量子相位門的腔QED方案實現(xiàn)研究.pdf

1、量子計算機的物理實現(xiàn)是量子計算科學的關鍵，因此，尋找合適的物理系統(tǒng)實現(xiàn)量子計算機的意義顯而易見．T．Sleator等人證明：任何幺正量子操作都可分解為一系列的單比特的旋轉操作和控制非(CNOT)門的操作，而CNOT門的操作又可分解為單比特的旋轉操作和條件量子相位門的操作．因此，尋找合適的物理系統(tǒng)實現(xiàn)量子計算機就約化為尋找合適的物理系統(tǒng)實現(xiàn)二比特條件量子相位門． 條件量子相位門的腔QED方案的主要思想是將俘獲的原子約束在高品質腔中

2、，把量子信息儲存在原子能態(tài)上，囚禁的原子作為量子寄存器(quatlturn register)，光腔用于量子信息的傳輸；但在本文中，采用了將原子射入腔中、只用腔的FOCK態(tài)或者同時用腔的FOCK態(tài)和原子的能級狀態(tài)承載量子信息的思想設計條件量子相位門．經(jīng)過研究，得出了幾個操作簡單、技術上較容易實現(xiàn)且保真度非常高的量子相位門的腔QED方案；另外，還結合腔QED和囚禁離子的理論和技術，研究了不受Lamb-Dicke極限限制的量子腔內囚禁離子的

3、條件量子相位門方案．提出的幾個方案在實驗上都有可能實現(xiàn)，為量子信息處理和量子計算研究的實驗工作者提供了非常有意義的參考方案。 本文主要內容包括： 1、量子計算機的基本概念和基本理論簡介。 2、腔量子電動力學基本理論簡介。 3、基于Λ型三能級原子為量子數(shù)據(jù)總線的雙模光場的條件量子相位門的實現(xiàn)方案研究。方案中采用了“雙模小失諧”和“雙模平衡耦合“的技術；分析討論了方案在實驗上的可行性，并對邏輯門的保真度進行

4、了計算，結果表明：方案的保真度非常高，實驗上完全可以實現(xiàn)。 4、基于級聯(lián)型三能級原子做量子數(shù)據(jù)總線的雙模光場的條件量子相位門的實現(xiàn)方案研究．方案中采用了“雙模近平衡耦合”和“絕熱技術”等．這些技術的綜合運用使得本方案比同類方案具有更高的保真度． 5、基于耗散條件下原子比特和腔模比特間的條件量子相位門的實現(xiàn)方案研究．級聯(lián)型四能級原子的二個亞穩(wěn)態(tài)做控制比特，量子腔模的二個FOCK態(tài)為目標比特，利用級聯(lián)型四能級原子的二個激