基于原子—腔—光纤系统的纠缠态制备和远程量子逻辑门实现方案

发布时间：2023-01-30 20:14

　　就腔量子电动力学而言,随着腔中耦合原子的增多,由于原子间的交叉相互作用,使得对原子自身和原子与腔相互作用的操纵变得越来越困难,所以单个腔中可以耦合的原子数目是有物理限制的。但是,一台实用的量子计算机必然包含很多量子比特,并且它的能力会随着所包含量子比特数目的增多而增强。因此人们提出了分布量子计算的方案。它通过量子传输线连接多个空间分离的包含少数量子比特的处理器组成网络来实现量子计算。制备分离子系统间共享的纠缠和构建远程量子逻辑门是实现分布量子计算的核心问题。另一方面,近来在实验上已经能够实现囚禁在光学腔中的单个原子控制、原子与腔及光纤与腔的强耦合。因此,原子-腔-光纤耦合系统逐渐引起了人们的重视,提出了许多基于此类系统完成量子信息处理的方案。本文以此类系统作为研究对象,提出一些制备远程两比特共享纠缠态、多比特W态和三比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态、实现远程两比特量子控制相位门和交换门、及远程三比特量子控制Z门的理论方案。本文的主要工作包括以下内容： 1.基于通过光纤连接的三个腔分别与三个原子耦合组成的系统,提出一种通过绝热演化制备远程两... 

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 量子信息的基本概念
        1.1.1 量子比特
        1.1.2 量子逻辑门
        1.1.3 量子纠缠
    1.2 基于腔QED系统的纠缠态制备和量子逻辑门实现
        1.2.1 腔QED的基本概念
        1.2.2 原子与腔场的相互作用模型
        1.2.3 基于腔QED制备纠缠态和实现远程逻辑门的方案
    1.3 本文的主要工作
第二章 通过绝热演化在原子-腔-光纤系统中制备纠缠
    2.1 原子-腔-光纤耦合系统
    2.2 通过绝热演化制备纠缠态的方案
    2.3 实现量子信息共享的方案
    2.4 本章小结
第三章 制备与远距离腔耦合的三原子GHZ态
    3.1 通过控制相互作用时间制备GHZ态
    3.2 通过绝热通道制备GHZ态
    3.3 本章小结
第四章 经典光场辅助下实现远程量子逻辑门的方案
    4.1 经典场驱动下的原子-腔-光纤系统
    4.2 远程两比特逻辑门的实现方案
        4.2.1 远程两比特量子控制相位门的实现方案
        4.2.2 远程两比特量子交换门的实现方案
    4.3 本章小结
第五章 远程三比特量子控制Z门的实现方案
    5.1 原子-腔-光纤耦合系统
    5.2 远程三比特量子控制Z门的实现方案
    5.3 远程N比特控制Z门的实现方案
    5.4 本章小结和讨论
第六章 结论与展望
参考文献
攻读博士期间发表与完成论文目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]量子隐形传态[J]. 苏晓琴,郭光灿.  物理学进展. 2004(03)



本文编号：3733408