单量子系统的相干电磁调控

发布时间：2018-04-01 12:13

  本文选题：量子相干调控　切入点：单电子　出处：《西南交通大学》2014年博士论文

【摘要】：量子相干调控在过去的几十年引起了广泛关注,并取得了许多显著的研究成果,特别是在量子信息处理领域,量子相干调控是实现量子计算,量子保密通信的重要手段。量子相干调控的核心思想是通过改变外界条件,如电场、磁场,将量子系统从初始态激发到目标态上。一般而言,实现这种对微观物质的控制包括两种方法,一种是对控制场弛豫时间相当敏感的精确控制方法,如拉比振荡；而另一种是对弛豫时间不敏感的布居数演化绝热路径方法,如受激拉曼绝热过程。本文将通过对现行物理系统(运动量子点、液氦表面电子、超导约瑟夫森节、原子与腔相互作用系统)的研究,利用量子调控的基本方法研究量子计算基本逻辑门的操作,并且制备量子保密通信所必备的单光子源,研究内容主要如下：在第二章,我们研究了表面声波输运单个电子的运动过程,当表面声波的波长与其准一维运动通道的长度相近时,表面声波束缚单个电子而势阱可以看成是一个运动量子点,而处于其势阱中的电子具有量子化能级。我们提出利用运动量子点最低两个能级来编码量子比特,从而实现量子计算。对于单量子比特逻辑门操作,我们通过精确控制静电场的势能,使电子在最低两个能级之间产生拉比振荡,从而实现布居数的反转。对于两量子比特,我们通过在不同准一维通道中邻近运动量子点之间的库伦相互作用来实现基本的i-swap门操作。而对于量子信息的读出,我们可以利用实验上首次观测单电子隧穿效应的方案来实现。在第三章,我们研究了液氦表面电子的束缚过程,提出用Stark啁啾绝热过程实现液氦表面电子的量子相干调控。不同于Planzman等人提出的用精确控制外场弛豫时间的方法实现量子逻辑门的操作,Stark啁啾绝热过程在实现量子逻辑门操作中,对外场弛豫时间并不敏感,并且能更有效地实现布居数的完全反转。我们同样用电子在束缚势中的最低两个能级编码量子比特,并且利用电子之间的库伦相互作用实现了基本的i-swap门。一般Stark啁啾绝热过程的实现需要在绝热条件限制下才能实现,但是在一定的控制场下,我们研究了在绝热条件违背的情况下,Stark啁啾非绝热过程同样能实现量子逻辑门的基本操作。在第四章,我们研究了耗散对量子相干调控的影响。以Stark啁啾绝热过程实现超导约瑟夫森节的基本量子逻辑门操作为例,我们研究了实际存在的耗散效应是怎样影响Stark啁啾绝热过程的调控效率。在系统与环境弱耦合的情况下,Stark啁啾绝热过程依然可以有效实现量子逻辑门操作,绝热路径之间的跃迁效应对逻辑门操作的影响很小。但是在强耦合情况下,系统布居数的演化将受到严重破坏。在第五章,我们研究了原子与单模腔相互作用产生单光子的过程,与利用原子自发辐射和拉比振荡的方法不同,我们提出用绝热捷径方法有效控制系统布居数的完全反转。通过引入一个辅助控制哈密顿量,在原有受激拉曼绝热过程的基础上,我们有效实现了单光子Fock态的制备。并且研究了耗散对绝热捷径的影响,我们的结果显示绝热捷径具有很强的抗噪能力。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O413;TN918

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 汪仲清;段昌奎;安广雷;;囚禁离子的非线性Jaynes-Cummings模型及其布居数反转演化[J];物理学报;2006年07期

2 张保社;;由耦合系数控制的原子布居数演化[J];中国高新技术企业;2007年08期

3 毕冬艳;;一个特殊模型中的相干布居俘获[J];物理学报;2008年08期

4 张利军;赵兴波;徐忠孝;武跃龙;李淑静;王海;;冷却光泵浦效应对原子布居数分布影响的实验研究[J];山西大学学报(自然科学版);2010年04期

5 李剑;;非线性囚禁离子模型中布居数反转演化[J];量子电子学报;2013年04期

6 李鲠颖,邬学文;粉末样品中自旋3/2核体系中心跃迁的布居数反转[J];波谱学杂志;1990年01期

7 宁西京,景春阳,林福成;利用布居囚禁态实现高效率布居转移[J];光学学报;1996年08期

8 邹胜利,刘传朴,郭敬忠,顾月姝,李学初,徐大东;计算机模拟技术在研究传能反应产物振动布居中的应用[J];光谱学与光谱分析;1998年06期

9 吴艳;赵永明;周艳薇;;激光诱导原子布居数转移的探讨[J];湖州师范学院学报;2007年01期

10 周艳微,叶存云,林强,王育竹;基于绝热快速通道控制原子布居数及其相干性的研究[J];物理学报;2005年06期

相关会议论文 前6条

1 周艳微;叶存云;林强;;用绝热快速通道控制原子的布居数和相干性[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

2 李鲠颖;杨根金;邬学文;;粉末样品中I=3/2体系中心跃迁的回波与布居数反转[A];第五届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1988年

3 吴其俊;祖莉莉;;氮气脉冲放电光谱强度受真空压力的影响[A];第十六届全国分子光谱学学术会议论文集[C];2010年

4 王谨;詹明生;;基于相干布居数囚禁的冷原子钟[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年

5 吴争平;王明雪;罗莎;李洁;陈启元;;Ti,Al改性NaAIH_4的放氢行为及其微观机制研究[A];2012年全国冶金物理化学学术会议专辑（上册）[C];2012年

6 吴争平;陈启元;尹周澜;李洁;;不同晶型氢氧化铝的反应活性与微观键力分析[A];2008年全国湿法冶金学术会议论文集[C];2008年

相关博士学位论文 前10条

1 黄泽霞;量子态布居数转移最优控制方法的研究[D];浙江工业大学;2014年

2 何军;原子系统中的绝热布居传输[D];中国科学技术大学;2010年

3 汪毅;Hanle构型下铷原子塞曼子能级相干布居数囚禁实验研究[D];中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）;2005年

4 李宜轩;固体核磁共振异核相关新脉冲的开发及同核相关数据处理新方法[D];华东师范大学;2015年

5 杨静;飞秒激光场中双原子分子布居转移和定向的量子调控[D];大连理工大学;2012年

6 赵华;玻色—爱因斯坦凝聚中相位相干性及含时系统中布居局域化研究[D];山西大学;2004年

7 石轩;单量子系统的相干电磁调控[D];西南交通大学;2014年

8 高城;非局域热动平衡等离子体的粒子布居和辐射性质研究[D];国防科学技术大学;2011年

9 赵R汲，

本文编号：1695520