电路QED系统中的量子态传输研究.pdf

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1、分类号:O211.6单位代码:10346密级:学号:硕士学位论文中中中文文文论论论文文文题题题目目目:电电电路路路QED系系系统统统中中中的的的量量量子子子态态态传传传输输输研研研究究究英英英文文文论论论文文文题题题目目目:StudyofquantumstatetransferincircuitQED申请人姓名汪峰指导教师李康合作导师苏奇平专业名称理论物理研究方向量子信息所在学院理学院论文提交日期2018年年年3月月月杭州师范大学硕士学位论文致谢致致致谢谢谢时光飞逝，眨眼间我的三年研究生生活也即将告一段落。在此衷心地感谢我的

2、老师、同学以及家人。首先要感谢我的两位导师，苏奇平副教授和李康教授。苏老师科学态度严谨，对物理问题都有独到的见解，孜孜不倦的精神和朴实无华的人格也深深感染和激励了我。本次论文和三年以来的科研工作都是在苏老师的指导下完成的。苏老师在生活、学习和科研上都给予了我莫大的帮助，不仅传授了我科研方面的知识和解决问题的方法，而且教会了我许多人生道理。李康教授知识渊博，平易近人，在学习和生活上给予了我非常大的帮助。再次向两位导师表示由衷的感谢！我还要感谢我们“杭州市量子信息与量子光学创新团队”的杨垂平教授和俞理副教授。我们学生的成长离不开

3、团队老师们对我们的培养，感谢杨老师和俞老师在学习和科研上给予我的指导。感谢理学院的张筱林老师和龙芳辅导员等老师在生活和学习上给予我的帮助。感谢已经毕业的熊少杰和刘通两位师兄在学习和生活上给予我的帮助。感谢办公室的张思豪，张钰，王婷婷，段旭，徐春强，周佳焕，王佳璐，张健，周嘉琦，胡奇武等同学陪我度过美好的三年。最后，我要感谢培养我的父母。我的成长离不开父母一直以来对我的关心、支持和鼓励，谢谢！I杭州师范大学硕士学位论文摘要摘摘摘要要要量子信息学是量子力学与信息学的交叉学科，是近几年科学研究的前沿热点之一。量子信息主要包括量子计

4、算和量子通讯，其基本单元是二能级量子系统，也称为量子比特(qubit)。量子比特的相干性和比特之间纠缠可以用于信息处理，如信息的编码、传输、计算等。电路QED被认为是最有可能实现量子信息处理的系统之一。量子态传输在量子信息处理中也扮演着重要的角色。Qutrit(三能级量子系统)拥有比量子比特更大的希尔伯特空间，因此可以编码更多的信息。本文主要探讨了如何在电路QED系统中实现单个qutrit量子态和N个qutrit任意量子态的传输。本文首先阐述了研究背景，其次对量子信息学和电路QED的知识进行介绍，包括量子比特与qutrit、

5、电路QED中的超导比特与谐振腔、系统的有效哈密顿量等，作为我们两个研究工作的铺垫我们的第一项工作是研究了在电路QED中传输一个qutrit量子态。其主要创新点有：(1)、装置极为简单，只需采用一个辅助腔，因此无需考虑腔和腔之间的串扰。(2)、由于通过虚激发过程进行态传输，腔内光子损失带来的消相干会被极大地抑制，因此大大降低了对光腔品质因素的要求。(3)、不需要加入经典脉冲或者测量操作。该理论工作已发表于SCI期刊ProgressofTheoreticalandExperimentalPhysics。第二项工作主要研究了在电路

6、QED中实现N个qutrit任意量子态的传输。其主要创新点有：(1)、仅需一个腔来实现N个qutrit的态传输，不需要考虑腔与腔之间的串扰；(2)、在态传输操作过程中，腔近似处于真空态，腔内光子损失被极大地抑制，因此采用一个低品质因数的腔即可实现高保真度的态传输；(3)、不需要用到经典脉冲，测量或其他辅助系统，减少了操作上可能引起的误差。最后，我们利用数值模拟研究了两个方案的可行性，以现有的电路QED技术，两个态传输方案均可以达到高保真度。关键词：电路QED；超导比特；qutrit；量子态传输III杭州师范大学硕士学位论文A

7、bstractAbstractQuantuminformationscienceistheinterdisciplinarysubjectofquantumme-chanicsandinformationscience,itisoneofthehotspotofscientificresearchinrecentyears.Quantuminformationscienceincludesquantumcomputationandquantumcommunication,who’sbasicunitisaquantumbit(

8、qubit).Quantumco-herenceandentanglementcanbeusedforquantuminformationprocessing,suchasinformationcoding,transmission,andcalculation,etc.CircuitQE