發(fā)布時間：2021-10-12 10:38

　　超導(dǎo)量子比特作為一種固態(tài)的人工原子因其可擴展性和易操作性被認為是最有可能實現(xiàn)量子計算的方案之一。而將腔量子電動力學(xué)（cavity QED）引入到超導(dǎo)電路中發(fā)展出的電路量子電動力學(xué)（circuit QED,cQED）系統(tǒng),由于能有效地將超導(dǎo)量子比特與外界電磁環(huán)境隔離,為超導(dǎo)量子比特的操控和測量提供了一種簡單和可靠的方式,并且這種方法提供了一種人工原子和光子的強耦合,也可以用來研究量子光學(xué)中的各種實驗。本文主要的研究內(nèi)容是Transmon和三維諧振腔或者共面波導(dǎo)諧振腔耦合的cQED系統(tǒng)。首先介紹超導(dǎo)量子比特的基本概念,電路量子電動力學(xué)的基本內(nèi)容以及基于這種方案搭建的測量系統(tǒng)以及測量方法。然后分別對單個比特和多比特耦合系統(tǒng)在量子信息和量子計算中的應(yīng)用進行研究。在單比特中,我們利用二能級系統(tǒng)通過絕熱演化測量了幾何相位,這在容錯量子計算中起著非常重要的作用。隨后重點演示了非絕熱區(qū)間內(nèi)的超絕熱布居數(shù)遷移。超絕熱布居數(shù)遷移在量子計算、量子模擬和量子精密測量中起著非常重要的作用。為了抵消在一個快速演化過程中的非絕熱的貢獻,我們在初始的哈密頓量上增加一項超絕熱修正項。在超絕熱的過程中,如果初態(tài)制備在系統(tǒng)... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 量子比特基本概念
    1.2 本文結(jié)構(gòu)
第二章 超導(dǎo)量子計算
    2.1 超導(dǎo)量子比特
        2.1.1 超導(dǎo)量子比特的分類
        2.1.2 Transmon
    2.2 微波諧振腔
        2.2.1 矩形諧振腔
        2.2.2 共面波導(dǎo)諧振腔
        2.2.3 諧振腔量子化
    2.3 電路量子電動力學(xué)
    2.4 測量方法和測量系統(tǒng)
        2.4.1 測量方法
        2.4.2 測量系統(tǒng)
        2.4.3 混頻技術(shù)
第三章 平面Transmon
    3.1 單結(jié)Transmon的基本性質(zhì)
    3.2 頻率可調(diào)Transmon的基本性質(zhì)
    3.3 Z_2拓撲半金屬的模擬
第四章 三維Transmon
    4.1 三維Transmon的基本性質(zhì)
    4.2 AC Stark效應(yīng)和光子數(shù)劈裂
    4.3 幾何相位的測量
    4.4 超絕熱布居數(shù)遷移
    4.5 四能級作為兩比特的量子計算
第五章 多個Transmon的耦合
    5.1 Transmon通過電容耦合
        5.1.1 iSWAP門和CZ門
        5.1.2 超導(dǎo)量子比特中的Landau-Zener-Stucklberg干涉
    5.2 Transmon通過諧振腔耦合
    5.3 交叉共振效應(yīng)
    5.4 通過系綜平均測量貝爾態(tài)
第六章 總結(jié)與展望
附錄A Matlab數(shù)值模擬
    A.1 幾何相位數(shù)值模擬
    A.2 超絕熱布居數(shù)遷移數(shù)值模擬
參考文獻
簡歷與科研成果
致謝



本文編號：3432420