量子信息學和量子光學近年來飛速發(fā)展,基于超導原子和超導腔構(gòu)成的電路量子電動力學系統(tǒng)(Circuit Quantum Electrodynamics,簡稱電路QED)成為研究的熱點。超導原子也稱為超導量子比特它是基于固態(tài)的人造原子并且具有易于操作以及擴展性強等優(yōu)點;超導腔為超導量子比特提供了很好的磁場環(huán)境并且置于超導腔中的微波光子壽命長,因此具有高品質(zhì)因子的超導腔不僅充當量子數(shù)據(jù)總線同時也可以被用于量子存儲。而以超導量子電路為單位的電路QED系統(tǒng)耗散小、易于操控、器件設(shè)計靈活以及集成性高等突出優(yōu)點,為超導量子比特和微波光子直接實現(xiàn)強耦合提供了一種方法。在電路QED系統(tǒng)中構(gòu)建多比特相位門可以實現(xiàn)多種量子計算的任務(wù)。本文主要研究了基于超導原子和超導腔構(gòu)成的電路QED系統(tǒng)中實現(xiàn)多比特相位門。首先介紹了課題的研究背景、電路電動力學簡介和多比特相位門的發(fā)展現(xiàn)狀以及量子比特和量子邏輯門的基礎(chǔ)知識;其次介紹了基于約瑟夫森結(jié)的電路QED系統(tǒng)概述以及Jaynes-Cummings模型等;最后提出兩種實現(xiàn)多比特相位門的方案:在電路QED系統(tǒng)中,分別以超導原子作為量子信息載體以及微波光子作為量子信息載體去實現(xiàn)...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1電路QED系統(tǒng)的電路示意圖[21]

?岬牡馱肷?裕?退鷙囊約傲孔酉喔?性使它在電路的作用區(qū)別于傳統(tǒng)意義的電路，并且成為組成超導量子電路的核心。20世紀90年代，約瑟夫森結(jié)的器件逐漸發(fā)展起來。幾種基于約瑟夫森結(jié)的超導量子比特相繼在理論和實驗上實現(xiàn)。1997年，Shnirman等人在理論上證明了通過對外界電壓的調(diào)節(jié)對電....

圖1-2任意純態(tài)可以表示為布洛赫球面上的點

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文41.3從經(jīng)典計算到量子計算1.3.1量子比特在量子計算機中的信息存儲單位是量子比特，它是一個二能級系統(tǒng)，其中兩個能級表示為|0和|1，對應(yīng)于邏輯態(tài)0和1。量子比特的物理實現(xiàn)有很多，比如一個光子的偏振、電子的自旋、中子、質(zhì)子、二能級原子等。量子比特與....

圖2-1約瑟夫森結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文10多量子特性。超導量子電路一般被設(shè)計為阻抗大約幾十Ω，頻率GHz范圍，方便對電容，電感等元件的操縱，相互作用以及讀取利用約瑟夫森結(jié)實現(xiàn)了多種類的超導量子比特。這一節(jié)主要介紹約瑟夫森效應(yīng)以及基于約瑟夫森結(jié)的超導電荷比特，超導磁通比特，超導相位比特以及....

圖2-2(a)超導電荷比特示意圖

哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文111=√21cos12=√12cos2（2-4）其中=2()1()。假設(shè)超導體兩端是相同材料，即1=2=，并且根據(jù)能量守恒，則導體之間對庫伯對變化率就是超導體之間的超導電流密度=2=22sin=sin（2-5）已知是臨界超導電流密度，約瑟夫森結(jié)中的....

本文編號：3925517