發(fā)布時(shí)間：2017-07-25 21:35

  本文關(guān)鍵詞：冷原子系統(tǒng)中量子模擬和量子計(jì)算的相關(guān)方案

  更多相關(guān)文章： 光晶格 相位門 糾纏純化 Rashba自旋軌道耦合

【摘要】：量子信息科學(xué)是一門將量子力學(xué)的基本原理和方法應(yīng)用于信息科學(xué)的交叉學(xué)科,它有著很多的研究領(lǐng)域與分支：比如量子計(jì)算、量子模擬、量子通信等。由于量子力學(xué)特性的支持,量子計(jì)算機(jī)以及應(yīng)用于其上的算法在速度上相對經(jīng)典計(jì)算機(jī)有著不可比擬的優(yōu)勢；同時(shí)量子模擬的方案也能很好地解決現(xiàn)有計(jì)算方法無法模擬量子力學(xué)原理下多體物理系統(tǒng)的問題；而量子通信則有著不可克隆與測量塌縮的性質(zhì),因而在保密通信研究中有很重要的地位�；诎ㄒ陨蠋c(diǎn)在內(nèi)的很多原因,量子信息科學(xué)自誕生之日起就受到廣泛的關(guān)注并吸引著大量的科研工作者前來研究。 在這篇論文中,我們首先著重介紹了其中量子計(jì)算,量子模擬的基本原理和過程。在量子計(jì)算方面,我們闡述了實(shí)現(xiàn)高保真度相位門的重要性,并提出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)2量子比特相位門的方案；我們還說明了糾纏態(tài)的制備在量子網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)以及其他量子計(jì)算的應(yīng)用中都有很重要的地位,并提出了一個(gè)將一般混態(tài)進(jìn)行純化的方法。在量子模擬方面,我們著重說明了光晶格系統(tǒng)與人工規(guī)范場,并提出了光晶格系統(tǒng)中的一個(gè)普適的單粒子定向輸運(yùn)方案：研究了人工規(guī)范場下加入平面磁場的Rashba自旋軌道耦合系統(tǒng)的一些性質(zhì)。這些工作內(nèi)容具體表述如下： 1：我們提出了一個(gè)控制一維光晶格中冷原子進(jìn)行定向輸運(yùn)的方案。在該方案中,我們將鄰近格點(diǎn)間的有效隧穿通過隧穿相干破壞(CDT)的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。不同于以往的調(diào)節(jié)外加驅(qū)動(dòng)場頻率或強(qiáng)度的方式,我們的方案用相位的調(diào)節(jié)取代頻率與強(qiáng)度的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)CDT,因而可以更容易地實(shí)現(xiàn)定向量子輸運(yùn)。我們的方案克服了Creffield et al [Phys. Rev. Lett.99,110501(2007)]方案的主要不足,原則上可以被應(yīng)用到任何一維光晶格中。我們也討論了該方案下的一些其他有潛力的應(yīng)用。 2：我們提出了一個(gè)對一般糾纏混態(tài)進(jìn)行純化的方案。在該方案中,我們從大量一般糾纏混態(tài)對出發(fā),最終通過局域操作和經(jīng)典通信制備出少量處于擁有更高糾纏度的Bell對角態(tài)的粒子對。同時(shí)作為一個(gè)特例,該方案也可以從一對特定糾纏混態(tài)中直接提取出最大糾纏態(tài)。我們還進(jìn)一步提出了該純化方案用偏振光分束器和光子探測器組成的一種線性光學(xué)實(shí)現(xiàn)方法。 3：我們提出了一個(gè)利用光腔QED中的原子實(shí)現(xiàn)2量子比特相位門的實(shí)驗(yàn)方案。這個(gè)方案中的相位變化主要利用腔模光場與A構(gòu)型的3能級原子間的色散相互作用來完成,這種相互作用已經(jīng)實(shí)現(xiàn),不過是被用于自旋壓縮的實(shí)驗(yàn)中,并沒有用于實(shí)行相位門的方案。我們還討論了腔耗散對門操作保真度的影響,并說明了該方案中門操作的保真度在腔耗散的影響下依然很穩(wěn)定,從而在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下也可以實(shí)現(xiàn)高保真度的2量子比特相位門。 4：我們研究了受橫向磁場影響的純Rashba型自旋軌道耦合波色氣體系統(tǒng)。通過平均場近似理論的計(jì)算,我們得到了系統(tǒng)在零溫下的相圖,并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)含有3個(gè)相：平面波相(PW),條紋相(SW)和零動(dòng)量相(ZM)。我們的計(jì)算也說明隨著外加橫向磁場的增大,SW相和ZM相最終都會變?yōu)镻W相。我們還進(jìn)一步使用Bogoliubov理論計(jì)算了系統(tǒng)的激發(fā)模與聲速。
