Rydberg原子是主量子數(shù)特別大的高激發(fā)態(tài)的中性原子。它的存活時(shí)間較長,而且半徑很大,此外,電偶極矩強(qiáng),還具有其他中性原子不具備的一些特性。Rydberg原子偶極偶極相互作用還能夠激發(fā)一種Rydberg態(tài)的阻塞效應(yīng)。這種阻塞效應(yīng)是指,在微米的量級里,能夠激發(fā)到主量子數(shù)很大Rydberg態(tài)上的原子最多僅有一個(gè)。這種阻塞效應(yīng)是很多量子操控方案的理論基礎(chǔ)。Rydberg原子之間的相互作用強(qiáng)度的變化區(qū)間非常大,所以物理上可以靈活的調(diào)節(jié)Rydberg原子之間相互作用強(qiáng)度的大小,用來實(shí)現(xiàn)各種高保真度的量子門的操作和制備不同的糾纏態(tài)。當(dāng)滿足Rydberg相互作用強(qiáng)度,原子躍遷頻率與驅(qū)動(dòng)激光器頻率失諧之間的一定關(guān)系,原子也可以對Rydberg態(tài)激發(fā),這導(dǎo)致了所謂的Rydberg反阻塞。本文主要研究一種在兩個(gè)Rydberg原子之間產(chǎn)生三維糾纏的方案,即施加兩個(gè)激光場來驅(qū)動(dòng)每個(gè)原子的兩個(gè)躍遷。根據(jù)Rydberg原子的阻塞與反阻塞性質(zhì),提出了一種在兩個(gè)Rydberg原子之間產(chǎn)生三維糾纏的方案。通過引入失諧補(bǔ)償來抵消斯塔克移位,從而產(chǎn)生一個(gè)有效的諧振三能級系統(tǒng)。首先,計(jì)算了四個(gè)三維糾纏態(tài),對涉及|00>... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)現(xiàn)了三個(gè)量子比特的控制相位門可以由兩個(gè)非控制門和四個(gè)阿達(dá)瑪門構(gòu)成

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-4-步驟(3)在Rydberg原子1上應(yīng)用π脈沖1，并設(shè)置=。雖然單控制多目標(biāo)量子位的量子邏輯門在量子信息領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用，但發(fā)現(xiàn)所研究的量子邏輯門與通用量子邏輯門之間的關(guān)系也很有趣。在圖1-2中，以三量子位的情況為例，揭示了通用的托夫利門(左邊)和構(gòu)造的邏輯門(右邊的點(diǎn)虛線框架)之間的關(guān)系。這個(gè)方案很容易擴(kuò)展到n比特的例子中。該方案的一個(gè)特點(diǎn)是所需的總操作時(shí)間不隨量子比特?cái)?shù)的增加而增加。有兩個(gè)因素影響該方案的性能。一個(gè)是阻塞誤差，另一個(gè)是自發(fā)輻射引起的損耗。阻塞誤差應(yīng)從兩個(gè)方面考慮。首先，如果控制和部分或全部目標(biāo)原子最初處于1狀態(tài)，VRr的強(qiáng)度應(yīng)足以阻斷目標(biāo)Rydberg原子，使其被激發(fā)為r。第二，如果控制原子最初處于0狀態(tài)，并且部分或全部目標(biāo)原子最初處于1狀態(tài)，則RRI強(qiáng)度Vrr應(yīng)該足夠弱，以允許目標(biāo)原子的集體激發(fā)。Rydberg不對稱相互作用已被使用和研究，基于單一動(dòng)力學(xué)，通過阻塞制度用來有效地實(shí)現(xiàn)多粒子糾纏，Carr和Saff人通過基于耗散的反鎖體制，并由Brion等人構(gòu)建三比特Toffoli門。由于偶極-偶極相互作用強(qiáng)度VRR近似于n4/3和VDW相互作用強(qiáng)度Vrr近似于n11/6，其中N和分別表示Rydberg原子之間的主量子數(shù)和距離，強(qiáng)不對稱Rydberg相互作用很容易通過選擇足夠大的和足夠小的n圖1-2(a)一個(gè)控制和多個(gè)目標(biāo)量子位的控制相位門的原理圖。(b)控制(1)與目標(biāo)(k=2,3，…,n)原子[76]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-5-來滿足，其下限由黑體有限的自發(fā)輻射壽命τ~n2來縮放。更具體地說，人們可以從圖1-4中獲得計(jì)算出的阻塞強(qiáng)度。這表明，由于VRr至少比Vrr大150倍，Rydberg的不對稱切割可以很好地實(shí)現(xiàn)。具體來說，如果分子軸的角度在30°左右，則VRr將比Vrr大1000倍。也就是說，如果選擇VRr=[100，400]×Vrr是合理的。為了更準(zhǔn)確地估計(jì)量子控制相位門的性能，應(yīng)該使用平均保真度，而不是從一組特定的初始狀態(tài)和相應(yīng)的最終狀態(tài)得到的保真度。使用兩種方法來測量平均保真度。第一個(gè)是由Nielsen和White等人給出的。第二種方法是計(jì)算與幾組隨機(jī)初始狀態(tài)相對應(yīng)的擬合均值給出的。圖1-3構(gòu)造的量子邏輯門(在右邊，點(diǎn)虛線框架)和通用量子托夫利門(在左邊)之間的關(guān)系[76]圖1-4阻塞強(qiáng)度[76]


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