电路QED系统中的量子测量与估计研究

发布时间：2021-07-17 16:34

　　超导电路量子电动力学系统（circuit QED）是受到广泛认可的实现量子计算的候选载体之一,其主要优势在于它的可扩展性与可控性。本文介绍了使用线性腔的经典线性电路QED系统的构成以及系统中量子比特的演化方程,并进一步的讨论了使用非线性腔的非线性电路QED系统中存在双稳态的条件以及非线性腔的引入对于量子比特演化的影响。基于线性电路QED系统,本文在理论上研究了实时追踪系统量子态的量子贝叶斯方法,并分析了它的适用条件。最后,本文提出了一种对于量子测量的非对易程度的度量,并证明了它的合理性与有效性。本文的主要内容如下:首先,本文介绍了量子态层析技术近年来的发展,其内容包括:基于连续弱测量与极大似然估计的量子系统的状态层析,基于压缩感知理论的多比特量子系统的状态层析以及基于线性回归估计的多比特量子系统的状态层析。它们的适用范围以及各自的优缺点也得到了分析。随后,本文介绍了线性电路QED系统的构成以及其中描述量子比特自身演化的约化随机主方程。更进一步地,引入了一个非线性腔,并通过分析此时系统腔场态幅值的稳态方程得到了系统中存在双稳态现象的条件,并通过数值仿真验证了该条件的合理性。通过对系统应用... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与研究意义
    1.2 研究现状
    1.3 论文结构
第二章 量子信息基础及量子态层析简介
    2.1 引言
    2.2 量子态的数学表示
    2.3 基于投影测量的单量子比特状态层析
    2.4 基于连续弱测量的极大似然估计
    2.5 基于压缩感知的量子状态层析
        2.5.1 压缩感知理论
        2.5.2 量子态层析背景下的压缩感知理论
        2.5.3 基于ADMM算法与压缩感知理论的量子态层析算法
    2.6 基于线性回归估计的量子状态层析
    2.7 本章小结
第三章 非线性电路QED系统的双稳态响应与系统态演化
    3.1 线性电路QED系统的构成与系统态演化
    3.2 非线性电路QED系统中的双稳态响应
    3.3 非线性电路QED系统中量子比特态的演化
    3.4 本章小结
第四章 基于量子贝叶斯方法的量子系统实时估计
    4.1 引言
    4.2 量子贝叶斯方法中系统密度矩阵主对角元的更新
    4.3 量子贝叶斯方法中系统密度矩阵副对角元的更新
    4.4 量子贝叶斯方法的适用条件
    4.5 本章小结
第五章 非对易量子系统协同测量及其度量研究
    5.1 引言
    5.2 量子测量引起的系统动力学与K-Means算法
        5.2.1 K-Means聚类算法
    5.3 对量子测量的非对易程度的度量的构筑
    5.4 对量子测量的非对易程度的度量的应用
    5.5 度量在量子测量中的几种典型情况中的表现
    5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]量子态估计简介及其在超导电路电动力学系统中的应用[J]. 杨阳,齐波,崔巍.  控制理论与应用. 2017(11)
[2]量子层析中几种状态估计方法的研究[J]. 杨靖北,丛爽.  系统科学与数学. 2014(12)

博士论文
[1]量子系统的测量、状态估计与调控[D]. 杨靖北.中国科学技术大学 2018



本文编号：3288542