多量子比特Rabi模型的量子模拟及其在量子信息中的应用

发布时间：2020-09-03 13:34

　　 量子Rabi模型是描述光和物质相互作用的基础模型,在许多物理系统中都起着非常重要的作用。在本文中,我们提出了一种实验可行的理论方法,通过该方法在一个超导线路系统中模拟多量子比特Rabi模型。我们可以借助外部的横纵驱动场得到描述多量子比特Rabi模型的哈密顿量。在模拟中我们会发现,谐振腔的有效频率和量子比特的有效能量都随着外部驱动参数的变化而变化,这样我们就可以通过调节驱动频率和振幅使模拟系统处于更强的耦合区。通过数值模拟,我们探究了多量子比特系统在不同耦合强度下演化态保真度随时间变化情况。模拟结果表明,该系统在一个大范围的参数空间里都有很高的保真度。接下来,我们在模拟出的这个多量子比特Rabi模型系统的基础上,分别探究了它在量子信息处理中的一些应用。比如,我们得到了两比特量子门,薛定谔猫态,多量子比特GHZ态。其中,1.我们得到了一个具有最大纠缠能力的两比特量子门,它与CNOT门局域等价,并且即使在系统受到环境扰动时,它也有较高的保真度。2.我们制备了薛定谔猫态,研究了猫态的位移量随参数和量子比特数的变化情况。3.我们也研究了耗散对薛定谔猫态和GHZ态的影响,研究表明,无论系统是否受到环境的扰动,薛定谔猫态和多量子比特GHZ态都有很高的保真度。最后,我们用类似的方法模拟了在一个量子比特与双模谐振腔相互作用的情况下系统的有效哈密顿量,通过调节外部控制场的频率和振幅可以使系统实现更强的耦合。借助该系统,我们得到了介观三体纠缠态和双光子薛定谔猫态。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O431.2

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本文编号：2811505