超導量子干涉儀型量子比特實現(xiàn)與應用的研究.pdf

1、微觀粒子遵從量子力學的態(tài)疊加原理可以處在其本征態(tài)的任意線性疊加態(tài)上，因此以二能級微觀粒子為物理基礎的單個二進制量子比特可以同時存儲兩個數(shù)據(jù)信息。量子并行計算是通過幺正變換對量子比特上所有信息實施同時同樣操作的方法得到函數(shù)各個自變量對應的函數(shù)值的算法?；诹孔硬⑿杏嬎愕腉rove量子搜尋算法和Shor大數(shù)因數(shù)分解算法使得量子計算機能夠解決某些經(jīng)典計算機根本無法解決的問題。
　　 量子計算機的可能實現(xiàn)方案很多，超導量子比特是構建量子

2、計算機很有希望的物理體系之一。超導量子比特不僅彼此可以直接進行強耦合，而且具有便于操控和很好的抗干擾能力，所以超導量子比特成為當前量子信息與量子計算的研究熱點。超導量子比特是工作在特定條件而可以近似看作二能級體系超導量子干涉儀。然而，超導量子干涉儀的量子動力學方程一般找不到解析解，所以須采用數(shù)值解的方法來求其本征能譜和本征波函數(shù)。
　　 本文分別推導了量子干涉儀的經(jīng)典動力學方程及其量子化的量子動力學方程；并利用有限差分法求解了靜

3、磁場偏置和交變磁場偏置的超導量子干涉儀量子動力學方程的數(shù)值解。根據(jù)數(shù)值結果，超導量子干涉儀在選取合適的電壓或磁場偏置時最低的兩個能級是兼并的，可以看作簡單的二能級系統(tǒng)，因而可把體系哈密頓量簡化為自旋算符的函數(shù)。利用外場對超導量子比特的有效操控是實施超導量子計算的必要前提。本文討論了如何利用旋轉波近似、絕熱近似以及廣義旋轉波近似理論來描述超導量子比特與外場相互作用的規(guī)律，基于這一規(guī)律可對超導量子比特實施有效地操縱。本文在最后一部分提出了利