量子糾纏態(tài)的制備和邏輯門(mén)的探究.pdf

1、量子信息學(xué)主要包括量子通信和量子計(jì)算兩個(gè)部分,量子信息學(xué)是量子力學(xué)和信息科學(xué)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(xué)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(xué)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。量子通信是量子信息學(xué)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(duì)量子信息進(jìn)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(dòng)力學(xué)(腔QED)方案是其中之一。

2、目前在量子信息處理的過(guò)程中,兩大主要障礙是量子態(tài)的消相干問(wèn)題和聯(lián)合Bell態(tài)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題在腔QED方案中都得到了很好的解決。正因?yàn)榍籕ED方案的這一優(yōu)勢(shì),使其成為最有前景的量子硬件設(shè)計(jì)方案之一。
　　本文主要集中在對(duì)多量子比特信息的處理上,和對(duì)多量子比特信息的處理,主要研究多體糾纏cluster態(tài)的制備方法和量子門(mén)的實(shí)現(xiàn)。我們的研究主要取得了以下幾項(xiàng)成果:
　　1.在腔波導(dǎo)系統(tǒng)中,基于偶極感應(yīng)透明度對(duì)偶極子

3、的奇偶測(cè)量一步制備四比特糾纏cluster態(tài)。我們將使用偶宇稱光探測(cè)器Deven和奇宇稱光探測(cè)器Dodd通過(guò)探測(cè)波導(dǎo)中的光場(chǎng)來(lái)檢查空間分離的偶極子奇偶性,即看它們是相同(偶宇稱性)還是不同(奇宇稱性),制備四比特的糾纏cluster態(tài)。初始糾纏態(tài)不會(huì)被破壞,這個(gè)方案不像其它的一些方案,需要比特和腔腸相互作用,然后選擇合適的時(shí)間而獲得糾纏態(tài),因此它對(duì)消相干不敏感。
　　2.提出一個(gè)非常簡(jiǎn)單的產(chǎn)生N比特糾纏cluster態(tài)的方案。這個(gè)

4、方案是由兩個(gè)三能級(jí)原子和一個(gè)非共振腔同時(shí)加經(jīng)典場(chǎng)共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在作用過(guò)程中腔場(chǎng)一直處于虛激發(fā),不需要在原子和腔場(chǎng)之間傳送量子信息。
　　3.提出利用一個(gè)離子阱的兩個(gè)振動(dòng)模作為兩比特,一步產(chǎn)生量子控制相位門(mén)的方案。該方案外加一個(gè)合適的可調(diào)激光激發(fā),通過(guò)離子態(tài)耦合兩個(gè)振動(dòng)自由度。關(guān)于使用離子阱實(shí)現(xiàn)邏輯門(mén)的方案主要集中在一維離子阱的情況,我們的方案消除了使用兩個(gè)離子阱作為兩比特的復(fù)雜性。假如離子被限制在兩維調(diào)諧勢(shì),那么它的中心的主要