Poster Presentation

Thanks for my boss’s support, I have a chance to give a poster presentation on International Conference on Quantum Optics, Hong Kong. The name of it is “Simple Schemes of CQED for Realizing Swap, Entangling and CNOT Quantum Gate”, which can be found in this webpage. Here is the tentative abstract of the presentation.

We consider the two cavities which are spatially separated and connected by an optical fibre. There are multi Lambda atoms in each of the cavities. The atoms are resonantly interacting to fields and there is no direct interaction between the atoms. We show that perfect swap, entangling and CNOT quantum gates can be realized between the two atoms clusters. Compared with the single atom scheme, we find that the atoms clusters scheme can increase the speed of swap, entangling and CNOT gates. The sensibility of these gates to parameters in the models with consideration is investigated. Finally we take account the effect of dissipation and show that such gates are almost feasible with the present technology.

This is the first time I attend the academic conference and do presentation in English. I wish I can do it well.

Xfig and LaTeX

最近写论文，需要画不少示意图，于是我找来了Xfig这 个软件。Xfig的界面看起来似乎很简陋，可是功能却是非常强大的。我常需要画的原子能级示 意图等用这个软件来画非常的便捷。不过一开始我并不知道如何在图片中用LaTeX命令，所以输出的图片并不支持数学符号。今天我查了一下资料发现在 Xfig中用LaTeX命令画图很简单，只要按照一下步骤走就行了。

(1)打开Xfig，画好你的图。

(2)选择大写的T，然后在窗口底部的”Text Flags hidden=off”点击，把”Special Flag”从Normal改成Special，选择确定。

(3)然后在你要写LaTeX命令的地方单击鼠标左键，进图编辑模式，开始写入LaTeX命令，比如$frac{1}{N}$。写完后保存文件。

(4)在文件菜单中选择把文件导出，在导出对话框中选择“Combined PS/LaTeX (both parts)”，然后点击导出。

(5)这样就有三个文件，后缀分别是.fig，.pstex，.pstex_t。第一个是你编辑的源文件，第二个是是导出的图片文件，第三个包含图片文件中的LaTeX命令。

(6)把后两个文件拷贝到你的LaTeX论文所在目录，在LaTeX文件中使用input{}命令把后缀为pstex_t的文件导入你要插入图片的地方即可。

(7)注意！如果你没有用color宏包，那么你需要手动修改pstex_t文件，把所有”color[rgb]{0,0,0}”都删除，否则编译LaTeX文件有可能会不正常。

联系与分隔

今天遇到一个很有趣的事。我查找文献，找到一篇很有用的RMP， 涉及到限制与操控原子系综的量子态以及EIT──电磁感应透明──的问题。这篇综述的前半部分是EIT的原理与实验，后半部分讲对原子系综量子态的操控与储存。我感兴趣的是后半部分，而对前半部分兴趣不大。我一位师姐做的就是 EIT ，于是我把这篇论文给她看。她扫了眼论文后说她早就读过了。不过正好相反，她最感兴趣的是前半部分，后面的内容她看不懂。

我突然觉得我们的缺陷就在这里：专业方向太细了，对本领域外的东西哪怕密切相关也提不起兴趣来。以这篇RMP为例，其实前后的内容是一个整体。前面是讲如何把光子量子态储存到 原子系综并从中提取出来；后面讲的是如何操控原子系综的量子态。EIT在这篇论文中有非常重要的作用，它与储存提取量子态密切相关。而后面对原子系综的操纵的方案以及在量子信息中的应用也是人们研究EIT的一个非常重要的驱动力。我是做量子信息的，目前的研究涉及到了原子系综。如果能够对EIT有比较深入的了解，那么也就更加清楚操控原子系综的物理基础与背景了。我现在看的文献许多都是从已经成型的哈密顿量开始讨论起，后面的物理背景湮没在算符之中。我如果想真正的做好自己的研究，必须从这个现实的物理背景开始，一步步的了解最后的那个包含了物理本质的哈密顿量是怎么得来的，这其中损失了什么没有，在什么情况下适用，什么情况下不适用。不了解这个，把哈密顿胡乱用，那样做研究可就没有底气。