【關(guān)鍵詞】：光晶格 相位門 糾纏純化 Rashba自旋軌道耦合
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O413.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 量子信息的相關(guān)介紹14-40
• 1.1 量子信息的基本概念14-15
• 1.1.1 單量子比特14-15
• 1.1.2 多量子比特15
• 1.2 量子計(jì)算的基本操作15-18
• 1.3 量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)18-23
• 1.3.1 基于光子的系統(tǒng)18
• 1.3.2 腔量子點(diǎn)動(dòng)力學(xué)(QED)系統(tǒng)18-20
• 1.3.3 離子阱系統(tǒng)20-21
• 1.3.4 核磁共振(NMR)系統(tǒng)21-22
• 1.3.5 量子點(diǎn)系統(tǒng)22-23
• 1.3.6 拓?fù)淞孔佑?jì)算23
• 1.4 量子模擬23-30
• 1.4.1 光晶格系統(tǒng)24-27
• 1.4.2 級聯(lián)腔系統(tǒng)27
• 1.4.3 超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)系統(tǒng)27-28
• 1.4.4 人工規(guī)范場28-30
• 1.5 量子通信30-33
• 1.6 本章小結(jié)33-34
• 參考文獻(xiàn)34-40
• 第二章 基于震動(dòng)周期勢的光晶格中的定向輸運(yùn)40-54
• 2.1 引言40-41
• 2.2 CDT效應(yīng)41-42
• 2.3 Creffield的方案42-43
• 2.4 基于周期勢場的定向輸運(yùn)43-48
• 2.4.1 理論模型43-46
• 2.4.2 定向輸運(yùn)的實(shí)現(xiàn)46-48
• 2.5 一些其他應(yīng)用和問題48-49
• 2.6 小結(jié)49-52
• 參考文獻(xiàn)52-54
• 第三章 對一般混態(tài)的純化方案以及其線性光學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)置54-66
• 3.1 引言54-56
• 3.2 方案的基本模塊56-58
• 3.3 具體的純化過程58-61
• 3.4 線性光學(xué)實(shí)現(xiàn)61-62
• 3.5 小結(jié)62-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 第四章 利用腔QED中囚禁的原子與光場的色散相互作用實(shí)現(xiàn)兩比特相位門66-76
• 4.1 引言66-67
• 4.2 系統(tǒng)模型67-70
• 4.3 耗散的影響70-72
• 4.4 小結(jié)72-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 第五章 平面磁場對Rashba型自旋軌道耦合中的相圖與激發(fā)模的影響76-94
• 5.1 引言76-77
• 5.2 可能的實(shí)現(xiàn)方案77-80
• 5.3 無磁場時(shí)Rashba自旋軌道耦合的性質(zhì)80-82
• 5.4 模型與相圖82-86
• 5.5 激發(fā)模與聲速86-89
• 5.6 小結(jié)89-92
• 參考文獻(xiàn)92-94
• 第六章 總結(jié)94-96
• 致謝96-98
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果9

