量子態(tài)在無調(diào)控二維XY型自旋網(wǎng)中的高保真?zhèn)鬏?/H1>
發(fā)布時間：2018-02-11 16:36
本文關(guān)鍵詞： 量子計算 量子通信 一類特殊態(tài)編碼 二維自旋網(wǎng) 保真度 并發(fā)度 出處：《吉林大學》2017年碩士論文 論文類型：學位論文
【摘要】：量子信息科學作為一門交叉學科,是集合了量子力學、信息科學、計算機科學、材料科學等的全新科學領(lǐng)域。量子信息的最基本資源是量子比特,其傳輸質(zhì)量對能否實現(xiàn)量子通信和量子計算發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,因而尋找好的傳輸量子比特信道就成為一個關(guān)鍵的問題。遠距離量子比特傳輸?shù)睦硐胄诺朗枪饫w,而對于短距離量子比特傳輸,研究者更傾向于采用自旋鏈信道。自旋鏈信道相比于其它信道有著很大的優(yōu)勢。例如,在量子通信方面,自旋鏈信道避免了量子器件和光纖之間的鏈接問題。在量子計算方面,自旋鏈信道并不需要自旋之間“開”和“關(guān)”的功能,這種功能的實現(xiàn)在量子計算機的實際應(yīng)用中是一個大問題。另外自旋鏈信道并不需要施加額外的外場調(diào)解(這對量子計算非常重要),方案簡單,且材料很容易取得,諸如電子、離子束、光學陣列、有引導(dǎo)的原子等都可以用于構(gòu)造自旋鏈信道。由于自旋鏈信道方案具有上述優(yōu)勢,使得自旋鏈信道成為量子計算機器件之間的理想鏈接器。對于量子態(tài)在一維自旋鏈信道上的傳輸方案,人們已經(jīng)做了大量研究,重點在于提高傳輸量子比特的準確性,增大傳輸距離,簡化傳輸方案等幾個方面�；谏鲜瞿康�,人們相繼提出了無調(diào)控同一耦合常數(shù)自旋鏈、輔助自旋鏈、改變自旋鏈結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)自旋之間耦合強度、借助初始量子態(tài)的多自旋編碼等方案。這些方案各有其優(yōu)缺點,本文將對它們一一做出介紹。相對于一維自旋鏈信道量子態(tài)傳輸方案,人們對量子態(tài)在二維、三維自旋網(wǎng)信道中的傳輸研究得較少�？紤]到二維、三維自旋網(wǎng)信道在實際中更容易制備,因而更具潛在的實用價值,這樣,如何改善高維量子態(tài)傳輸質(zhì)量的就成為一個關(guān)鍵性的研究課題。雖然量子態(tài)能夠在一些特殊尺寸的二維自旋網(wǎng)信道中實現(xiàn)完美傳輸,但這些特殊尺寸的自旋網(wǎng)大多很小,實用性有限。另一方面,保真度隨著自旋網(wǎng)信道尺寸的增加而急劇降低,這對于量子信息的傳輸是非常不利的。鑒于一維自旋鏈信道中的一類特殊態(tài)編碼方案實現(xiàn)了量子態(tài)的高保真度傳輸,因此我們對二維量子信道中的量子態(tài)也做一類特殊態(tài)編碼處理,以期改善二維自旋鏈信道的傳輸質(zhì)量。我們研究了編碼量子態(tài)在無調(diào)控同一耦合常數(shù)的二維XY型自旋網(wǎng)信道中的傳輸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),雖然大部分不同數(shù)目量子比特編碼態(tài)的保真度隨自旋網(wǎng)尺寸的增加而急劇降低,但總有一些特殊尺寸的自旋網(wǎng)能夠完美傳輸量子態(tài),即保真度F=1,或高度接近1。例如,對于N?N自旋網(wǎng),采用二量子比特編碼,當N=7時,即可實現(xiàn)完美傳輸。而采用三量子比特編碼和四量子比特編碼,則分別當N=8,9和N=9,11時,實現(xiàn)完美傳輸。由此亦可看出,隨著編碼量子態(tài)數(shù)目的增加,完美傳輸信道的尺寸也在增大,這就為我們研究高維自旋網(wǎng)信道中量子信息的高保真?zhèn)鬏敺桨附o出了有益的啟發(fā)。