我现在已经做了不少薛定谔方程，主方程的计算，对于相关模型的物理也有了比较深入的了解。可是如果止步于此，永远只是盲人摸象，只知道部分不了解整体。我做这个方向的初衷是要了解如何实现量子计算，不仅仅 是在公式上面，而且要从实际的物理体系中。 导师对我以后工作的要求是从量子电动力学开始，一点点的把目前这个工作的整个物理过程重复出来。而我希望除此之外对目前的实验方案，实验条件，以及相关物 理领域都能有一个大概的了解。我越来 越体会到宽广的阅读文献，了解各种感兴趣的知识对自己研究工作的促进作用了。

理论是灰色的，从理论到 理论就更加枯燥无味。可是从实际的物理现象到抽象的理论这其中就很有味道了，我作为一个面向应用的理论物理研究生，应该集中精力到这上面来。物理学是很宽广的，我们不可能顾及所有的领域。可是我们可以从一个点打下去，钻得很深，然后往相关领域幅射。我觉得拓展自己的方向，应该以培养能力为主，满足兴趣第 二。也就是说，做任何一个方向，都要先问问自己这个值不值得做，自己目前的知识能力储备下在努把力能不能完成？如果答案是否定的，哪怕自己对它很感兴趣也 得先放在一边。我们作为学生，应该尽快的培养自己的知识能力，拓展自己的眼界。不能一开始就做自己感兴趣的“大东西”，而不顾及自己的知识储备和眼界背 景。其实对我们这样的初学者来说，任何一个不起眼的小问题都涉及到许多自己不曾做过的东西，都可能与某个大问题联系在一起。从小问题着手，一步步深入做下去，可能有一天就会突然发现自己已经触及到一个大问题了:-)

最近在猛看文献

由于要写论文，最近在猛看相关的文献。我的感觉文献确实非常的多，但是真正有新意的好文献不是很多。很多文献都只是在前人的基础上做出一点点进步。还有一些文献看起来都非常的相似。然后我可以很容易的把这些文献分成若干类，分别看各自的优点和缺点。

由 于过去的半年我基本上都是在埋头做自己的工作，并没有花出专门的时间来调研文献，所以这段时间对文献的调研也是对我所做的工作的一个总结。阅读他人对同一 个问题的不同处理方式，对我进一步做自己的工作或者解决自己工作中的疑难问题都是一个很好的促进。通过阅读理解，对本方向的大概情况我也有了了解：它的由 来，它发展到现在的最新进展，以及未来的发展趋势等等。

我目前最感兴趣的方向就是量子计算了。我感觉这个方向目前可能处于一临界的突破点 上，值得花大力气钻研文献，跟上他人的步伐。最近量子信息与计算领域的文献很多都集中在如何实现cluster态上。为什么人们对这个态如此关心？因为在 2001年Robert Raussendorf 和 Hans J. Briegel在PRL上发表了一篇革命性的论文“A One-Way Quantum Computer”。 为什么说是革命性的？因为在这篇文献中，量子计算的实现不再需要幺正变换产生的量子门，而是通过对特定构形的cluster态进行测 量，就可以在两个量子比特间实现量子态的传输，量子逻辑门操作等等。换句话说，如果我们可以产生量子比特数足够大的cluster态，我们就可以实现量子 计算了。这里的cluster态是一个多体的纠缠态。所以这种“One-Way”量子计算机实际上是把量子纠缠作为计算所需要的资源，对量子比特的操作是 由特定的测量实现的。这不仅是概念上的更新，更是降低了量子计算所需要的技术难度。那么现在关键问题就是如何实现cluster态了，不仅仅是要产生 cluster态，而且还快捷的需要产生我们需要的任意构形的cluster态，并保持量子相干性足够的长，直到量子计算结束。

记下一点我的心得。我们要实现这种量子计算，关键在于找到一个合适的方案产生cluster态，并且最好能够有足够长的相干时间。如果想在这中量子计算的理论上做点工作，那么图论方面的知识是必不可少的。Michael Nielsen对图论写了一个非常好的笔记，可以作为入门的参考。

