多量子比特相位門和相位測量的研究

1、分類號 密級 UDC 編號 碩 士 學 位 論 文 多量子比特相位門和相位測量的研究 學 位 申 請 人： 尤林武 指 導 教 師： 夏立新 學 科 專 業(yè)： 業(yè)： 凝聚態(tài)物理

2、 學 位 類 別： 別： 理學 2012 年 4 月 摘 要 I 論文題目： 論文題目： 多量子比特相位門和相位測量的研究 多量子比特相位門和相位測量的研究 專 業(yè)： 業(yè)： 凝聚態(tài)物理 凝聚態(tài)物理 研 究 生： 生： 尤林武 尤林武 指導教師： 指導教師

3、： 夏立新 夏立新 摘 要 作為量子計算的重要組成部分，多量子比特相位門的構(gòu)建對量子信息的處理具有非常重要的意義。人工原子與場的相互作用具有和自然原子相同的物理特性，利用其遠大于自然原子的可控性，我們可以實現(xiàn)性能更加強大的多比特量子門。利用先進的相位探測方法，可以使量子信息的處理更加迅速準確。因此，多量子比特相位門的構(gòu)建和相位測量的研究就顯得非常重要。 本文提出了一個在腔中利用

4、有循環(huán)躍遷的人工原子構(gòu)建多量子比特相位門和一個使用多次穿過的超穩(wěn)干涉儀提高相位測量精度的方案。 首先，本文介紹了要實現(xiàn)的多量子比特相位門的兩種模型，一種是單量子比特同時控制多個目標量子比特，另一種是多個控制量子比特控制同一個目標量子比特。 其次，對有循環(huán)躍遷的四能級超導人工原子的結(jié)構(gòu)進行分析，基于非傳統(tǒng)幾何相移, 我們提出在腔中利用有循環(huán)躍遷的兩個四能級超導人工原子來實現(xiàn)非傳統(tǒng)幾何相位門。 接著，我們提出了實現(xiàn)多比特量子門的方案。在該方

5、案中，我們對單量子位控制多個目標量子位的控制機制和操作過程做了詳細的說明，并就操作時間與準一維共平面波導諧振器上六比特超導量子系統(tǒng)進行了比較。 最后，我們提出了一個利用多次穿過的超穩(wěn)干涉儀來提高測量精度的方法。 本論文表明：基于腔中有循環(huán)躍遷的兩個四能級人工原子的多量子比特相位門，簡化了操作過程，縮短了操作時間；在一定條件下，人工原子與腔模場退糾纏，邏輯門操作不受原子自發(fā)輻射和腔模場衰減的影響；在使用相同光子數(shù)的情況下，采用多次穿過的方