多量子比特相位門(mén)和相位測(cè)量的研究

1、分類(lèi)號(hào) 密級(jí) UDC 編號(hào) 碩 士 學(xué) 位 論 文 多量子比特相位門(mén)和相位測(cè)量的研究 學(xué) 位 申 請(qǐng) 人： 尤林武 指 導(dǎo) 教 師： 夏立新 學(xué) 科 專(zhuān) 業(yè)： 業(yè)： 凝聚態(tài)物理

2、 學(xué) 位 類(lèi) 別： 別： 理學(xué) 2012 年 4 月 摘 要 I 論文題目： 論文題目： 多量子比特相位門(mén)和相位測(cè)量的研究 多量子比特相位門(mén)和相位測(cè)量的研究 專(zhuān) 業(yè)： 業(yè)： 凝聚態(tài)物理 凝聚態(tài)物理 研 究 生： 生： 尤林武 尤林武 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)教師

3、： 夏立新 夏立新 摘 要 作為量子計(jì)算的重要組成部分，多量子比特相位門(mén)的構(gòu)建對(duì)量子信息的處理具有非常重要的意義。人工原子與場(chǎng)的相互作用具有和自然原子相同的物理特性，利用其遠(yuǎn)大于自然原子的可控性，我們可以實(shí)現(xiàn)性能更加強(qiáng)大的多比特量子門(mén)。利用先進(jìn)的相位探測(cè)方法，可以使量子信息的處理更加迅速準(zhǔn)確。因此，多量子比特相位門(mén)的構(gòu)建和相位測(cè)量的研究就顯得非常重要。 本文提出了一個(gè)在腔中利用

4、有循環(huán)躍遷的人工原子構(gòu)建多量子比特相位門(mén)和一個(gè)使用多次穿過(guò)的超穩(wěn)干涉儀提高相位測(cè)量精度的方案。 首先，本文介紹了要實(shí)現(xiàn)的多量子比特相位門(mén)的兩種模型，一種是單量子比特同時(shí)控制多個(gè)目標(biāo)量子比特，另一種是多個(gè)控制量子比特控制同一個(gè)目標(biāo)量子比特。 其次，對(duì)有循環(huán)躍遷的四能級(jí)超導(dǎo)人工原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，基于非傳統(tǒng)幾何相移, 我們提出在腔中利用有循環(huán)躍遷的兩個(gè)四能級(jí)超導(dǎo)人工原子來(lái)實(shí)現(xiàn)非傳統(tǒng)幾何相位門(mén)。 接著，我們提出了實(shí)現(xiàn)多比特量子門(mén)的方案。在該方

5、案中，我們對(duì)單量子位控制多個(gè)目標(biāo)量子位的控制機(jī)制和操作過(guò)程做了詳細(xì)的說(shuō)明，并就操作時(shí)間與準(zhǔn)一維共平面波導(dǎo)諧振器上六比特超導(dǎo)量子系統(tǒng)進(jìn)行了比較。 最后，我們提出了一個(gè)利用多次穿過(guò)的超穩(wěn)干涉儀來(lái)提高測(cè)量精度的方法。 本論文表明：基于腔中有循環(huán)躍遷的兩個(gè)四能級(jí)人工原子的多量子比特相位門(mén)，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，縮短了操作時(shí)間；在一定條件下，人工原子與腔模場(chǎng)退糾纏，邏輯門(mén)操作不受原子自發(fā)輻射和腔模場(chǎng)衰減的影響；在使用相同光子數(shù)的情況下，采用多次穿過(guò)的方