光子晶體腔作為光通訊的核心器件,近年來成了人們研究的熱點之一。本文主要利用絕熱條件,基于原子與光子晶體腔耦合系統(tǒng),提出了實現(xiàn)量子態(tài)傳輸、相位門以及三維糾纏態(tài)制備的方案,具體工作如下:1、研究了一維光子晶體腔鏈中任意兩節(jié)點間實現(xiàn)量子態(tài)傳輸?shù)膯栴},并拓展到二維光子晶體腔。在絕熱條件下,利用原子和光子晶體腔鏈耦合模型的暗態(tài),可實現(xiàn)一維光子晶體耦合腔鏈中兩個腔之間量子態(tài)的傳輸。在量子態(tài)傳輸?shù)倪^程中若原子與腔的耦合強度足夠大,則腔的激發(fā)態(tài)的布居數(shù)可以忽略。并討論了腔鏈的長度、初態(tài)的制備、腔的衰減、原子與腔的耦合強度等對量子態(tài)傳輸保真度的影響。方案有助于實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò),為多量子比特操縱提供理論基礎(chǔ)。2、提出了一維光子晶體腔鏈中量子可控相位門實現(xiàn)的方案。該方案可以在任意長距離的奇數(shù)腔內(nèi)進(jìn)行量子相位門操作,系統(tǒng)具有很高的保真度。兩比特原子相位門的條件相移既不依賴本征能量的動力學(xué)相位,也不是由演化過程中的Berry相產(chǎn)生的,它來源于暗態(tài)本身的演變。3、研究了兩個五能級原子和單模光子晶體腔場耦合時暗態(tài)的具體形式和三維糾纏態(tài)的制備。發(fā)現(xiàn)在暗態(tài)的條件下,原子總是處于基態(tài),腔的激發(fā)態(tài)在一定的條件下可以被忽略,在這個基礎(chǔ)上,本方案可以不考慮原子的自發(fā)輻射和光子晶體腔的耗散。
【學(xué)位單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O734;O413
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 量子信息簡介
    1.2 光子晶體腔
    1.3 本文內(nèi)容安排
第2章 基本理論
    2.1 量子比特
    2.2 量子糾纏態(tài)
    2.3 泡利算子
    2.4 純態(tài)和混合態(tài)
    2.5 Jaynes-Cummings模型
第3章 基于光子晶體腔的量子態(tài)傳輸
    3.1 引言
    3.2 一維光子晶體腔
        3.2.1 理論模型及推導(dǎo)
        3.2.2 量子態(tài)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)
        3.2.3 保真度
    3.3 二維光子晶體腔
        3.3.1 理論模型及推導(dǎo)
        3.3.2 量子態(tài)傳輸
        3.3.3 二維光子晶體腔拓展
    3.4 二維腔-光纖-腔系統(tǒng)
        3.4.1 理論模型及推導(dǎo)
        3.4.2 量子態(tài)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于一維光子晶體腔鏈的相位門的實現(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 理論模型及推導(dǎo)
    4.3 量子相位門的實現(xiàn)
    4.4 保真度
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于光子晶體腔的最大糾纏態(tài)的制備
    5.1 引言
    5.2 理論模型及推導(dǎo)
    5.3 最大糾纏態(tài)的制備
    5.4 保真度
    5.5 本章小節(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄

【參考文獻(xiàn)】

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1 ;Long-range adiabatic quantum state transfer through a linear array of quantum dots[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2012年09期

2 吳韜;何娟;倪致祥;;基于SQUIDs和腔場相互作用傳送量子信息的方案(英文)[J];原子與分子物理學(xué)報;2009年03期

3 向少華,宋克慧;用腔場QED技術(shù)實現(xiàn)量子信息轉(zhuǎn)移[J];物理學(xué)報;2005年03期

本文編號：2871988