在腔QED中實現(xiàn)多量子比特信息的處理.pdf

1、量子信息學是量子力學和信息科學結(jié)合的產(chǎn)物，它主要是利用微觀粒子作為載體，憑借量子力學所特有的一些性質(zhì)可以解決許多經(jīng)典信息所不能夠完成的信息處理功能，充分顯示了經(jīng)典信息科學所無法比擬的優(yōu)勢。量子信息學主要包括量子通信和量子計算兩個部分，量子通信是量子信息學的重要分支，包括量子隱形傳送、量子密集編碼、量子秘密分享等。 在量子信息的研究中，需要對量子信息進行處理，那么量子硬件必不可少。已經(jīng)提出的方案中，腔量子電動力學(腔QED)方案是

2、其中之一。目前在量子信息處理的過程中，兩大主要障礙是量子態(tài)的消相干問題和聯(lián)合Bell態(tài)測量的實驗實現(xiàn)問題。這兩個問題在腔QED方案中都得到了很好的解決。正因為腔QED方案的這一優(yōu)勢，使其成為最有前景的量子硬件設計方案之一。 本文將進一步研究腔QED技術(shù)在量子信息處理中的應用。當然，我們的目光主要集中在對多量子比特信息的處理上，主要研究多體糾纏態(tài)的制備方法和對多量子比特信息的處理，我們的研究主要取得了以下幾項成果： 1．用

3、不同的腔QED系統(tǒng)制備了多粒子糾纏態(tài) 1)基于原子和腔場的大失諧相互作用，我們提出了制備多原子糾纏態(tài)的方案，同樣我們的方案也可以推廣到傳送N原子的情況。由于本方案中，原子的躍遷頻率和腔場頻率是大失諧的，因此，可以有效克服光場消相干影響，而且在原子通過腔的過程中，腔場只是虛激發(fā)，不需要在原子和腔之間傳遞量子信息，這樣對腔的品質(zhì)因子的要求大大的降低了。 2)同樣是原子和腔場非共振的情況，然而我們附加了一個特定頻率的經(jīng)典場作為

4、驅(qū)動，這樣也可以得到多原子糾纏態(tài)。而且這個方案也可以推廣到N個原子的情況。這個方案的優(yōu)勢就在于它對原子的初態(tài)沒有什么要求，而且操作起來也很簡單。 2．利用腔QED技術(shù)實現(xiàn)了兩原子任意態(tài)的隱型傳送；提出了基于原子和腔場的大失諧相互作用傳送未知兩原子任意態(tài)的方案。我們的方案可以用單原子測量取代原本復雜且難以實現(xiàn)的聯(lián)合Bell態(tài)測量；在原子通過腔的過程中，腔場只是虛激發(fā)，不需要在原子和腔場之間傳遞量子信息，這樣可以有效地克服光場消相干影