尚未实现,为了量子计算设备进一步小型化、集成化,我院科研团队开展了超材料用于实现量子模拟运算方面的研究。

?研究团队运用3D打印技术,构建了具有不同孔径大小的二维孔洞阵列超材料结构,实现了量子运算中的Grover’s搜索算法。Grover’s搜索算法是一种量子算法,在一个未知数据集中只需迭代ο(N)即可准确地找出所需值,这种算法的效率较经典算法显着提高。入射电磁波的电场分布E(y)用来表征需要搜索的数据集中量子态的概率分布,所设计的超材料结构分为四个级联的区域,在结构两端加入反射板,入射的电磁波每折返一次代表一次量子搜索,在N次迭代搜索之后,样品会被准确的以场强最大值的形式得到。这种基于超材料的模拟量子运算方法可为信号处理、量子计算等提供新的设计方法,将会在基于波形的模拟运算和信号处理等方面得到广泛运用。

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《Advanced Materials》是工程与计算大学科、材料与化学大领域(包含材料化学,材料物理,生物材料,纳米材料,光电材料,金属材料,无机非金属材料,电子材料等等非常多的子学科,以及非常大量与材料相关的研究领域)的顶尖期刊,在国际材料领域科研界上享誉盛名。2016-2017最新影响因子为19.791。

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Weixuan Zhang, Kaiyang Cheng, Chao Wu, Yi Wang, Hongqiang Li, and Xiangdong Zhang, Implementing Quantum Search Algorithm

with Metamaterials, Adv. Mater. 2017, 1703986.




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