隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度、能耗、集成度等指標(biāo)的限制已經(jīng)不能滿足計(jì)算需求,此時(shí)量子計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。量子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)是如何實(shí)現(xiàn)單量子位邏輯門、二量子位邏輯門及多量子位邏輯門的操作。一方面,利用光與物質(zhì)相互作用使得介質(zhì)的非線性光學(xué)效應(yīng)明顯增強(qiáng),這一效應(yīng)在量子光學(xué)、量子計(jì)算、量子信息處理、非線性光學(xué)領(lǐng)域有極大的應(yīng)用前景。另一方面,光除了偏振、光強(qiáng)等特性,光子的軌道角動(dòng)量（OAM）特性為光子開辟了新的自由度。由于OAM值可以有無窮個(gè)分立值,所以無窮個(gè)OAM值可以構(gòu)成無窮維的希爾伯特空間,這一特性使得OAM可以在經(jīng)典光學(xué)和量子光學(xué)中進(jìn)行高維量子態(tài)編碼。利用光束的OAM編碼作為量子位實(shí)現(xiàn)量子邏輯門成為量子信息方向新的研究熱點(diǎn)。本文利用原子介質(zhì)良好的量子相干性,以及利用OAM在光與物質(zhì)相互作用過程中傳遞性,對攜帶不同軌道角動(dòng)量的拉蓋爾-高斯光束（LG）的空間模式進(jìn)行編碼從而實(shí)現(xiàn)二量子位量子邏輯門。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了在銣原子介質(zhì)中量子邏輯門的實(shí)現(xiàn)過程、量子邏輯門空間特性以及利用光場對量子邏輯門進(jìn)行調(diào)控。本論文的主要研究內(nèi)容如下:第一,銣原子三能級系統(tǒng)中量子邏輯門的實(shí)現(xiàn)。首先對攜帶不同... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

銣原子能級結(jié)構(gòu)圖

圖1.2 C-NOT 量子門等效的物理過程物理過程也可以通過圖 1.2 中的光子激發(fā)與輻射過，基態(tài)表示為|0 0 量子態(tài)，其它激發(fā)態(tài)分別為| 和|1 編碼在原子各個(gè)能級上，利用原子相干原|0 1 能級間的躍遷頻率為2 ，|0 0 到|1 0 能級間能級相同， 等于 ，在三能級系統(tǒng)中也能實(shí)現(xiàn)態(tài)時(shí)，圖中|1 1 由于光場和能級之間的非線性作距離為 ，其它量子態(tài)所處的能級保持不變。照射時(shí)，此頻率與能級間|1 0 |1 1 共振，此時(shí)但其他量子態(tài)之間的轉(zhuǎn)換由于與能級躍遷頻率不就實(shí)現(xiàn)了能級上的 C-NOT 的操作。li 門)僅當(dāng)兩個(gè)控制位都處 1 時(shí)，才對第 3 位即靶位執(zhí)這種三位門的邏輯操作過程叫做經(jīng)典 Toffoli 門，包

[78-81]等方面。圖1.4 (a)軌道角動(dòng)量引起的粒子轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)自旋角動(dòng)量引起的粒子轉(zhuǎn)動(dòng)光束的角動(dòng)量分為兩種，一個(gè)是軌道角動(dòng)量，另外一個(gè)為自旋角動(dòng)量。當(dāng)攜帶這種角動(dòng)量信息的光子探測微小粒子時(shí)，其角動(dòng)量會(huì)轉(zhuǎn)移并且使得粒子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，可以通過這種方法對粒子進(jìn)行操控，把這種現(xiàn)象稱之為光鑷、光操縱現(xiàn)象。軌道角動(dòng)量的值是自旋角動(dòng)量的千倍，圖 1.4(a)代表用軌道角動(dòng)量旋轉(zhuǎn)粒子的情形，(b)代表用自旋角動(dòng)量旋轉(zhuǎn)粒子的情形。此后，軌道角動(dòng)量光束進(jìn)入快速發(fā)展期，1995 年 Queensland 大學(xué)在實(shí)驗(yàn)上觀測到攜帶軌道角動(dòng)量信息的光束其 OAM 轉(zhuǎn)移到 CuO 粒子中，CuO 粒子發(fā)生旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象[82]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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