固态量子器件的量子态制备及逻辑门实现

发布时间：2024-06-04 18:32

　　固态量子器件是近几年的国际前沿研究热点,也被认为是最有可能实现量子计算的系统之一。本文将着重研究超导比特和NV色心这两种固态系统在量子信息处理中的量子态制备及逻辑门操作。本文共分为五个章节：第一章为序言,主要介绍了本文的研究背景和固态比特的发展进程,并着重介绍了和本文相关的研究成果。第二章介绍了量子信息与量子光学方面相关知识,介绍后续章节所需要的基础理论知识和概念。第三章主要介绍了本文的一项研究工作,提出一种在电路QED中制备量子存储器的宏观W-型纠缠相干态的方案。创新点如下：本方案中我们采用的量子存储器为NV系综,每个NV系综分布在不同的腔中。本方案中的NV系综的初始态只需处于基态而无需制备到相干态,这将大大地减少实验的难度。在大多数的操作时间中,每个腔始终处于真空态,因此由腔衰减和腔与腔之间的串扰所引起的消相干将得到极大程度的遏制。此外,本方案只需要一个腔外耦合比特。制备好的W型纠缠相干态可以在NV系综中储存很长时间,然后传输到腔中,这在量子通讯中具有很好的应用潜力。本方案具有一般性,可以用来制备分布在不同腔中原子系综或者别的自旋系综的W型纠缠相干态。第四章主要介绍了本文的另一研究...

【文章页数】：97 页

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致谢
摘要
Abstract
1 序言
    1.1 研究背景
    1.2 固态量子比特的研究进展
        1.2.1 超导量子比特
        1.2.2 金刚石NV色心
    1.3 腔QED及电路QED的研究进展
        1.3.1 光学谐振腔与超导谐振腔
        1.3.2 腔QED
        1.3.3 电路QED
        1.3.4 固态量子器件间的耦合机制
    1.4 本文的结构和主要内容
2 基础知识介绍
    2.1 量子比特和量子逻辑门
        2.1.1 量子比特
        2.1.2 量子逻辑门
    2.2 几种常见的量子纠缠态
        2.2.1 GHZ态
        2.2.2 W态
        2.2.3 簇态
        2.2.4 NOON态
        2.2.5 纠缠相干态
    2.3 几何量子计算
        2.3.1 基于阿贝尔几何相位的量子计算
        2.3.2 基于非阿贝尔几何相位的量子计算
3 在电路QED中制备量子存储器的宏观纠缠相干态
    3.1 研究背景与动机
    3.2 制备NV系综的W-型宏观纠缠相干态
    3.3 实验可行性分析
    3.4 NV系综的W态传输
    3.5 本章小结
4 多腔体系中的多目标比特非常规几何相位门
    4.1 研究背景与动机
    4.2 多腔系统的模型和哈密顿量
    4.3 构建多目标比特的非常规几何相位门
    4.4 实验可行性分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
参考文献
作者简历与科研成果



本文编号：3989008