量子Rabi模型是描述光和物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)模型,在許多物理系統(tǒng)中都起著非常重要的作用。在本文中,我們提出了一種實(shí)驗(yàn)可行的理論方法,通過該方法在一個(gè)超導(dǎo)線路系統(tǒng)中模擬多量子比特Rabi模型。我們可以借助外部的橫縱驅(qū)動場得到描述多量子比特Rabi模型的哈密頓量。在模擬中我們會發(fā)現(xiàn),諧振腔的有效頻率和量子比特的有效能量都隨著外部驅(qū)動參數(shù)的變化而變化,這樣我們就可以通過調(diào)節(jié)驅(qū)動頻率和振幅使模擬系統(tǒng)處于更強(qiáng)的耦合區(qū)。通過數(shù)值模擬,我們探究了多量子比特系統(tǒng)在不同耦合強(qiáng)度下演化態(tài)保真度隨時(shí)間變化情況。模擬結(jié)果表明,該系統(tǒng)在一個(gè)大范圍的參數(shù)空間里都有很高的保真度。接下來,我們在模擬出的這個(gè)多量子比特Rabi模型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,分別探究了它在量子信息處理中的一些應(yīng)用。比如,我們得到了兩比特量子門,薛定諤貓態(tài),多量子比特GHZ態(tài)。其中,1.我們得到了一個(gè)具有最大糾纏能力的兩比特量子門,它與CNOT門局域等價(jià),并且即使在系統(tǒng)受到環(huán)境擾動時(shí),它也有較高的保真度。2.我們制備了薛定諤貓態(tài),研究了貓態(tài)的位移量隨參數(shù)和量子比特?cái)?shù)的變化情況。3.我們也研究了耗散對薛定諤貓態(tài)和GHZ態(tài)的影響,研究表明,無論系統(tǒng)是否受到環(huán)境的擾動,薛定諤貓態(tài)和多量子比特GHZ態(tài)都有很高的保真度。最后,我們用類似的方法模擬了在一個(gè)量子比特與雙模諧振腔相互作用的情況下系統(tǒng)的有效哈密頓量,通過調(diào)節(jié)外部控制場的頻率和振幅可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的耦合。借助該系統(tǒng),我們得到了介觀三體糾纏態(tài)和雙光子薛定諤貓態(tài)。
【學(xué)位單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O431.2

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本文編號：2811505