系列耦合腔下Toffoli门的单步实现及拓扑基态的物理研究

发布时间：2021-09-01 09:28

　　在完成某些计算任务时,相比于如今多种的经典算法,量子计算机无疑具有更加快捷的优势。理论上每一个量子算符都可以被分解成为一系列的单量子和双量子位逻辑门,但是随着量子比特成比例的增加,这种方法虽然在理论上可实现但却是难以想象的复杂。使用多体的逻辑门就会使这个过程大大简化,然而若通过双比特量子门或单比特量子门来实现多体逻辑门,保真度会因为退相干而显著恶化。因此,在没有单量子比特或双量子比特算符的参与下单步实现多体门至关重要。本文主要提供了利用原子和光腔相互作用的方法来单步实现一个典型的三量子比特门—Toffoli门（控-控-非门）。在一系列的耦合腔内,每个耦合腔中都置于一个三能级的原子,这样量子信息被编码在完全相同的低能态的原子上,从而能够便捷地去标记各个量子比特。原子和经典（量子）场间的大的失谐对于Toffoli门的实现影响非常大。我们还基于马尔科夫主方程分析了原子腔的衰变和原子的自发辐射对于实现Toffoli门的保真度,发现单步实现的Toffoli门对退相干影响具有鲁棒性。另一方面,目前各种自旋链模型已经被广泛应用于模拟量子计算中,海森堡自旋链模型是相对简单的模型。本文所要构造的自旋链模... 

【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：44 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单激发态条件下演化期间Toffoli门的真值表

图 4 参数为 δ g时 Toffoli 门的保真度（具体参数选择为 0.02 , , 0.1b aΩ = Ω = Ω = g Δ = g J = g）2.6 系统的鲁棒性分析由于物理系统并不是一个孤立的系统，它必然会受到外界环境的干扰，而主要的干扰是来自耦合腔的衰变、原子的自发辐射。接下来，我们将用数值的方法来展示耦合腔的衰变和原子的自发辐射如何来影响 Toffoli 门最终的保真度。在 Markov 近似下，系统的主方程可由以下的 Lindblad 方程[46]产生：[ ]3 130,1 11 1,2 21 12 2I j j j j j jjel j j j jj le el ee eel jρ i H ρ κ a ρ a a a ρ ρa aγ σ ρσ σ ρ ρσ== = = + + （2.6.1）κ 代表耦合腔的衰变率，elγe 跃迁到l 的原子自发

【参考文献】：
博士论文
[1]杨—巴克斯特方程在拓扑物理中的应用[D]. 孙春芳.东北师范大学 2011



本文编号：3376735