饭岛澄男的讲座

昨天下午3点在我们学校科学馆101报告厅，饭岛澄男教授做了一个关于碳纳米管和纳米技术的报告。

饭岛教授是碳纳米管的发现者，也是 这个领域研究的领袖人物。他先提到了他与中国的渊源。他说早在1966年他就到访过中国，那是文化大革命前两个月。后来他曾多次来中国交流，不过这是他第 一次来西安。 在报告的一开头，他介绍了他发现碳纳米管的背景。有许多人问他，为什么他能够发现碳纳米管呢？他在屏幕上用一个时间表列出了他1991年发现碳纳米管前的 工作。据他介绍，他是一个电镜专家，博士毕业后在介观领域工作了许多年。对于各种碳的结构他都进行过深入的研究。此外他有同事曾经研究过木纤维，它的结构 与纳米管非常相似。这对他以后发现碳纳米管也有很大的启发。他的结论是，他发现碳纳米管是偶然的事件，可是在做出这个发现前他已经做好了所有的准备。在他 的介绍中，我了解到他的学术经历非常丰富，在许多个研究机构进行过研究，可以说眼界很开阔。

在后面的报告中，饭岛教授介绍了碳纳米管合成的最新进展，以及在电子信息技术，医学等诸多方面的应用。 我很感兴趣的是他领导的组实现的在基底上快速的“种”出垂直生长的碳纳米管来，其长度达到10厘米。看起来像是头发一眼，真是很有意思。

我们学校今年的纳米大讲堂接近尾声了，我感觉听了这么多报告确实让眼界开阔了不少， 也了解了不少有趣的东西。

格志

最近yanfeng发起了一个群体性blog：格志。 这是一个面向学术圈的blog，目的在于交流学术blog技巧，blog on学术圈blog，做点高级科普，建立网上交流平台，多学科间进行交流。我是其中的作者之一， 希望能够尽自己的一份力办好这个blog。目前这个网站还在起步阶段，现有的作者背景大都集中在物理学和电子工程方面，希望能够有更多其它学科的人参与进 来。

We are little late

I am sad today for I notice that someone else have done similar work which we are doing now. In this competition, we are little late. Though the two works are not the same, our work is more general, this finding makes me feel that the value of our work decreased.

Why I am so desjected? Because this work is my favorite. When the new idea appeared in my brain, I was so excited and felt that I was the first one to get this idea. But now I found I was wrong. This work is not excellent, but it is my first creation. So someone else having done a similar work is a big beat to me, espacially after I finding that their articles were published in the last year and this year.

Next time when I got a new idea, I should go to check if anyone else have done it before. I must admit that if I can get a idea, many other people can, too.

Quantum computing via Buckyball

I posted an entry few days ago which said that Iijima would come to give a lecture in the nanoforum of our university. Yesteday I listened other two lectures in the nanoforum about buckyball by Takeshi Akasaka and Shigeru Nagase.

Akasaka’s works focus on the experimental organic chemstry. His group made a lot of effort to investigate the feather endohedral fullerene molecules. The name of his lecture is “New Progress in Chemistry of Endohedral Metallofullerenes”. Nagase is a theoretical computing chemistist. He and Akasaka collaborate and have maken many good works in quantum chemistry computing. His lecture was named “Nano-molecules and Computational Chemistry”.

The Japanese accents of their English troubled me a lot to follow their lecture. At last, by the help of slides, I catch up with some information. I guess maybe this endohedral metallofullerenes could be used to do quantum computing during the lecture. But this idea only lived a few seconds in my brain for I have no idea on fullerence.

Today, I find a paper in arxiv that investigated posibility to use the model of endoheral metallofullences to realise quantum computing. Here is the abstract

We have studied a system composed by two endohedral fullerene molecules. We have found that this system can be used as good candidate for the realization of Quantum Gates Each of these molecules encapsules an atom carrying a spin,therefore they interact through the spin dipole interaction. We show that a phase gate can be realized if we apply on each encased spin static and time dependent magnetic field. We have evaluated the operational time of a $\pi$-phase gate, which is of the order of ns. We made a comparison between the theoretical estimation of the gate time and the experimental decoherence time for each spin. The comparison shows that the spin relaxation time is much larger than the $\pi$-gate operational time. Therefore, this indicates that, during the decoherence time, it is possible to perform some thousands of quantum computational operations. Moreover, through the study of concurrence, we get very good results for the entanglement degree of the two-qubit system. This finding opens a new avenue for the realization of Quantum Computers.

They theoretically shown the possibility of quantum comupation via buckyball. Thanks to the works of chemistists such as Takeshi Akasaka and Shigeru Nagase et al., this scheme is very promising and will be realised in experiment soon. This is another example that chemistry and physics are connected closely.