鄭皓中 Hao-Chung Cheng

量子資訊處理研究及應用

經由量子雜訊通道進行資訊傳輸為量子資訊科學中最重要的基石課題之一，然而現行通訊編碼技術遭遇以下挑戰與困境。一、標準慣用之量子通道編碼需仰賴漸進式巨量級規模量子電腦處理器來執行量子測量解碼，其硬體實作成本巨大，於中長遠的未來近乎無法實作此量子硬體裝置。二、標準量子通道編碼方法僅可對抗理想上具有獨立性且靜態之量子雜訊，然而實際量子雜訊通常呈現多體量子糾纏性或動態時變性，因此標準編碼方式不適用於對抗此現實量子雜訊。三、現行非漸進式量子通道理論編碼方式雖可對抗廣泛量子雜訊，其編碼技術之效能分析與實作方法極為複雜且困難，直至今日仍無可實踐之量子演算法以執行有效解碼。

我近年的研究提出相較於所有現行方法更簡易實踐與高效能之量子雜訊通道編碼技術。此技術不僅為非漸進式量子通道編碼方式，可適用於任何中、小型規模之量子處理器系統，並可結合現有之量子演算法以實現量子測量解碼，可廣泛對抗具有糾纏關聯性與動態時變性之量子雜訊。此著作更發展出具嶄新概念之編碼效能分析理論，精確改進點對點量子雜訊通道與量子網路傳輸之錯誤率控制，得以作為未來量子資訊科學中量子通訊系統設計之準則與指引。其應用場域包含量子連續變數系統、藉由量子資訊輔助古典資料壓縮技術、量子糾纏輔助通訊技術、一對多之量子廣播通道編碼、多對一之量子多重接取通道編碼、與量子通道訊息實時輔助編碼等多項量子資訊科學基石技法。