快速操控囚禁离子在Lamb-Dicke区域的精确量子态及相关应用

发布时间：2023-06-04 01:10

　　近年来,随着激光技术的不断发展,人们已经能够以极高的精度快速地相干操控囚禁离子的内部电子态及其振动量子态,这为利用囚禁离子进行量子计算、量子信息处理及其量子动力学的研究提供了可靠的基础。不仅如此,由于囚禁离子系统具有相干时间长、可拓展性好等优点,使其成为了最有希望实现大规模量子计算的系统之一。全文共分为五章。第一章为绪论部分,简要介绍了离子的囚禁与激光冷却、激光与离子相互作用中常用的近似、受击光晶格系统、基于囚禁离子的量子态制备以及量子计算。第二章,我们研究了激光撞击下单个囚禁两能级离子在Lamb-Dicke区域的量子运动并且得到了 一系列精确的广义相干态解。在研究中发现了一个新的稳定性参数区域,在这个区域中经典稳定性判据和量子基态稳定性的保真度处理是完全符合的。这个区域包括了一些不同寻常的区域:共振频率下的弱撞击区域以及远离共振频率的强撞击区域。当场参数在稳定性区域时,离子的波包串在Lamb-Dicke区域内持续振荡。然而当参数在不稳定区域时,它们会坍塌并远离Lamb-Dicke区域,这将会导致系统从线性到非线性的过渡。与此同时,我们还发现激光撞击使得精确解发生相跳变。这就导致了动量...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
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英文摘要
第一章 绪论
    1.1 冷离子物理简介
        1.1.1 离子的囚禁
        1.1.2 离子的冷却
    1.2 激光与离子相互作用中常用的近似
        1.2.1 两能级近似
        1.2.2 旋波近似
        1.2.3 Lamb-Dicke近似
    1.3 驱动光晶格系统
    1.4 囚禁离子特殊量子态的制备
        1.4.1 相干态的制备
        1.4.2 压缩态的制备
        1.4.3 薛定谔猫态的制备
    1.5 量子计算
        1.5.1 量子比特
        1.5.2 量子逻辑门
        1.5.3 离子阱中实现量子逻辑门
        1.5.4 拓扑量子计算
    1.6 本文选题与主要研究内容
第二章 控制单个受击二能级离子在Lamb-Dicke区域的不稳定性与相跳变
    2.1 引言
    2.2 单个二能级原子在Lamb-Dicke区域的精确解
    2.3 控制不稳定性及相跳变
        2.3.1 经典和量子对应的稳定性参数区域
        2.3.2 控制物理量的不稳定性和相跳变
    2.4 超快布居转移和纠缠产生
        2.4.1 超快布居转移
        2.4.2 几率与稳定性程度的关系
    2.5 本章小结
第三章 控制新奇的非阿贝尔准粒子的简并薛定谔猫态
    3.1 引言
    3.2 非阿贝尔准粒子的简并的薛定谔猫态
    3.3 通过一个δ脉冲序列来控制非阿贝尔态之间的跃迁
    3.4 本章小结
第四章 基于囚禁离子的快速两量子比特相位门
    4.1 引言
    4.2 系统的精确解
    4.3 态相关力的设计
    4.4 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 全文总结
    5.2 本学位论文创新点
    5.3 后续工作展望
参考文献
致谢
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本文编号：3830390