在超导线路系统中实现两量子比特Rabi模型与量子门

发布时间：2020-05-31 21:01

【摘要】：量子Rabi模型是量子光学中一个简单的模型,该模型描述了光与物质间的相互作用。当相互作用强度比较弱时,该模型可以通过旋转波近似退化为JaynesCummings模型。随着实验技术的提高,在实验室里,许多系统已经实现了强耦合,甚至是超强耦合,这些系统包括超导线路、量子光学系统、离子阱和冷原子等。然而,在量子技术飞速发展的今天,超强耦合以及深强耦合的实现也并不容易。因此,借助量子模拟实现超强耦合,甚至是深强耦合,对研究超强耦合以及深强耦合区的动力学行为有着重要的研究价值。在已有研究工作的基础上,我们进一步研究了如何在超导线路系统中实现多量子比特的量子Rabi模型。研究表明,通过选择合理参数,我们可以实现较高保真度的多量子比特Rabi模型。特别的是,我们展示了多量子比特Rabi模型在量子计算方面的应用。我们借助系统的有效哈密顿量实现了非平庸的量子门和多体纠缠态。最后,针对我们构造的这种非平庸量子门的性质,我们做了系统的研究,并计算了其保真度。在本论文中,我们将在引言中给出本论文的相关研究背景,介绍量子纠缠理论的提出与发展,引入量子门与量子Rabi模型等相关概念,并简要介绍超导线路系统。在第二章中,我们回顾了Rabi模型的量子模拟,以及如何借助有效哈密顿量生成薛定谔猫态。第三章是我们的主要研究工作,我们通过加入驱动,在合理参数下实现多量子比特Rabi模型,并研究了有效哈密顿量在构造非平庸量子门、多体量子纠缠态方面的应用。研究表明,我们可以实现较高保真度的量子逻辑门,在特定参数下,我们可以实现与CNOT门等价的量子逻辑门。最后,我们给出了本文的研究结论。
【图文】：

薛定谔猫态,单量子,保真度,可以用来

单量子比特Rabi模型的保真度该有效哈密顿量可以用来生成薛定谔猫态

量子比特,驱动频率,保真度,有效哈密顿量

图 3.1 改变驱动频率下的两量子比特 Rabi 模型平均保真度：选取参数 = 0.02 ，，Ω = = 0.2 ，= 0.002 ，其中(a) = 0.996 ；(b) = 0.998 ；(c) = 0.999从近似条件中可以看出，我们也可以通过调节参数和Ω来优化有效哈密顿量的
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O431.2

【参考文献】