基于超冷离子的薛定谔猫态制备及Jarzynski相关信息理论等式的验证

发布时间：2021-03-04 19:16

　　量子信息科学,是一门融合了信息科学与物理科学的新兴科学。顾名思义,就是利用量子特性实现产生、发送、传递、接收、提取、识别、处理、控制信息的功能。其中最主要的领域就是量子计算和量子通讯。在可能实现量子计算的物理系统中,离子阱体系以其易操控性、长相干性和易扩展性广受关注,是实现大规模量子计算上是最有希望成功的体系之一。而以薛定谔猫态为代表的量子纠缠态已经成为量子计算、量子通讯、精密测量以及检验量子力学基本原理的核心资源之一,所以实现宏观薛定谔猫态的重要性不言而喻。同时,一些量子信息热力学相关定理如Landauer定理和J ar zynski等式对于量子信息的发展起着决定性的作用,只有更好的掌握并验证这些定理,才能进一步促进量子信息科学的发展。本文主要介绍了基于线形离子阱中的实验以及理论工作,包括基于超冷离子的薛定谔猫态的制备以及验证Jarzynski相关理论信息不等式的成立等,具体如下:1、设计并制作了新的激光稳频电路系统和新的激光器电流温控电路,并优化了囚禁势电路。这些电路能有效稳定激光频率以及囚禁势系统,为实验的开展提供了必要的基础条件。2,为了进一步制备出更大的单囚禁离子薛定谔猫态,... 

【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１：三维Ｐａｕｌ阱结构原理图，它由一个环极和两个帽极组成，阱体内表面是旋??

—－ｔＱ??图２．１：三维Ｐａｕｌ阱结构原理图，它由一个环极和两个帽极组成，阱体内表面是旋??转对称的双曲面??？?ＲＦ?＾??？?＋?ＤＣ??。－ＤＣ??ｔｒａｐ?ｚ?ａｘｉｓ?／－＼?Ｎ．??图２．２：线形Ｐａｕ縱原理图??２坏其中ｒ。为环极的最小半径，２ｚＱ为两帽极间的最小间距。因即可得??ｒｌ＋２ｘ１＾?￣２＾＇?（２＿４）??然而对于线形阱，结构如图２．２所示，它由径向的四根平行排列的圆柱??型刀片电极组成。取定７?＝?〇，《?＝?－／３?＝?１，二维势就可以写为??沴＝＾＾（ｘ２?—?ｙ２）＿?（２．５）??若离子的质量为ｍ，带电量为＋Ｑ，在势（２．４）中Ｊ：方向上的经典运动方程为：??ｍｘ?＝?－Ｑ－ｒ－??ｏｘ??－（２．６）??

０?＾?／３ｊ?＜?１，?ｆｏｒ?ａｌｌｊ?６?ｘ，?ｙ，?ｚ．?（２．１４）??时，离子在三维上都是稳定囚禁的。图２．３⑷所示，为三维Ｐａｕｌ阱的第一??稳定区域，轴为＾和＾，对应的与ｙ方向的值由（２．１３）式给出。线形阱的??参数关系可写为：??＝?—２ｄｘ?＝?￣〇－ｙｉ?Ｑｚ?＝?￣＾Ｑｘ?￣?￣Ｑｙ?（２．１５）??在图２．３（ｂ）为线形Ｐａｕｌ阱中的第一稳定区域，它关于＆轴对称的。??§２．１．２线形离子阱中离子的运动??在图２．２的基础上，只要在ｚ轴（即轴向）加上两个带有直流电压的帽电??极，这就是完整的线形阱。??在我们小组的线形离子阱中只会在一个对角电极上加上射频电压，??而其他两个电极接地。与此同时帽电极会通直流电压ｔ／ｗ囚禁势就由静??电场势加交变电场势组合而成，由轴对称的轴向静电势以及拉普拉斯方??

【参考文献】：
期刊论文
[1]薛定谔猫[J]. 赵振双,张寿.  延边大学学报(自然科学版). 2008(01)
[2]“薛定谔猫”──宏观量子叠加态[J]. 吴锦伟,郭光灿.  物理. 1995(05)

博士论文
[1]线形离子阱量子计算系统的优化和脉冲声子激光的研究[D]. 谢艺.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2013

硕士论文
[1]线形离子阱中单离子的相干操控和海森堡误差—扰动关系的验证[D]. 龚诗杰.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2016
[2]囚禁离子非线性动力学的实验研究[D]. 吴浩煜.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2014



本文编号：3063758