在被驱动人工原子中的量子动力学和输运

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1、QuantumDynamicsandTransportinTheArtificialAtomLingjieDuDepartmentofPhysicsNanjingUniversityAthesissubmittedforthedegreeofMasterofCondensedMatterP的sics2011．5JIIIIIIIIIIIIIIIIllUllllllllMIIIIJIIIIlUJY2372025毕业论文题目：奎丛翌盈厶墨厘王主丝量量亟左堂垒捡重2008指导教师(姓名、职称)：王扬塾撞量子计算，新兴的

2、横跨量子力学和信息科学的学科，在最近收到了广泛的关注。其中在超导约瑟夫森结qubit中很多机制被提出并被广泛的关注，凭借着其优良的可操控性。然而来自于环境相互作用的强烈退相干是其主要的缺点。在固态量子计算对退相干的研究提供了固态物理和原子物理的交叉。在这个方向上本文提出了微薄的看法。在第一章，我们首先介绍了本文的主要对象，超导磁通量子比特。然后我们列出了本文中的主要的结果。在第二章，我们在强场驱动的并且耦合量子噪音的两能级系统里研究了反常Landau．Zener-Stuckelberg干涉。强列的低频噪音能够分

3、开演化路径，导致不对称的隧穿以及出乎意料的干涉条纹位置偏移和在两能级系统中粒子数翻转。在第三章，我们提出了在强场驱动的和环境相互作用的多能级超导磁通量子比特里的LZS干涉理论。我们发现不仅推相位还有阱内的弛豫都会影响干涉条纹。我们提出基于傅里叶变换的拓扑方法能够用来探测阱内弛豫，退相位和低频噪音的类型。在第四章，我们研究了连续低频驱动的超导量子比特的LZS干涉。我们发现了含时的粒子数演化以及不对称的微波驱动的Lz隧穿，其来自于被旋转波近似忽略掉的非共振项。我们采用的近似实现了LZS干涉在绝大部分变量空间上的解析

4、描述。在第五章，我们研究了量子比特和电磁场的相互作用。来自于多模或者单模相互作用的阱间弛豫或者拉比震荡，能够提供有效的免交叉。其能导致电磁场诱导干涉。弛豫导致的干涉提供了对于量子比特和环境相互作用更深的理解。其也提供了有效的判断弛豫强度和热库特征频率的办法。并且我们发现弛豫在强场驱动的两能级系统里竟然能产生粒子数翻转。另一方面不同于拉比震荡，拉比震荡诱导的干涉包含了更多的以及可调控的光子交换所以提供了额外的操纵量子比特的方法。在第六章，我们研究在耦合噪音的超导磁通量子比特中的微波驱动冷却。我们提出了改进的冷却方

5、法，其能够消除额外的震动自由度并且能够在强退相干保持很高的效率。并且我们指出退相干能够调控微波驱动的LZ隧穿最大化的频率，显示了非耦合动力学在量子比特的最优化冷却里的重要性。THESIS：QuantumdynamicsandtransportinthedrivenartificialatomSPECIALIZATION：CondensedmatterphysicsPOSTGRADUATE：LingjieDuMENTOR：ProfessorYangYuQuantumcomputing，arecentlyemerg

6、entsubjectcrossingquantummechanicsandinformationscience，hasbeengreatlyinvestigated．Manymechanismschemesareproposed，inwhichsuperconductingJosephsoniunctionqubitsarefocusedespecially,duetotheexcellentcontrollability．However,thisschemehasitsdisadvantage，thestro

7、ngdecoherence，whichiSmainlyfromtheinteractionwiththeenvironment．Theresearchofdecoherenceinsolidstatequantumcomputingprovidesacrossoverbetweensolidstatephysicsandatomicphysics．Someaspectswiththisresearcharestudiedinthisdissertation．includingthefollowingconten

8、ts：InChapter1．webeginwithabriefintroductionofthemostbasicconceptsinthisthesis，i．e．，superconductingfluxqubit．Thenwemakeanoverviewofmainresultspresentedinthisthesis．InChapter2．westudiedanunconvent