最近，南京大学物理学院、固体微结构物理国家重点实验室量子信息和量子计算研究人员在超导量子比特研究中取得重要进展，率先在超导量子比特中实验实现了几何相的朗道-基纳（Landau-Zener）干涉。该研究成果于2014年1月14日发表在国际物理学顶级刊物《物理评论快报》上(Phys. Rev. Lett. 112, 027001)。
量子信息和量子计算的最基本要求之一是实现高保真度的量子逻辑门。目前实现量子逻辑门普遍采用的方法是通过外加直流或交流场控制量子比特的动力学相位，实现量子态的任意旋转，完成所需逻辑操作。但是，量子比特和环境或控制系统都有耦合，因此会对量子比特的能级产生扰动。该扰动噪声会严重影响量子逻辑门的保真度。如何克服外界干扰实现高保真度的量子逻辑门以及量子调控是量子信息领域的重要课题。
一个引人注目的方案是利用纯几何相位来构建量子逻辑门，被称几何量子逻辑门。由几何量子逻辑门构成的量子计算被称为几何量子计算。量子演化中的相位包含了几何相位和动力学相位两种。相比于动力学相位，几何相位只和演化路径所围空间立体角有关，和路径上局域起伏无关，因此利用几何相位来构建的逻辑门具有内在的抗噪声特性，可以提高逻辑操作的保真度。
于扬课题组和朱诗亮课题组实验和理论紧密结合，并和美国堪萨斯大学韩思远（Siyuan Han）教授合作，利用朗道-基纳（Landau-Zener）效应，率先在超导相位量子比特中实验实现了几何Landau-Zener干涉。他们发现Landau-Zener隧穿后的量子态随纯几何相位振荡，并比动力学Landau-Zener隧穿抗噪声更强。该实验为实现几何量子逻辑门以及更进一步的几何量子调控提供了新的高效方案，对实现容错量子计算有重要意义。特别是，在基础理论方面，量子干涉一直是物理学的重要现象，从杨氏双缝干涉到迈克尔逊-莫雷干涉实验，都极大地推动了物理学发展。几何Landau-Zener干涉的实验实现为干涉这个大家族增添了新的成员。正如审稿人所说，该工作不但对量子信息，而且对凝聚态物理的研究都很有意义。
该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、江苏自然科学基金的资助。
图（a）几何Landau-Zener干涉图。激发态的布居数随几何相位周期振荡。（b）几何Landau-Zener干涉基本不随扫描速度变化。（c）数值模拟和实验很好吻合。（d）同样条件下动力学相位的Landau-Zener干涉幅度小1倍。
