量子Rabi模型是描述光和物質相互作用的基礎模型,在許多物理系統(tǒng)中都起著非常重要的作用。在本文中,我們提出了一種實驗可行的理論方法,通過該方法在一個超導線路系統(tǒng)中模擬多量子比特Rabi模型。我們可以借助外部的橫縱驅動場得到描述多量子比特Rabi模型的哈密頓量。在模擬中我們會發(fā)現(xiàn),諧振腔的有效頻率和量子比特的有效能量都隨著外部驅動參數(shù)的變化而變化,這樣我們就可以通過調節(jié)驅動頻率和振幅使模擬系統(tǒng)處于更強的耦合區(qū)。通過數(shù)值模擬,我們探究了多量子比特系統(tǒng)在不同耦合強度下演化態(tài)保真度隨時間變化情況。模擬結果表明,該系統(tǒng)在一個大范圍的參數(shù)空間里都有很高的保真度。接下來,我們在模擬出的這個多量子比特Rabi模型系統(tǒng)的基礎上,分別探究了它在量子信息處理中的一些應用。比如,我們得到了兩比特量子門,薛定諤貓態(tài),多量子比特GHZ態(tài)。其中,1.我們得到了一個具有最大糾纏能力的兩比特量子門,它與CNOT門局域等價,并且即使在系統(tǒng)受到環(huán)境擾動時,它也有較高的保真度。2.我們制備了薛定諤貓態(tài),研究了貓態(tài)的位移量隨參數(shù)和量子比特數(shù)的變化情況。3.我們也研究了耗散對薛定諤貓態(tài)和GHZ態(tài)的影響,研究表明,無論系統(tǒng)是否受到環(huán)境的擾動,薛定諤貓態(tài)和多量子比特GHZ態(tài)都有很高的保真度。最后,我們用類似的方法模擬了在一個量子比特與雙模諧振腔相互作用的情況下系統(tǒng)的有效哈密頓量,通過調節(jié)外部控制場的頻率和振幅可以使系統(tǒng)實現(xiàn)更強的耦合。借助該系統(tǒng),我們得到了介觀三體糾纏態(tài)和雙光子薛定諤貓態(tài)。
【學位單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O431.2

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本文編號：2811505