腔QED與超導(dǎo)比特耦合系統(tǒng)特性及應(yīng)用研究.pdf

1、最近幾十年來，量子力學(xué)和信息科學(xué)的發(fā)展為信息時(shí)代提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。新興起的量子計(jì)算和量子信息處理受到了世界各國的高度關(guān)注。目前提出的實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的眾多物理體系中，基于超導(dǎo)量子比特的腔QED方案被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)比較有希望的物理體系之一。實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵任務(wù)是要實(shí)現(xiàn)各種量子邏輯門，使得量子邏輯門的實(shí)現(xiàn)成為了科研者所關(guān)注的重要方面之一。因此，從這個(gè)角度出發(fā)，本文主要探討了多個(gè)腔耦合系統(tǒng)的動力學(xué)特性和單模腔場與超導(dǎo)比特耦合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2、邏輯門的方法。其主要內(nèi)容包括：
　　第一章介紹了幾種常見的量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方案的研究現(xiàn)狀、各種量子邏輯門的基本知識，介紹了腔QED與超導(dǎo)比特系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的研究歷史和研究現(xiàn)狀。
　　第二章研究了每個(gè)腔中含有一個(gè)兩能級比特的雙腔耦合系統(tǒng)的量子動力學(xué)特性。運(yùn)用拉普拉斯變換解出了系統(tǒng)的精確動力學(xué)解。在一般條件下，這個(gè)精確解表現(xiàn)的很復(fù)雜，沒有很好的反映系統(tǒng)的動力學(xué)特性。但是，在幾種極限條件下，我們得到了比較簡單的近似解。然而這些近似

3、解都很清晰的反映了系統(tǒng)在個(gè)條件下的動力學(xué)特性，體現(xiàn)了系統(tǒng)每部分之間的各種相互作用狀態(tài)，直觀的描述了系統(tǒng)量子態(tài)的變換過程。
　　第三章研究了腔QED中利用超導(dǎo)量子干涉儀實(shí)現(xiàn)量子邏輯門的方法。求出了超導(dǎo)比特與單模腔場耦合以及受到外加控制微波脈沖驅(qū)動的量子態(tài)演化關(guān)系式，設(shè)計(jì)了Toffoli門和控制相位門的實(shí)現(xiàn)方案。并且，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)參數(shù)分析了方案的實(shí)驗(yàn)可行性。
　　第四章研究了含有多個(gè)三能級量子比特的單模耦合腔系統(tǒng)，提出了兩種可