幾何量子計算和自旋電子學.pdf

1、近來量子計算的研究逐漸成了一個熱門課題。任何量子計算都要解決量子計算面臨的容錯、量子門的退相干以及如何制備高信度的量子門等問題。最近一些文獻提出單純用幾何相來實現(xiàn)各種量子門的幾何量子計算方案，其基本思路是考慮到僅與幾何相的立體角有關(guān)的幾何相位不依賴于演化的速率，所以期望用幾何相構(gòu)造的量子門是高信度的量子門，而高信度的量子門的實現(xiàn)對提高量子計算容錯性能的價值是勿庸置疑的。 然而，學術(shù)界對幾何相量子門是否真具有特殊的抗?jié)q落能力，目前

2、仍存在很大的爭議。有研究表明，相對于Berry動力學相，幾何相的失真小于動力學相的失真。其結(jié)果顯示相對于絕熱動力學相，Berry幾何相對漲落不敏感。而對取消了絕熱近似的非絕熱量子計算方案，也有文獻認為非絕熱的A-A幾何相并無特殊的抗?jié)q落能力。 本論文不討論量子門的糾錯、退相干等棘手問題，著重研究幾何量子門的抵抗外場隨機漲落的能力。用控制外場的隨機漲落研究幾何量子門的信度問題的數(shù)值結(jié)果表明，相對于對應的動力學相，無論Berry相或

3、A-A幾何相位相均無抗?jié)q落優(yōu)勢。此結(jié)果質(zhì)疑單純消除動力學相位實現(xiàn)幾何量子計算的價值，而Berry位相(幾何相位，動力學相位)的抗?jié)q落能力要遠強于AA位相，可視為由絕熱近似導致這種差別。此外本文還驗證了利用正交態(tài)方案構(gòu)造的量子門具有很強的抗?jié)q落能力。 最后，本文還就自旋電子學領(lǐng)域的一些問題做了相關(guān)探討。自旋電子學是一門磁學和微電子學相交叉的新興學科，是當前凝聚態(tài)物理的熱點領(lǐng)域之一。本文主要分析在考慮雜質(zhì)散射的情況下，求解具有Ras