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 江開軍 ,李可 ,王謹(jǐn) ,李津蕊 ,詹明生;冷原子的橫向推載與探測[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2004年S1期

2 ;第二屆中國科學(xué)院冷原子物理國際學(xué)術(shù)研討會通知[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

3 馬杰;韓燕旭;王波;王海;;測量冷原子溫度的理論與近似擬合公式的誤差分析[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

4 ;第二屆中國科學(xué)院冷原子物理國際學(xué)術(shù)研討會通知[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

5 于肇賢;;超冷原子在含時(shí)磁場共振條件下的幾何相因子[J];北京信息科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

6 羅坤;潘小青;周琦;陸俊發(fā);;一種新穎的操控冷原子的組合雙光學(xué)阱方案[J];江西科學(xué);2011年06期

7 馬紅玉;韓一平;;高頻原子波導(dǎo)中冷原子的磁導(dǎo)引[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年07期

8 王義遒;;激光致冷和冷原子的應(yīng)用[J];物理教學(xué);2009年01期

9 羅有華,李明哲,王育竹;載流金屬網(wǎng)格中冷原子的動(dòng)力學(xué)行為[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2002年S1期

10 沐仁旺;紀(jì)憲明;印建平;;一種實(shí)現(xiàn)冷原子(或冷分子)囚禁的可控制縱向光學(xué)雙阱[J];物理學(xué)報(bào);2006年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱詩亮;;基于冷原子的量子模擬[A];第十五屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2012年

2 羅有華;李明哲;王育竹;;載流金屬網(wǎng)格中冷原子的動(dòng)力學(xué)行為[A];第十屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會論文論文集[C];2002年

3 周小計(jì);熊煒;劉新星;樂旭廣;陳徐宗;;駐波脈沖對超冷原子的相干操控[A];第十六屆全國原子與分子物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

4 李義民;付軍賢;陳徐宗;楊東海;王義遒;;銫冷原子吸收譜的實(shí)驗(yàn)觀察[A];第八屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會論文摘要選[C];1998年

5 劉伍明;;冷原子物理研究進(jìn)展[A];第十五屆全國原子與分子物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

6 朱詩亮;;冷原子有效規(guī)范勢的產(chǎn)生和應(yīng)用[A];第十三屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會論文摘要集[C];2008年

7 顏輝;杜炎雄;張智明;;在冷原子系綜中產(chǎn)生超糾纏窄線寬光子對[A];全國光電子與量子電子學(xué)技術(shù)大會論文集[C];2011年

8 楊紅;楊柳;王曉暢;吳金輝;;冷原子系統(tǒng)中的四波混頻增益和分布反饋激光[A];第十五屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2012年

9 紀(jì)憲明;印建平;;實(shí)現(xiàn)冷原子或冷分子囚禁的可控制光學(xué)雙阱及其光學(xué)晶格[A];第十一屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2004年

10 張巖;吳金輝;;密度不均勻冷原子介質(zhì)的相干調(diào)制穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)光學(xué)特性[A];第十四屆全國量子光學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會報(bào)告摘要集[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 記者 李山;冷原子系統(tǒng)中觀測到巨型量子三體態(tài)[N];科技日報(bào);2014年

2 記者 代群;中國刷新冷原子量子存儲世界紀(jì)錄[N];人民日報(bào)海外版;2009年

3 劉霞;瑞士開發(fā)出“冷原子熱電系統(tǒng)”模型[N];科技日報(bào);2013年

4 記者 桂運(yùn)安;超冷原子量子模擬實(shí)現(xiàn)重要突破[N];安徽日報(bào);2014年

5 記者 李陳續(xù)　通訊員 楊保國;我科學(xué)家刷新冷原子量子存儲世界紀(jì)錄[N];光明日報(bào);2009年

6 朱廣菁;冷原子源自愛因斯坦預(yù)言[N];大眾科技報(bào);2008年

7 記者 沈佳;國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目我省啟動(dòng)[N];山西日報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 江曉;冷原子量子存儲中的激光穩(wěn)頻與鎖相技術(shù)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

2 郭利平;光晶格中兩分量冷原子量子相變的研究[D];山西大學(xué);2009年

3 劉洋;冷原子體系在量子信息中的應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

4 趙興東;光晶格中超冷原子系綜的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)[D];華東師范大學(xué);2010年

5 周晶;超冷原子系統(tǒng)物理性質(zhì)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

6 栗生長;超冷原子體系的絕熱幾何相位[D];中國工程物理研究院;2012年

7 戴漢寧;基于冷原子系綜的量子信息處理的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

8 劉亞峰;基于冷原子和腔QED的量子模擬和量子計(jì)算[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

9 杭超;冷原子介質(zhì)中超慢光的非線性傳播特性研究[D];華東師范大學(xué);2007年

10 周政;超冷原子規(guī)則和混沌輸運(yùn)的相干控制[D];湖南師范大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 賈振強(qiáng);轉(zhuǎn)子模型及其在冷原子動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用[D];陜西師范大學(xué);2012年

2 汪皓川;量子非破壞性測量中冷原子樣品的制備[D];浙江大學(xué);2014年

3 涂文凱;冷原子用的穩(wěn)頻激光及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2011年

4 劉志學(xué);四能級冷原子系統(tǒng)中基于原子相干的四波混頻研究[D];牡丹江師范學(xué)院;2011年

5 馬駿;小型化干涉儀系統(tǒng)中的冷原子制備[D];浙江大學(xué);2014年

6 惲e，

本文編號：573414