隨著摩爾定律的逐漸失效,經(jīng)典計(jì)算機(jī)的發(fā)展逐漸到了瓶頸位置。由于量子力學(xué)疊加性的存在,理論上量子計(jì)算在某些特定算法上的計(jì)算速度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)經(jīng)典計(jì)算機(jī),Google于2019年實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性[1],進(jìn)一步證明了量子計(jì)算在某些特定算法上的優(yōu)越性。量子計(jì)算作為一種潛在的替代經(jīng)典計(jì)算的方案已經(jīng)越來(lái)越受到科學(xué)家的關(guān)注,其在密碼學(xué)、云計(jì)算、生物制藥、金融分析等多個(gè)領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。目前被認(rèn)為可能實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的主要幾個(gè)方案分別是超導(dǎo)量子計(jì)算、離子阱量子計(jì)算、光量子計(jì)算、量子點(diǎn)量子計(jì)算等。其中超導(dǎo)量子計(jì)算由于其具有的高精度控制、長(zhǎng)退相干時(shí)間、耦合強(qiáng)度可調(diào)等優(yōu)越性質(zhì)[2-5],被認(rèn)為極具潛力。量子計(jì)算研究?jī)?nèi)容主要有三個(gè)方向,分別是:量子退火、量子模擬和門量子計(jì)算。其中量子退火主要用于搜索離散空間的組合優(yōu)化問(wèn)題與局部最優(yōu)值問(wèn)題;量子模擬主要是模擬量子多體系統(tǒng)隨時(shí)間的演化,研究量子多體系統(tǒng)演化的物理過(guò)程;門量子計(jì)算的目標(biāo)是通過(guò)糾錯(cuò)實(shí)現(xiàn)任意量子算法,是量子計(jì)算的終極目標(biāo),也是最困難的一種。實(shí)現(xiàn)門量子計(jì)算的方法有很多,比如surface code[6]、量子隨機(jī)行走[7]等,其中surface code被認(rèn)...

【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 簡(jiǎn)介
    1.1 量子計(jì)算的基本概念
    1.2 量子計(jì)算的發(fā)展
    1.3 量子比特的布洛赫球表示與退相干
        1.3.1 布洛赫球表示
        1.3.2 能量弛豫
        1.3.3 純退相位
        1.3.4 橫向弛豫
    1.4 雙比特量子門過(guò)程層析
        1.4.1 密度矩陣
        1.4.2 超導(dǎo)量子比特量子狀態(tài)層析
        1.4.3 量子過(guò)程層析
    1.5 量子計(jì)算的可能實(shí)現(xiàn)方案
        1.5.1 超導(dǎo)量子計(jì)算
        1.5.2 其它量子計(jì)算
    1.6 總結(jié)和文章結(jié)構(gòu)
第二章 超導(dǎo)量子比特的原理與設(shè)計(jì)
    2.1 約瑟夫森結(jié)及常用結(jié)構(gòu)
        2.1.1 約瑟夫森結(jié)原理
        2.1.2 dc-squid
        2.1.3 rf-squid
    2.2 LC電路量子化
    2.3 常見超導(dǎo)量子比特設(shè)計(jì)
        2.3.1 電荷量子比特
        2.3.2 Transmon比特和Xmon比特
        2.3.3 flux比特
    2.4 Transmon/Xmon比特的驅(qū)動(dòng)、耦合和讀取
        2.4.1 Transmon/Xmon比特的驅(qū)動(dòng)
        2.4.2 Transmon/Xmon比特的耦合
        2.4.3 Transmon/Xmon比特的讀取
    2.5 固定耦合強(qiáng)度Transmon/Xmon比特的殘余zz耦合
第三章 微納加工技術(shù)制備樣品
    3.1 襯底處理及鋁膜沉積
    3.2 微米結(jié)構(gòu)制備
    3.3 金對(duì)齊標(biāo)記制備
    3.4 約瑟夫森結(jié)制備
    3.5 空氣橋制備
    3.6 綁定樣品
    3.7 24比特超導(dǎo)量子芯片
第四章 超導(dǎo)量子比特測(cè)量系統(tǒng)及基本性能測(cè)量
    4.1 樣品接線配置與測(cè)量系統(tǒng)
        4.1.1 稀釋制冷機(jī)
        4.1.2 樣品接線配置
        4.1.3 常用微波器件及作用
    4.2 樣品基本性能測(cè)試與優(yōu)化讀取
        4.2.1 讀取腔基本信號(hào)及功率測(cè)試
        4.2.2 比特zdc以及zpulse線測(cè)試
        4.2.3 比特頻率和zdc以及zpulse的關(guān)系
        4.2.4 拉比振蕩及Ramsey測(cè)試
        4.2.5 比特能量弛豫時(shí)間T₁和zpulse的關(guān)系測(cè)試
        4.2.6 測(cè)試非簡(jiǎn)諧并選擇比特工作點(diǎn)
        4.2.7 單比特門Drag優(yōu)化
        4.2.8 單比特randomized benchmarking
        4.2.9 zpulse控制線串?dāng)_
        4.2.10 通道時(shí)序校準(zhǔn)
        4.2.11 修正Zpulse拖尾
        4.2.12 測(cè)試比特間耦合強(qiáng)度
        4.2.13 尋找JPA工作點(diǎn)與優(yōu)化讀取
第五章 可調(diào)耦合超導(dǎo)量子比特
    5.1 電感可調(diào)耦合樣品原理
        5.1.1 gmon電感可調(diào)耦合樣品
        5.1.2 新類型電感可調(diào)耦合樣品
    5.2 新類型電感可調(diào)耦合樣品設(shè)計(jì)
    5.3 新類型電感可調(diào)耦合樣品測(cè)試結(jié)果
        5.3.1 確認(rèn)新類型電感可調(diào)耦合coupler是否正常工作
        5.3.2 比特頻率和coupler偏置的關(guān)系
        5.3.3 耦合強(qiáng)度和coupler偏置的關(guān)系
        5.3.4 修正coupler偏置對(duì)比特頻率的影響
        5.3.5 比特縱向弛豫時(shí)間T₁、Ramsey衰減時(shí)間T2
*和耦合強(qiáng)度的關(guān)系
    5.4 可調(diào)耦合樣品雙比特門
        5.4.1 Cross-entropy benchmarking(XEB)理論
        5.4.2 XEB錯(cuò)誤率計(jì)算
        5.4.3 耦合器雙比特門的物理實(shí)現(xiàn)
        5.4.4 耦合器雙比特門保真度測(cè)試
        5.4.5 可調(diào)耦合雙比特門總結(jié)
第六章 超導(dǎo)量子比特體激發(fā)的傳遞和局域化現(xiàn)象測(cè)量
    6.1 Bose-Hubbard梯子模型
    6.2 超導(dǎo)量子比特體激發(fā)的傳遞和局域化實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 尋找比特對(duì)齊工作點(diǎn)及性能測(cè)試
        6.2.2 邊緣元胞單比特激發(fā)
        6.2.3 中心元胞單比特激發(fā)及邊緣兩元胞單比特激發(fā)
        6.2.4 邊緣元胞雙比特激發(fā)
        6.2.5 中心元胞雙比特激發(fā)
        6.2.6 雙比特激發(fā)理論再分析
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果



本文編號(hào)：3751734

boshi