量子信息處理器的物理實現(xiàn).pdf

1、21世紀(jì)是信息化時代，人類社會前進的步伐也隨著計算機的飛速發(fā)展逐漸加快，伴著信息處理器的計算能力的不斷提高，這將導(dǎo)致計算機芯片隨著時間的推移高度集成化，逐漸達到納米量級，這個時候由于熱耗散效應(yīng)使得經(jīng)典計算機的可靠性受到破壞。因此尋求全新的有效的、可靠的、穩(wěn)定的計算體系是非常重要的和急迫的。
　　正是基于上述目的，量子計算和量子信息成為近年來物理學(xué)的最前沿課題之一。基于量子計算并行性，量子計算具有從根本上超越經(jīng)典計算機的計算能力，而

2、且保密通訊方面也具有巨大的潛在應(yīng)用價值。而基于量子點的量子計算、調(diào)控和態(tài)工程是其中的一個重要的研究方向。
　　本碩士論文利用最新型半導(dǎo)體材料——摻雜H-terminated硅晶表面形成的自由鍵構(gòu)成的電子電荷量子比特與線性腔耦合形成的腔電動力學(xué)體系(cavityquantum electrodynamics)實現(xiàn)量子計算。研究摻雜磷的硅晶表面由于氫氣的附著產(chǎn)生的兩個距離非常近并且共用一個自由電子的自由鍵，這樣的體系構(gòu)成的電子電荷量子

3、比特相比于其他量子點體系具有較長的相干時間、尺寸小以及對實驗溫度要求低的特點。通過與線性腔耦合并控制整個系統(tǒng)的演化時間我們實現(xiàn)了對單量子比特門和雙量子比特操作，由于硅晶體其本身具有的穩(wěn)定性和可擴展性，使得基于硅晶表面自由鍵電荷量子比特成為實現(xiàn)量子計算最有希望的方案之一。
　　除了電子電荷量子比特以外，由于光子可以長距離傳輸以及受外界的干擾較小，而且我們很容易對光子的路徑以及偏振進行操作和控制，因此選取光子作為信息載體一直受到人們的