目前,量子計(jì)算、量子通訊是量子物理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。作為存儲(chǔ)量子信息以及執(zhí)行計(jì)算的量子態(tài)信息載體,量子比特的相干時(shí)間是決定量子比特邏輯門(mén)相干操控保真度和操控次數(shù)的關(guān)鍵性參數(shù)。量子計(jì)算的研究對(duì)象很多,廣泛關(guān)注的包括超導(dǎo)環(huán)、俘獲離子、半導(dǎo)體量子點(diǎn)、NV色心以及中性原子等。編碼于受控中性原子基態(tài)的量子比特由于壽命長(zhǎng),受環(huán)境退相干因素影響小,易于精確操控,退相干時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì),是量子計(jì)算研究的主要系統(tǒng)之一。同時(shí),光學(xué)偶極阱俘獲的單個(gè)中性原子系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性,能夠?qū)崿F(xiàn)偶極陣列中大規(guī)模的量子比特。近年來(lái),不同維度、任意形狀的中性單原子陣列的高效裝載已經(jīng)陸續(xù)實(shí)現(xiàn),同時(shí)高保真的單比特和雙比特量子邏輯門(mén)高保真度的操控也為中性原子系統(tǒng)的量子計(jì)算打下了良好的基礎(chǔ)。然而,相較離子系統(tǒng)長(zhǎng)達(dá)10分鐘量級(jí)的退相干時(shí)間,作為量子計(jì)算的主要參數(shù),中性原子體系的退相干時(shí)間有待進(jìn)一步提高。影響單原子體系退相干時(shí)間的因素主要有均勻退相干和非均勻退相干兩種。原子與外界電磁場(chǎng)的耦合導(dǎo)致了原子量子比特的均勻退相干。其中偶極阱俘獲光和磁場(chǎng)起伏等引起的原子基態(tài)能級(jí)差分光頻移的起伏,可以利用“魔術(shù)”磁場(chǎng)、“魔術(shù)”頻率、“魔術(shù)”光強(qiáng)等多... 

【文章來(lái)源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：56 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二維原子陣列的任意形狀的裝載(a)為利用空間光調(diào)制器（SLM）構(gòu)建微光阱陣列實(shí)驗(yàn)裝置；(b)為任意形狀二維原子陣列的全裝載[16]

第一章緒論3圖1.1二維原子陣列的任意形狀的裝載(a)為利用空間光調(diào)制器（SLM）構(gòu)建微光阱陣列實(shí)驗(yàn)裝置；(b)為任意形狀二維原子陣列的全裝載[16]圖1.2利用SLM構(gòu)建三維微型光阱陣列[17]

基于單個(gè)中性原子的拉曼邊帶冷卻理論模擬和磁不敏感量子比特相干操控4圖1.3三維原子陣列的任意形狀的裝載[17]1.2.2基于中性原子量子比特相干性以及退相干機(jī)制簡(jiǎn)要分析作為量子計(jì)算、量子模擬研究的主要系統(tǒng)，中性原子量子比特的相干操控一直以來(lái)都是研究熱點(diǎn)。編碼于原子基態(tài)超精細(xì)態(tài)的量子比特的相干性和相干時(shí)間是量子信息存儲(chǔ)和操控的重要的參數(shù)。2003年，德國(guó)的D.Meschede小組將銫原子俘獲在波長(zhǎng)為1064nm，阱深為1mK的駐波紅移阱中，通過(guò)光傳送帶方法實(shí)現(xiàn)原子的微小移動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)9.2GHz的共振微波脈沖操控原子內(nèi)態(tài)，利用Ramsey干涉條紋和Spin-echo技術(shù)測(cè)量原子非均勻退相干時(shí)間為10.2ms[20]。2006年，M.Saffman小組在87Rb原子系統(tǒng)中，采用雙光子拉曼轉(zhuǎn)移測(cè)量鐘態(tài)相干時(shí)間為0.87ms[21]。2007年，P.Grangier小組利用雙光子拉曼脈沖相干操控87Rb原子鐘態(tài)躍遷，通過(guò)spin-echo技術(shù)測(cè)量相干時(shí)間為34ms[22]。2012年，M.Saffman小組在300藍(lán)移阱中，通過(guò)雙光子拉曼轉(zhuǎn)移操控銫原子基態(tài)量子比特，測(cè)量原子相干時(shí)間為43ms[23]。原子退相干機(jī)制的分析是研究量子比特相干時(shí)間延長(zhǎng)的主要理論依據(jù)。2005年，德國(guó)的D.Meschede小組詳細(xì)分析了駐波偶極阱中由于原子在阱內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的均勻退相干和偶極阱光強(qiáng)不均勻分布、指向性噪聲等引起的退相干機(jī)制[24]�？紤]到偶極阱光場(chǎng)中原子的偏振極化，2007年，韓國(guó)的D.Cho小組理論分析了堿金屬原子與

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Comparison of single-neutral-atom qubit between in bright trap and in dark trap[J]. 田亞莉,王志輝,楊鵬飛,張鵬飛,李剛,張?zhí)觳?  Chinese Physics B. 2019(02)
[2]銣原子磁力儀最佳抽運(yùn)光強(qiáng)的研究[J]. 李佳佳,丁志超,汪之國(guó),肖光宗,胡紹民.  激光技術(shù). 2016(05)
[3]利用藍(lán)失諧激光誘導(dǎo)微型光學(xué)偶極阱中冷原子間的光助碰撞提高單原子制備概率[J]. 刁文婷,何軍,劉貝,王杰英,王軍民.  物理學(xué)報(bào). 2014(02)

博士論文
[1]單原子量子比特的相干操控[D]. 田亞莉.山西大學(xué) 2019
[2]基于單個(gè)中性原子的量子比特操控[D]. 王志輝.山西大學(xué) 2017
[3]光偶極阱中單原子的相干轉(zhuǎn)移和兩原子受控碰撞[D]. 楊佳恒.中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2016



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