【摘要】：雖然現(xiàn)在傳統(tǒng)電子計(jì)算設(shè)備的計(jì)算能力每年仍在不斷提升,但在摩爾定律下每十八個(gè)月計(jì)算機(jī)晶體管密集程度翻一番,計(jì)算速度也隨之翻一番的預(yù)期,已經(jīng)越來(lái)越難以實(shí)現(xiàn)。而近幾十年以來(lái),量子計(jì)算機(jī)和量子信息學(xué)的快速發(fā)展,為信息時(shí)代打開(kāi)了一扇嶄新的大門,受到了世界各國(guó)、各機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注。在物理上實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)與量子信息的關(guān)鍵在于尋找一個(gè)合適的物理系統(tǒng)作為支撐,并在這一物理系統(tǒng)下要求能夠?qū)崿F(xiàn)各種的量子邏輯門。腔量子電動(dòng)力學(xué)方案作為一種較為合適的物理系統(tǒng),其主要思想是將原子束縛在高品質(zhì)的腔中,并將量子信息編碼在原子的能態(tài)上,光腔則用于量子信息的傳輸。因此本文主要研究了一個(gè)基于Λ型三能級(jí)原子與一個(gè)雙模腔場(chǎng)所構(gòu)成系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,以及在此系統(tǒng)下對(duì)實(shí)現(xiàn)量子邏輯門方法的探究。本文主要內(nèi)容包括:第一章簡(jiǎn)要闡述量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,以及對(duì)量子計(jì)算機(jī)的基本概念和基本理論知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。第二章研究了由一個(gè)Λ型三能級(jí)原子和一個(gè)雙模腔場(chǎng)構(gòu)成的量子系統(tǒng),在僅考慮1個(gè)激發(fā)態(tài)的情況下,通過(guò)對(duì)原子、腔模1、腔模2被激發(fā)概率的計(jì)算,以及對(duì)原子馮諾依曼熵的計(jì)算,直觀的體現(xiàn)出了這個(gè)系統(tǒng)量子態(tài)之間相互作用變換的過(guò)程。討論了原子與腔模的耦合強(qiáng)度和失諧系數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的糾纏動(dòng)力學(xué)特性的影響,并探討了原子熵隨時(shí)間演化的周期性問(wèn)題,其耦合系數(shù)影響著原子糾纏度的變換頻率,呈現(xiàn)出正相關(guān)性,而影響原子糾纏度大小的則是失諧系數(shù),呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性。第三章通過(guò)構(gòu)建單個(gè)Λ型三能級(jí)原子和兩個(gè)超導(dǎo)諧振器之間相互耦合的模型;給出了實(shí)現(xiàn)控制Z門(Controlled-Z)的四種操作方案和實(shí)現(xiàn)交換門(Swap)的兩種操作方案;同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)控制Z門的第一種操作方案進(jìn)行了保真度的數(shù)值模擬仿真。結(jié)果表明:通過(guò)20.83ns的運(yùn)行時(shí)間,其保真度為96.67%,而衰減率、弛豫速率和移相比率的增加會(huì)降低系統(tǒng)的保真度,而耦合強(qiáng)度的增加會(huì)減少系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間,從而減小衰減參數(shù)的影響,提高系統(tǒng)的保真度。第四章對(duì)本論文的研究工作進(jìn)行總結(jié)和展望。
【學(xué)位授予單位】：吉首大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP38
【圖文】：

第 1 章 緒論改變。 被稱之為相位移動(dòng)操作，其作用是通過(guò)幺正變換的符號(hào)翻轉(zhuǎn)成 1。ate 有時(shí)被描述成非門的平方根門，其作用是將( )0 + 1 / 2態(tài)上，同樣也將 1 態(tài)變換到 0 態(tài)和，Hadamard Gate 是量子邏輯門中最常用的邏輯時(shí)，利用布洛赫球?qū)?Hadamard Gate 的操作描述

分別對(duì)比圖2.2、2.3（a）、（b）和（c）的右圖，也就是在耦合系數(shù)相等的情況下，發(fā)現(xiàn)原子處于激發(fā)態(tài) 的振幅會(huì)隨著失諧系數(shù)的增加而減��；同樣對(duì)比圖 2.2、圖 2.3 的右圖，在小失諧的情況下，激發(fā)態(tài) 同樣為六個(gè)周期的時(shí)間分別為 2、0.4、0.2，而在大

第 2 章 Λ型三能級(jí)原子與一個(gè)雙模腔場(chǎng)的糾纏動(dòng)力學(xué)特性失諧的情況下六個(gè)周期的時(shí)間則分別為 0.5、0.35、0.2，其周期的變化范圍明顯減��；這表明隨著失諧系數(shù)的不斷增大，耦合系數(shù)對(duì)激發(fā)態(tài)振幅影響將越加明顯，對(duì)激發(fā)態(tài)周期的影響則越不明顯，這是由于大失諧的存在，使得原子與腔模將發(fā)生非共振相互作用。對(duì)比圖 2.2（a）和圖 2.3（a），在相同的耦合系數(shù)下，失諧量變大，處于基態(tài) 1 、 2 的演化周期明顯增加，呈正相關(guān)；對(duì)比圖 2.3 的左圖，在大失諧情況下，其基態(tài) 、 的演化周期隨著耦合系數(shù)的增大而演化周期隨之減小，呈負(fù)相關(guān)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 張蕾;強(qiáng)穩(wěn)朝;;利用V-型三能級(jí)原子與雙模腔場(chǎng)雙光子大失諧相互作用制備W糾纏態(tài)[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2015年04期

2 盧道明;邱昌東;;原子與雙模腔相互作用系統(tǒng)中的糾纏特性[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2013年12期

3 周正威;陳巍;孫方穩(wěn);項(xiàng)國(guó)勇;李傳鋒;;量子信息技術(shù)縱覽[J];科學(xué)通報(bào);2012年17期

4 彭俊;鄔云文;李小娟;;腔QED中利用超導(dǎo)量子干涉儀實(shí)現(xiàn)Toffoli門[J];光子學(xué)報(bào);2011年03期

5 周正威;涂濤;龔明;李傳鋒;胡勇;楊勇;郭光燦;;量子計(jì)算的進(jìn)展和展望[J];物理學(xué)進(jìn)展;2009年02期

6 鄭小虎,史守華,曹卓良;雙模糾纏相干光場(chǎng)與V型三能級(jí)原子相互作用系統(tǒng)的光子統(tǒng)計(jì)性質(zhì)[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2005年02期

7 薛飛,杜江峰,周先意,韓榮典;量子計(jì)算的物理實(shí)現(xiàn)[J];物理;2004年10期

本文編號(hào)：2800813