腔QED和电路QED中的纠缠态和量子逻辑门

发布时间：2021-04-14 13:42

　　作为物理学近三十年最为激动人心的学科之一,量子信息处理取得了令人惊讶的成绩。对单个原子、光子、电子的独立操作日趋成熟,对量子信息处理基本原理的验证性操作也已得到实现。量子信息处理极大的改变了信息处理的概念,给人们展现了一种将深刻改变生产和生活的技术前景,正在吸引着众多研究人员的热情。量子信息处理重要的两个基本元素是纠缠态和量子逻辑门,本论文主要研究了这两种基本元素在腔QED和电路QED系统中的物理实现,希望为这方面的研究提供理论上的支持。在超导比特与微波腔共振耦合的系统中,我们提出了一种实现超导比特三比特GHZ态和两比特相位门的方案。由于基于共振相互作用,方案所需时间较短。方案基于一种一个光子同时翻转两个比特的哈密顿,没有涉及任何的辅助粒子或辅助能级。并且在幺正演化下,方案可以1的保真度决定性的实现。这些研究为在微波腔中操纵超导比特实现纠缠态和逻辑门提供了一种新的方式。考虑腔模的泄露时,我们给出了方案成功概率和保真度的解析表达式,计算表明方案能以较高的成功概率和保真度实现。在超导比特与超导传输线耦合形成的电路QED系统中,我们提出了实现多比特GHZ态和W类态的方案。在干涉计型磁通比特与... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 量子信息科学基础
        1.2.1 量子纠缠的度量和典型的纠缠态
        1.2.2 量子逻辑门
    1.3 腔量子电动力学的相关原理
        1.3.1 原子-腔QED基本原理
        1.3.2 从原子-腔QED到电路QED
    1.4 研究的目的和意义
    1.5 本文研究的主要内容
第2章 超导比特中三比特GHZ态和两比特相位门的构造
    2.1 引言
    2.2 电荷比特的量子化
    2.3 磁通比特的量子化
    2.4 三比特GHZ态和两比特相位门的构造方案
    2.5 腔膜光子泄露对方案的影响
    2.6 本章小结
第3章 电路QED中多比特GHZ态和W类态的产生
    3.1 引言
    3.2 超导传输线振子的量子化
    3.3 多比特GHZ态和W类态的构造方案
        3.3.1 系统模型和有效哈密顿
        3.3.2 GHZ态和W类态的产生
    3.4 数值分析与讨论
    3.5 本章小结
第4章 非旋转波近似下的快速多比特相位门
    4.1 引言
    4.2 系统模型和有效哈密顿
        4.2.1 色散相互作用范围的有效哈密顿
        4.2.2 解耦合点的有效哈密顿量
    4.3 快速多比特相位门的构造
    4.4 数值分析与讨论
        4.4.1 保真度演化和退相干影响
        4.4.2 高斯型参数波动对保真度的影响
    4.5 本章小结
第5章 基于量子反馈控制的稳态Bell态制备
    5.1 引言
    5.2 基于量子跳跃反馈控制的纠缠稳态制备
    5.3 色散情形下的稳态纠缠产生
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
个人简历



本文编号：3137421