量子信息科學(xué),是一門融合了信息科學(xué)與物理科學(xué)的新興科學(xué)。顧名思義,就是利用量子特性實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生、發(fā)送、傳遞、接收、提取、識(shí)別、處理、控制信息的功能。其中最主要的領(lǐng)域就是量子計(jì)算和量子通訊。在可能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的物理系統(tǒng)中,離子阱體系以其易操控性、長(zhǎng)相干性和易擴(kuò)展性廣受關(guān)注,是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算上是最有希望成功的體系之一。而以薛定諤貓態(tài)為代表的量子糾纏態(tài)已經(jīng)成為量子計(jì)算、量子通訊、精密測(cè)量以及檢驗(yàn)量子力學(xué)基本原理的核心資源之一,所以實(shí)現(xiàn)宏觀薛定諤貓態(tài)的重要性不言而喻。同時(shí),一些量子信息熱力學(xué)相關(guān)定理如Landauer定理和J ar zynski等式對(duì)于量子信息的發(fā)展起著決定性的作用,只有更好的掌握并驗(yàn)證這些定理,才能進(jìn)一步促進(jìn)量子信息科學(xué)的發(fā)展。本文主要介紹了基于線形離子阱中的實(shí)驗(yàn)以及理論工作,包括基于超冷離子的薛定諤貓態(tài)的制備以及驗(yàn)證Jarzynski相關(guān)理論信息不等式的成立等,具體如下:1、設(shè)計(jì)并制作了新的激光穩(wěn)頻電路系統(tǒng)和新的激光器電流溫控電路,并優(yōu)化了囚禁勢(shì)電路。這些電路能有效穩(wěn)定激光頻率以及囚禁勢(shì)系統(tǒng),為實(shí)驗(yàn)的開展提供了必要的基礎(chǔ)條件。2,為了進(jìn)一步制備出更大的單囚禁離子薛定諤貓態(tài),... 

【文章來源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１：三維Ｐａｕｌ阱結(jié)構(gòu)原理圖，它由一個(gè)環(huán)極和兩個(gè)帽極組成，阱體內(nèi)表面是旋??

—－ｔＱ??圖２．１：三維Ｐａｕｌ阱結(jié)構(gòu)原理圖，它由一個(gè)環(huán)極和兩個(gè)帽極組成，阱體內(nèi)表面是旋??轉(zhuǎn)對(duì)稱的雙曲面??？?ＲＦ?＾??？?＋?ＤＣ??。－ＤＣ??ｔｒａｐ?ｚ?ａｘｉｓ?／－＼?Ｎ．??圖２．２：線形Ｐａｕ縱原理圖??２壞其中ｒ。為環(huán)極的最小半徑，２ｚＱ為兩帽極間的最小間距。因即可得??ｒｌ＋２ｘ１＾?￣２＾＇?（２＿４）??然而對(duì)于線形阱，結(jié)構(gòu)如圖２．２所示，它由徑向的四根平行排列的圓柱??型刀片電極組成。取定７?＝?〇，《?＝?－／３?＝?１，二維勢(shì)就可以寫為??沴＝＾＾（ｘ２?—?ｙ２）＿?（２．５）??若離子的質(zhì)量為ｍ，帶電量為＋Ｑ，在勢(shì)（２．４）中Ｊ：方向上的經(jīng)典運(yùn)動(dòng)方程為：??ｍｘ?＝?－Ｑ－ｒ－??ｏｘ??－（２．６）??

０?＾?／３ｊ?＜?１，?ｆｏｒ?ａｌｌｊ?６?ｘ，?ｙ，?ｚ．?（２．１４）??時(shí)，離子在三維上都是穩(wěn)定囚禁的。圖２．３⑷所示，為三維Ｐａｕｌ阱的第一??穩(wěn)定區(qū)域，軸為＾和＾，對(duì)應(yīng)的與ｙ方向的值由（２．１３）式給出。線形阱的??參數(shù)關(guān)系可寫為：??＝?—２ｄｘ?＝?￣〇－ｙｉ?Ｑｚ?＝?￣＾Ｑｘ?￣?￣Ｑｙ?（２．１５）??在圖２．３（ｂ）為線形Ｐａｕｌ阱中的第一穩(wěn)定區(qū)域，它關(guān)于＆軸對(duì)稱的。??§２．１．２線形離子阱中離子的運(yùn)動(dòng)??在圖２．２的基礎(chǔ)上，只要在ｚ軸（即軸向）加上兩個(gè)帶有直流電壓的帽電??極，這就是完整的線形阱。??在我們小組的線形離子阱中只會(huì)在一個(gè)對(duì)角電極上加上射頻電壓，??而其他兩個(gè)電極接地。與此同時(shí)帽電極會(huì)通直流電壓ｔ／ｗ囚禁勢(shì)就由靜??電場(chǎng)勢(shì)加交變電場(chǎng)勢(shì)組合而成，由軸對(duì)稱的軸向靜電勢(shì)以及拉普拉斯方??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]薛定諤貓[J]. 趙振雙,張壽.  延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(01)
[2]“薛定諤貓”──宏觀量子疊加態(tài)[J]. 吳錦偉,郭光燦.  物理. 1995(05)

博士論文
[1]線形離子阱量子計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)化和脈沖聲子激光的研究[D]. 謝藝.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所） 2013

碩士論文
[1]線形離子阱中單離子的相干操控和海森堡誤差—擾動(dòng)關(guān)系的驗(yàn)證[D]. 龔詩(shī)杰.中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2016
[2]囚禁離子非線性動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳浩煜.中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢物理與數(shù)學(xué)研究所） 2014



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