【摘要】：雖然現(xiàn)在傳統(tǒng)電子計算設備的計算能力每年仍在不斷提升,但在摩爾定律下每十八個月計算機晶體管密集程度翻一番,計算速度也隨之翻一番的預期,已經(jīng)越來越難以實現(xiàn)。而近幾十年以來,量子計算機和量子信息學的快速發(fā)展,為信息時代打開了一扇嶄新的大門,受到了世界各國、各機構的高度關注。在物理上實現(xiàn)量子計算機與量子信息的關鍵在于尋找一個合適的物理系統(tǒng)作為支撐,并在這一物理系統(tǒng)下要求能夠實現(xiàn)各種的量子邏輯門。腔量子電動力學方案作為一種較為合適的物理系統(tǒng),其主要思想是將原子束縛在高品質的腔中,并將量子信息編碼在原子的能態(tài)上,光腔則用于量子信息的傳輸。因此本文主要研究了一個基于Λ型三能級原子與一個雙模腔場所構成系統(tǒng)的動力學特性,以及在此系統(tǒng)下對實現(xiàn)量子邏輯門方法的探究。本文主要內容包括:第一章簡要闡述量子計算機的發(fā)展,以及對量子計算機的基本概念和基本理論知識進行簡單的介紹。第二章研究了由一個Λ型三能級原子和一個雙模腔場構成的量子系統(tǒng),在僅考慮1個激發(fā)態(tài)的情況下,通過對原子、腔模1、腔模2被激發(fā)概率的計算,以及對原子馮諾依曼熵的計算,直觀的體現(xiàn)出了這個系統(tǒng)量子態(tài)之間相互作用變換的過程。討論了原子與腔模的耦合強度和失諧系數(shù)變化對系統(tǒng)的糾纏動力學特性的影響,并探討了原子熵隨時間演化的周期性問題,其耦合系數(shù)影響著原子糾纏度的變換頻率,呈現(xiàn)出正相關性,而影響原子糾纏度大小的則是失諧系數(shù),呈現(xiàn)出負相關性。第三章通過構建單個Λ型三能級原子和兩個超導諧振器之間相互耦合的模型;給出了實現(xiàn)控制Z門(Controlled-Z)的四種操作方案和實現(xiàn)交換門(Swap)的兩種操作方案;同時對實現(xiàn)控制Z門的第一種操作方案進行了保真度的數(shù)值模擬仿真。結果表明:通過20.83ns的運行時間,其保真度為96.67%,而衰減率、弛豫速率和移相比率的增加會降低系統(tǒng)的保真度,而耦合強度的增加會減少系統(tǒng)的運行時間,從而減小衰減參數(shù)的影響,提高系統(tǒng)的保真度。第四章對本論文的研究工作進行總結和展望。
【學位授予單位】：吉首大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP38
【圖文】：

第 1 章 緒論改變。 被稱之為相位移動操作，其作用是通過幺正變換的符號翻轉成 1。ate 有時被描述成非門的平方根門，其作用是將( )0 + 1 / 2態(tài)上，同樣也將 1 態(tài)變換到 0 態(tài)和，Hadamard Gate 是量子邏輯門中最常用的邏輯時，利用布洛赫球對 Hadamard Gate 的操作描述

分別對比圖2.2、2.3（a）、（b）和（c）的右圖，也就是在耦合系數(shù)相等的情況下，發(fā)現(xiàn)原子處于激發(fā)態(tài) 的振幅會隨著失諧系數(shù)的增加而減�。煌瑯訉Ρ葓D 2.2、圖 2.3 的右圖，在小失諧的情況下，激發(fā)態(tài) 同樣為六個周期的時間分別為 2、0.4、0.2，而在大

第 2 章 Λ型三能級原子與一個雙模腔場的糾纏動力學特性失諧的情況下六個周期的時間則分別為 0.5、0.35、0.2，其周期的變化范圍明顯減小；這表明隨著失諧系數(shù)的不斷增大，耦合系數(shù)對激發(fā)態(tài)振幅影響將越加明顯，對激發(fā)態(tài)周期的影響則越不明顯，這是由于大失諧的存在，使得原子與腔模將發(fā)生非共振相互作用。對比圖 2.2（a）和圖 2.3（a），在相同的耦合系數(shù)下，失諧量變大，處于基態(tài) 1 、 2 的演化周期明顯增加，呈正相關；對比圖 2.3 的左圖，在大失諧情況下，其基態(tài) 、 的演化周期隨著耦合系數(shù)的增大而演化周期隨之減小，呈負相關。

【參考文獻】

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本文編號：2800813