發(fā)布時(shí)間：2018-04-01 12:13

  本文選題：量子相干調(diào)控　切入點(diǎn)：單電子　出處：《西南交通大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：量子相干調(diào)控在過去的幾十年引起了廣泛關(guān)注,并取得了許多顯著的研究成果,特別是在量子信息處理領(lǐng)域,量子相干調(diào)控是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算,量子保密通信的重要手段。量子相干調(diào)控的核心思想是通過改變外界條件,如電場、磁場,將量子系統(tǒng)從初始態(tài)激發(fā)到目標(biāo)態(tài)上。一般而言,實(shí)現(xiàn)這種對微觀物質(zhì)的控制包括兩種方法,一種是對控制場弛豫時(shí)間相當(dāng)敏感的精確控制方法,如拉比振蕩；而另一種是對弛豫時(shí)間不敏感的布居數(shù)演化絕熱路徑方法,如受激拉曼絕熱過程。本文將通過對現(xiàn)行物理系統(tǒng)(運(yùn)動量子點(diǎn)、液氦表面電子、超導(dǎo)約瑟夫森節(jié)、原子與腔相互作用系統(tǒng))的研究,利用量子調(diào)控的基本方法研究量子計(jì)算基本邏輯門的操作,并且制備量子保密通信所必備的單光子源,研究內(nèi)容主要如下：在第二章,我們研究了表面聲波輸運(yùn)單個(gè)電子的運(yùn)動過程,當(dāng)表面聲波的波長與其準(zhǔn)一維運(yùn)動通道的長度相近時(shí),表面聲波束縛單個(gè)電子而勢阱可以看成是一個(gè)運(yùn)動量子點(diǎn),而處于其勢阱中的電子具有量子化能級。我們提出利用運(yùn)動量子點(diǎn)最低兩個(gè)能級來編碼量子比特,從而實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。對于單量子比特邏輯門操作,我們通過精確控制靜電場的勢能,使電子在最低兩個(gè)能級之間產(chǎn)生拉比振蕩,從而實(shí)現(xiàn)布居數(shù)的反轉(zhuǎn)。對于兩量子比特,我們通過在不同準(zhǔn)一維通道中鄰近運(yùn)動量子點(diǎn)之間的庫倫相互作用來實(shí)現(xiàn)基本的i-swap門操作。而對于量子信息的讀出,我們可以利用實(shí)驗(yàn)上首次觀測單電子隧穿效應(yīng)的方案來實(shí)現(xiàn)。在第三章,我們研究了液氦表面電子的束縛過程,提出用Stark啁啾絕熱過程實(shí)現(xiàn)液氦表面電子的量子相干調(diào)控。不同于Planzman等人提出的用精確控制外場弛豫時(shí)間的方法實(shí)現(xiàn)量子邏輯門的操作,Stark啁啾絕熱過程在實(shí)現(xiàn)量子邏輯門操作中,對外場弛豫時(shí)間并不敏感,并且能更有效地實(shí)現(xiàn)布居數(shù)的完全反轉(zhuǎn)。我們同樣用電子在束縛勢中的最低兩個(gè)能級編碼量子比特,并且利用電子之間的庫倫相互作用實(shí)現(xiàn)了基本的i-swap門。一般Stark啁啾絕熱過程的實(shí)現(xiàn)需要在絕熱條件限制下才能實(shí)現(xiàn),但是在一定的控制場下,我們研究了在絕熱條件違背的情況下,Stark啁啾非絕熱過程同樣能實(shí)現(xiàn)量子邏輯門的基本操作。在第四章,我們研究了耗散對量子相干調(diào)控的影響。以Stark啁啾絕熱過程實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)約瑟夫森節(jié)的基本量子邏輯門操作為例,我們研究了實(shí)際存在的耗散效應(yīng)是怎樣影響Stark啁啾絕熱過程的調(diào)控效率。在系統(tǒng)與環(huán)境弱耦合的情況下,Stark啁啾絕熱過程依然可以有效實(shí)現(xiàn)量子邏輯門操作,絕熱路徑之間的躍遷效應(yīng)對邏輯門操作的影響很小。但是在強(qiáng)耦合情況下,系統(tǒng)布居數(shù)的演化將受到嚴(yán)重破壞。在第五章,我們研究了原子與單模腔相互作用產(chǎn)生單光子的過程,與利用原子自發(fā)輻射和拉比振蕩的方法不同,我們提出用絕熱捷徑方法有效控制系統(tǒng)布居數(shù)的完全反轉(zhuǎn)。通過引入一個(gè)輔助控制哈密頓量,在原有受激拉曼絕熱過程的基礎(chǔ)上,我們有效實(shí)現(xiàn)了單光子Fock態(tài)的制備。并且研究了耗散對絕熱捷徑的影響,我們的結(jié)果顯示絕熱捷徑具有很強(qiáng)的抗噪能力。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O413;TN918

