約瑟夫森結(jié)與腔場相互作用動力學和量子信息處理.pdf

1、近年來,對于介觀約瑟夫森結(jié)量子特性的研究引起了廣泛關注,極小尺寸的約瑟夫森結(jié)有著明顯的量子特性,如庫珀對遂穿的庫侖阻塞,宏觀量子遂穿,布洛赫振蕩,曾納隧道效應,可以用來解釋量子力學的一些基本原理.由約瑟夫森結(jié)組成的系統(tǒng)與原子一樣具有分立的能級和量子態(tài),它與電磁場相互作用時表現(xiàn)出與原子類似的性質(zhì).由于約瑟夫森的固態(tài)和可擴展性特點,促使它成為技術領域應用的焦點.現(xiàn)在量子計算和量子信息科學是量子力學在應用領域一個非?；钴S的研究方向,人們一直試

2、圖尋找一些物理系統(tǒng)來實現(xiàn)量子計算和量子信息過程.介觀約瑟夫森結(jié)因其獨特的優(yōu)越性在眾多的系統(tǒng)中脫穎而出,成為實現(xiàn)大規(guī)模量子計算和量子信息處理的首選物理系統(tǒng)之一.該文研究約瑟夫森結(jié)和腔場相互作用的量子動力學行為,并研究利用此類相互作用系統(tǒng)實現(xiàn)量子計算和量子信息處理的方法.該文包括五個部分,第一章緒論簡單介紹約瑟夫森結(jié)的構造、基本性質(zhì)以及國內(nèi)外對約瑟夫森器件的研究現(xiàn)狀.第二章研究利用約瑟夫森結(jié)實現(xiàn)量子計算的新方案.利用微波與腔場控制兩個超導量

3、子干涉器制備了最大糾纏態(tài),實現(xiàn)了受控非門和交換門操作,并研究了在此類系統(tǒng)中實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的方法.第三章研究超導量子干涉器與腔場相互作用過程中的糾纏特性,特別研究了此類系統(tǒng)的熱糾纏特性.首先我們討論在對稱情況下系統(tǒng)處于純態(tài)的糾纏特性,其糾纏隨時間作周期性振蕩,然后分析了兩體系統(tǒng)處于混合態(tài)的糾纏特性.發(fā)現(xiàn)通過改變溫度和外場可實現(xiàn)量子糾纏操縱和控制.第四章研究連續(xù)變量情況下系統(tǒng)的量子動力學行為,將超導量子相干裝置與電磁場都約化成線性諧振子.