幾何拓?fù)淞孔佑?jì)算與冷原子ZB效應(yīng)的研究.pdf

1、量子計(jì)算機(jī)能模擬量子系統(tǒng)及強(qiáng)大的超快運(yùn)算能力，使得量子信息和量子計(jì)算的研究具有巨大的前景。實(shí)際上，它們的發(fā)展也是社會(huì)科技發(fā)展大勢(shì)所趨。量子信息及量子計(jì)算相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及最終研制成功，必將全面影響人們的生產(chǎn)和生活。
　　 在量子計(jì)算、信息處理研究領(lǐng)域，如何提高量子門處理信息的信度和容錯(cuò)能力始終是一個(gè)重要問(wèn)題。本學(xué)位論文的一個(gè)工作就是：利用幾何相和拓?fù)湎嗟恼w幾何性質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)規(guī)噪聲和小的漲落不敏感，有良好的抗干擾能力這一天然優(yōu)點(diǎn)，設(shè)

2、計(jì)了幾何和拓?fù)淞孔佑?jì)算方案以期有效提高量子門處理信息的容錯(cuò)能力和保真度。
　　 論文的第二章闡述幾何與拓?fù)湎嗬碚?，?jiǎn)要介紹量子計(jì)算相關(guān)的背景及理論。
　　 第三章詳細(xì)闡述了本論文的幾何拓?fù)淞孔佑?jì)算方案工作。對(duì)于幾何量子計(jì)算方案，采用等權(quán)重的正交疊初態(tài)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)演化后，獲得純幾何相，而且是幾何相的對(duì)角部分，并將這一純幾何結(jié)果應(yīng)用到二能級(jí)系統(tǒng)如核磁共振和超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)電荷比特系統(tǒng)，構(gòu)造了容錯(cuò)量子門，提高量子信息處理的信度。該

3、量子信息門的主要優(yōu)點(diǎn)在于，既繼承了之前文獻(xiàn)提出的絕熱幾何量.了計(jì)算有容錯(cuò)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了絕熱的限制，是非絕熱幾何量子計(jì)算。由于該方案系統(tǒng)演化后獲得的幾何相所含參數(shù)較少，實(shí)驗(yàn)上容易控制，不需要像自旋回波消除動(dòng)力學(xué)相時(shí)需要對(duì)磁場(chǎng)、時(shí)間嚴(yán)格精確控制。對(duì)于系統(tǒng)演化后獲得的幾何相只與系統(tǒng)演化的拓?fù)鋽?shù)有關(guān)（繞數(shù)和圈數(shù)），基于此拓?fù)湫再|(zhì)，構(gòu)造了拓?fù)淞孔佑?jì)算方案。
　　 除了用相位構(gòu)造量子門提高量子信息處理信度外，目前發(fā)展比較完善的冷原子

4、物理也有應(yīng)用到量子計(jì)算領(lǐng)域。關(guān)于冷原子物理的激光致冷和囚禁技術(shù)的不斷發(fā)展，波色-愛因斯坦凝聚體的實(shí)現(xiàn)，大幅度的提高了實(shí)驗(yàn)操控、觀測(cè)原子的精度。而冷原子因其處在極低溫度下（甚至是nk量級(jí)），速度極低，有著與常溫原子不同的新的特性。冷原子本身新的特點(diǎn)及相關(guān)理論技術(shù)的成熟，為冷原子物理與量子信息、量子計(jì)算的結(jié)合提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。目前，已有很多頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室和研究小組投入冷原子量子信息與計(jì)算方面的研究，也不斷有新的突破性進(jìn)展。
　　 另

5、一方面，關(guān)于冷原子新的物理特性仍然處于研究探索中，許多理論還不完善。因此，關(guān)于冷原子物理的理論研究如自旋軌道耦合、自旋霍爾效應(yīng)、冷原子光誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)（阿貝爾和非阿貝爾的）、ZB效應(yīng)、冷原子模擬及量子仿真等等勢(shì)在必行。
　　 本論文的第四章將先簡(jiǎn)要介紹激光致冷技術(shù)及其發(fā)展、波色愛因斯坦凝聚、相對(duì)論量子力學(xué)和冷原子光誘導(dǎo)規(guī)范勢(shì)，然后介紹本論文另一工作--冷原子ZB效應(yīng)。通過(guò)分析冷原子在激光外場(chǎng)的規(guī)范勢(shì)后，結(jié)合具體的簡(jiǎn)單且重要的∧-型三