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 汪仲清;段昌奎;安廣雷;;囚禁離子的非線性Jaynes-Cummings模型及其布居數(shù)反轉(zhuǎn)演化[J];物理學(xué)報(bào);2006年07期

2 張保社;;由耦合系數(shù)控制的原子布居數(shù)演化[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2007年08期

3 畢冬艷;;一個(gè)特殊模型中的相干布居俘獲[J];物理學(xué)報(bào);2008年08期

4 張利軍;趙興波;徐忠孝;武躍龍;李淑靜;王海;;冷卻光泵浦效應(yīng)對原子布居數(shù)分布影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];山西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

5 李劍;;非線性囚禁離子模型中布居數(shù)反轉(zhuǎn)演化[J];量子電子學(xué)報(bào);2013年04期

6 李鯁穎,鄔學(xué)文;粉末樣品中自旋3/2核體系中心躍遷的布居數(shù)反轉(zhuǎn)[J];波譜學(xué)雜志;1990年01期

7 寧西京,景春陽,林福成;利用布居囚禁態(tài)實(shí)現(xiàn)高效率布居轉(zhuǎn)移[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1996年08期

8 鄒勝利,劉傳樸,郭敬忠,顧月姝,李學(xué)初,徐大東;計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在研究傳能反應(yīng)產(chǎn)物振動布居中的應(yīng)用[J];光譜學(xué)與光譜分析;1998年06期

9 吳艷;趙永明;周艷薇;;激光誘導(dǎo)原子布居數(shù)轉(zhuǎn)移的探討[J];湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào);2007年01期

10 周艷微,葉存云,林強(qiáng),王育竹;基于絕熱快速通道控制原子布居數(shù)及其相干性的研究[J];物理學(xué)報(bào);2005年06期

相關(guān)會議論文 前6條

1 周艷微;葉存云;林強(qiáng);;用絕熱快速通道控制原子的布居數(shù)和相干性[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學(xué)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)大會論文集[C];2004年

2 李鯁穎;楊根金;鄔學(xué)文;;粉末樣品中I=3/2體系中心躍遷的回波與布居數(shù)反轉(zhuǎn)[A];第五屆全國波譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];1988年

3 吳其俊;祖莉莉;;氮?dú)饷}沖放電光譜強(qiáng)度受真空壓力的影響[A];第十六屆全國分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

4 王謹(jǐn);詹明生;;基于相干布居數(shù)囚禁的冷原子鐘[A];2005年全國時(shí)間頻率學(xué)術(shù)交流會文集[C];2005年

5 吳爭平;王明雪;羅莎;李潔;陳啟元;;Ti,Al改性NaAIH_4的放氫行為及其微觀機(jī)制研究[A];2012年全國冶金物理化學(xué)學(xué)術(shù)會議專輯（上冊）[C];2012年

6 吳爭平;陳啟元;尹周瀾;李潔;;不同晶型氫氧化鋁的反應(yīng)活性與微觀鍵力分析[A];2008年全國濕法冶金學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 黃澤霞;量子態(tài)布居數(shù)轉(zhuǎn)移最優(yōu)控制方法的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年

2 何軍;原子系統(tǒng)中的絕熱布居傳輸[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

3 汪毅;Hanle構(gòu)型下銣原子塞曼子能級相干布居數(shù)囚禁實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所）;2005年

4 李宜軒;固體核磁共振異核相關(guān)新脈沖的開發(fā)及同核相關(guān)數(shù)據(jù)處理新方法[D];華東師范大學(xué);2015年

5 楊靜;飛秒激光場中雙原子分子布居轉(zhuǎn)移和定向的量子調(diào)控[D];大連理工大學(xué);2012年

6 趙華;玻色—愛因斯坦凝聚中相位相干性及含時(shí)系統(tǒng)中布居局域化研究[D];山西大學(xué);2004年

7 石軒;單量子系統(tǒng)的相干電磁調(diào)控[D];西南交通大學(xué);2014年

8 高城;非局域熱動平衡等離子體的粒子布居和輻射性質(zhì)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

9 趙R汲，

本文編號：1695520