应用腔qed实现两比特量子逻辑门和制备多比特纠缠态

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1、延边大学硕士学位论文应用腔QED实现两比特量子逻辑门和制备多比特纠缠态姓名：徐晶申请学位级别：硕士专业：物理学光学指导教师：郭振平20070425摘要我们提出一个应用圆极化双模腔中的原子实现两比特量子逻辑门的简单方案．该方案基丁．一个原子和腔模共振相互作用，仅通过一步演化就可以实现两比特量子相位门和交换门，通过得到的量子相位门还可以实现受控非门．考虑原子自发发射和腔衰减的影响，可以几率性的实现量子逻辑门，并且，在强耦合极限下，成功几率和保真度接近1．把我们的方案推广剑一个原子和多个腔或者多个原子和一个腔共振相瓦作用，町以制备多比特纠缠态，制备过程简单

2、，柏百作用时问短，退相干能够被有效的抑制，具有实验可行性．·关键词：景子逻辑门；腔量子电动力学；共振相互作用；多比特纠缠态AbstractWbprop∞ea8imple8chemefbrrea1】【zingbasictWo．qubitlogicg眦瞄奶th柚她in8ideach。c11l缸polarizedbimoda

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6、百cgat铬；C撕tyqu引ltumelectrodyn8mi髂；Reson柚tin一衙action；Multiqubitentan酉eds乞ate11插图目录2．1原子的能级结构图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(7)2．2量子相位门成功几率图示．其中9=l，7和尤的取值范围为0．01一1．．(12)2．3量子相位门保真度罔示．其中9=l，7和K的取值范围为0．01—1．．．(12)2第一章引言弟一早jli自从量子纠缠现象被Einstein、Podolsky和RD8en等人注意到是量子力学特有的现象以后ll】，引发了人们对

7、丁．纠缠现象及其在各领域应用的研究．当用丁．信息处理的的装置变得越来越小，而速度要求越来越快时，导致量子力学原理必须被考虑付诸实践，随着科技的发展，研究的不断深入，发现量子算法血l果被用于信息处理，会远远大于经典算法的计算速度和计算能力，从而使量子纠缠和量子计算的优点及其广阔的实际应用前景日益凸显，而引起了理论和实验科学家的浓厚兴趣，成为当前他们研究的热点课题之一，多年的研究成果指出一个量子汁算网络能够被分解成两比特逻辑门和一比特旋转15】，所以怎样实现单比特旋转和两比特逻辑门足实现多比特量子逻辑门及通用量子计算的核心．也是制造量子计算机的核心．在科

8、学家们致力于量子逻辑门的研究并取得许多可喜成就的同时l删，发现实现量子计算机还存在一个最大的障碍，就是系统和环境的退相干．为此，他们尽最大努力寻找能较好的进行逻辑『J运算物理系统．近年来，很多理论和实验物理系统，像核磁共振系统[6】、离子阱f8·。}、腔量子电动力学系统(QED)110-培tlq、超导量子干涉仪【16'17，191和量子点mq等已经被提出用于实现量子逻辑门．因为这些系统不但容易制造，还能进行大范围量子计算，此外，它们还都有相对较长的退相干时间．在应用这些系统进行量子逻辑门运算的同时，科学家们仍一直在理论和实验卜进行不断的优化，寻找操作

9、过程简单1第一章引言易行、相互作用时间短的方法，以更好的克服系统和环境的退相干，为量子计算机的成功实现孜孜不