約瑟夫森結(jié)與腔場(chǎng)相互作用動(dòng)力學(xué)和量子信息處理.pdf

1、近年來(lái),對(duì)于介觀約瑟夫森結(jié)量子特性的研究引起了廣泛關(guān)注,極小尺寸的約瑟夫森結(jié)有著明顯的量子特性,如庫(kù)珀對(duì)遂穿的庫(kù)侖阻塞,宏觀量子遂穿,布洛赫振蕩,曾納隧道效應(yīng),可以用來(lái)解釋量子力學(xué)的一些基本原理.由約瑟夫森結(jié)組成的系統(tǒng)與原子一樣具有分立的能級(jí)和量子態(tài),它與電磁場(chǎng)相互作用時(shí)表現(xiàn)出與原子類似的性質(zhì).由于約瑟夫森的固態(tài)和可擴(kuò)展性特點(diǎn),促使它成為技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的焦點(diǎn).現(xiàn)在量子計(jì)算和量子信息科學(xué)是量子力學(xué)在應(yīng)用領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S的研究方向,人們一直試

2、圖尋找一些物理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和量子信息過程.介觀約瑟夫森結(jié)因其獨(dú)特的優(yōu)越性在眾多的系統(tǒng)中脫穎而出,成為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算和量子信息處理的首選物理系統(tǒng)之一.該文研究約瑟夫森結(jié)和腔場(chǎng)相互作用的量子動(dòng)力學(xué)行為,并研究利用此類相互作用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和量子信息處理的方法.該文包括五個(gè)部分,第一章緒論簡(jiǎn)單介紹約瑟夫森結(jié)的構(gòu)造、基本性質(zhì)以及國(guó)內(nèi)外對(duì)約瑟夫森器件的研究現(xiàn)狀.第二章研究利用約瑟夫森結(jié)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的新方案.利用微波與腔場(chǎng)控制兩個(gè)超導(dǎo)量

3、子干涉器制備了最大糾纏態(tài),實(shí)現(xiàn)了受控非門和交換門操作,并研究了在此類系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的方法.第三章研究超導(dǎo)量子干涉器與腔場(chǎng)相互作用過程中的糾纏特性,特別研究了此類系統(tǒng)的熱糾纏特性.首先我們討論在對(duì)稱情況下系統(tǒng)處于純態(tài)的糾纏特性,其糾纏隨時(shí)間作周期性振蕩,然后分析了兩體系統(tǒng)處于混合態(tài)的糾纏特性.發(fā)現(xiàn)通過改變溫度和外場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)量子糾纏操縱和控制.第四章研究連續(xù)變量情況下系統(tǒng)的量子動(dòng)力學(xué)行為,將超導(dǎo)量子相干裝置與電磁場(chǎng)都約化成線性諧振子.