利用腔QED實(shí)現(xiàn)多量子比特邏輯門.pdf

1、由于量子計(jì)算機(jī)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)相比具有更快的運(yùn)行速度,因此在最近幾年受到了很多人的關(guān)注.腔量子電動(dòng)力學(xué)能夠使量子信息之間的轉(zhuǎn)換保持相干性,是一個(gè)處理量子信息的理想系統(tǒng).目前已經(jīng)有很多人提出了在腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)量子邏輯門的方案.雖然多量子比特門可以被分解為條件z門和一系列的單比特門,但是這個(gè)分解的過程會(huì)隨著量子比特?cái)?shù)目的增加而變得非常復(fù)雜.因此研究人員一直在尋找能夠直接實(shí)現(xiàn)多比特量子邏輯門的有效方案.
　　本文提出了兩種一步實(shí)現(xiàn)

2、受控交換門的方案和一種一步實(shí)現(xiàn)多量子比特條件z門的方案.在第一個(gè)實(shí)現(xiàn)受控交換門的方案中,控制位的量子比特被編碼在原子的兩個(gè)基態(tài)上,目標(biāo)位的量子比特被編碼在一個(gè)雙模微波腔的兩個(gè)不同極化的0光子和1光子的福克態(tài)上.由于采用原子與腔的共振相互作用,使得相互作用時(shí)間非常短,這在一定程度上有效抑制了消相干.在第二個(gè)實(shí)現(xiàn)受控交換門的方案當(dāng)中,我們利用了四能級(jí)原子系綜與光學(xué)雙模腔的共振相互作用,這樣可以不需要嚴(yán)格的強(qiáng)耦合條件和Lamb-Dick極限就

3、能在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)具有高保真度的受控交換門.在實(shí)現(xiàn)多量子比特條件z門的方案中,我們首先將兩個(gè)四能級(jí)原子同時(shí)發(fā)送到一個(gè)具有高品質(zhì)因數(shù)的光學(xué)腔中,通過選擇原子與腔的不同的耦合強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)了兩比特的條件z門,接著我們采用同樣的方法將我們的方案直接推廣到實(shí)現(xiàn)N個(gè)量子比特的條件z門,并且這個(gè)實(shí)現(xiàn)這個(gè)門的時(shí)間不會(huì)隨著量子比特?cái)?shù)目的增加而改變.在這個(gè)方案當(dāng)中,由于采用了原子與光學(xué)腔的大失諧相互作用,可以有效抑制原子的自發(fā)發(fā)射,對(duì)避免消相干起到了一定的