相對于量子態(tài)在一維自旋鏈信道中傳輸方向的單一性,編碼量子態(tài)在二維信道中傳輸方向并不唯一,而是可以具有多條方向。我們在二維自旋網(wǎng)信道中選取兩條特殊的傳輸方向,即邊線方向和對角線方向,分別研究了編碼量子態(tài)沿這兩條方向的傳輸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),無論何種方向,保真度都隨自旋網(wǎng)的尺寸增大而急劇降低,但對角線方向的保真度大于邊線方向的保真度,這與未編碼量子態(tài)在二維自旋網(wǎng)信道的傳輸質(zhì)量是一致的。我們還考慮了外加磁場強度對傳輸量子態(tài)的影響,結(jié)果表明,量子態(tài)的傳輸?shù)谋Ｕ娑菷并不隨外加磁場強度的變化而變化。針對量子態(tài)只能在小尺寸自旋網(wǎng)中完美傳輸?shù)那闆r,我們首次提出將能夠完美傳輸?shù)男〕叽绶疥囎孕W(wǎng)按特殊方式拼接成自旋網(wǎng)帶來提高遠距離量子態(tài)傳輸質(zhì)量的方案。在本文中,我們分別考慮沿對角線方向和沿邊線方向拼接成的自旋網(wǎng)帶中量子態(tài)的傳輸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),沿對角線方向拼接而成的自旋網(wǎng)帶,在尺寸不是很大的情況下都能夠?qū)崿F(xiàn)量子態(tài)的完美傳輸,但隨著自旋尺寸的進一步增加,保真度逐漸降低;但對于沿邊線方向拼接而成的自旋網(wǎng)帶,量子態(tài)能夠在邊線方向?qū)崿F(xiàn)完美傳輸。我們還研究了一類特殊態(tài)編碼方案下,量子態(tài)在這兩類自旋網(wǎng)帶中的傳輸。結(jié)果發(fā)現(xiàn),編碼量子態(tài)能夠很好地提高量子態(tài)傳輸?shù)馁|(zhì)量。因此,我們可以選擇特殊形態(tài)自旋網(wǎng)帶和一類特殊態(tài)編碼方案,來提高量子態(tài)在二維自旋網(wǎng)中的傳輸質(zhì)量。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O413
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本文編號：1503508
本文鏈接：http://sikaile.net/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1503508.html
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1 張霞;一類量子態(tài)的量子失諧和單邊量子虧損[D];華南理工大學;2015年
2 王艷玲;量子態(tài)的局部酉等價與局域區(qū)分[D];華南理工大學;2015年
3 陳正飛;全概率量子態(tài)聯(lián)合遠程制備研究[D];南京信息工程大學;2015年
4 魏陽華;光子加減相干操作下量子態(tài)相位敏感非經(jīng)典特性研究[D];華中師范大學;2015年
5 鄧堯;基于量子控制的光纖微腔系統(tǒng)量子態(tài)確定性傳輸[D];大連海事大學;2015年
6 魏玉震;關(guān)于量子態(tài)共享和遠程制備的安全協(xié)議設(shè)計[D];蘇州大學;2015年
7 王艷清;多光子躍遷過程光場與運動二能級原子相互作用系統(tǒng)中量子態(tài)的保真度[D];內(nèi)蒙古師范大學;2015年
8 劉春梅;飛秒激光相干操控量子態(tài)轉(zhuǎn)移[D];山西大學;2015年
9 劉世右;連續(xù)變量的高斯與非高斯量子態(tài)的非經(jīng)典及糾纏特性研究[D];江西師范大學;2015年
10 孔德歡;連續(xù)變量量子態(tài)的頻率下轉(zhuǎn)換[D];山西大學;2014年
，本文編號：1503508
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