【摘要】：Deutsch于1985年提出量子計算機的概念,這使得量子信息處理成為一門新興的學(xué)科。由于量子計算機的信息處理遠遠優(yōu)于經(jīng)典計算機的信息處理,各個領(lǐng)域  不只是物理學(xué)  的研究人員紛紛投入到該領(lǐng)域的研究中,這也使得量子信息處理在提出到現(xiàn)在不到三十多年的時間里有了飛速的發(fā)展。電路量子電動力學(xué)系統(tǒng)(電路QED)由超導(dǎo)量子比特和微波諧振腔組成,它是能夠展現(xiàn)出量子行為的宏觀系統(tǒng)。相比于其他量子系統(tǒng),它們有易于集成、容易調(diào)控等優(yōu)點,超導(dǎo)量子比特的相干時間在近幾年來也有了很大的提高,這使得我們能夠利用它來實現(xiàn)更為復(fù)雜的量子算法和量子模擬。電路QED系統(tǒng)被認為是能夠?qū)崿F(xiàn)通用量子計算機的量子系統(tǒng)之一。量子行走是經(jīng)典隨機行走的量子擴展,在量子計算、量子算法等量子信息處理領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用�；诹孔有凶叩乃惴�,相較于經(jīng)典算法有很大程度的加速。除了在量子信息處理方面的重要作用,量子行走還能夠模擬許多復(fù)雜系統(tǒng)的動力學(xué)過程,如光合作用、量子擴散、電擊穿等現(xiàn)象。在過去的研究中,量子行走已經(jīng)在許多物理系統(tǒng)中實現(xiàn)。在此論文中,我們將基于電路QED系統(tǒng)提出一個有效的方案,實現(xiàn)一維離散時間量子行走。行走步數(shù)達到N步,我們只需要N+1個qutrit和N和輔助諧振腔,大大節(jié)省了所需的資源。同時,我們使用了共振的方法,這使得所需的操作時間很短。最后,我們基于現(xiàn)在電路QED技術(shù)的發(fā)展對該方案進行了數(shù)值模擬,行走步數(shù)達到20步時,實驗?zāi)M結(jié)果與理論仍能保持較高相似度(保真度～0.95)。這為實驗上實現(xiàn)較大步數(shù)的量子行走提供了有效的實現(xiàn)方案,有助于實驗上對量子行走更深入的研究,進一步促進量子模擬和量子計算的發(fā)展。本篇論文分為以下幾個章節(jié)。第一章簡單介紹了量子信息發(fā)展概況;第二章主要介紹了電路QED系統(tǒng)基礎(chǔ)知識  超導(dǎo)量子比特、超導(dǎo)諧振腔,以及兩個基本模型,拉比模型和JC模型,是第四章方案的基礎(chǔ);第三章主要介紹了量子行走的概念及應(yīng)用;第四章主要介紹了量子行走在電路QED系統(tǒng)中的實現(xiàn)方案以及方案的實驗可行性分析;第五章對整篇論文做了總結(jié)與展望。
【學(xué)位授予單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O413.2

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