量子中继器和电路腔量子电动力学系统中的量子消相干

摘要

当系统与环境相互作用时，量子系统的一部分信息就会流向环境从而导致量子系统信息的退化，这个过程我们称之为量子消相干。量子消相干是量子计算和量子通信物理实现的瓶颈和主要障碍，所以量子消相干在量子信息和量子计算领域受到了大量的关注和研究。本文主要研究了基于CNOT门量子中继器和由一个电荷比特和两个传输共振腔构成的电路腔量子电动力学系统中的量子消相干。 我们利用量子消相干超算符理论，研究单量子比特单用户的基于CNOT门量子中继器的量子消相干。我们研究了量子消相干对量子中继器的信息—扰动平衡性的影响。发现量子消相干导致三种子空间，即正常子空间，反常子空间和无消相干子空间．在正常子空间，量子消相干使传递和猜测保真度减小；在反常子空间，量子消相干反而使传递和猜测保真度增大；在无消相干子空间，这两个保真度不变．我们还发现通过调节探测量子比特的初始态，可有效的控制品质因子．研究表明即使量子中继器发生量子消相干，在一定的条件下量子中继器也可以达到最优． 我们提出了通过控制另一个传输线共振腔，实现由电荷比特和一个传输线共振腔构成的两体系统的无消相干量子动力学理论方案，在这个方案里，电荷比特和一个传输线共振腔为受控的目标系统，而另一个传输线共振腔作为辅助系统来控制目标系统。这样，它们就形成了三体电路腔量子电动力学系统．我们发现在电路腔量子电动力学的色散区域，若将传输线共振腔辅助子系统初始制备在适当的数态上，我们可以实现两体目标系统的无消相干量子动力学。这就意味着通过控制和操纵辅助子系统，我们可以使量子系统不受量子消相干的影响．这为如何在电路腔电动力学系统中控制量子消相干这一问题提供了一些根本性的见解．

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章量子消相干的基本理论

§2.1开放量子系统的超算符理论

§2.1.1量子通道的超算符表示

§2.1.2量子测量的超算符表示

§2.2量子主方程

§2.3无消相干子空间

第三章基于CNOT量子中继器系统中的量子消相干

§3.1引言

§3.2基于CNOT量子中继器模型

§3.3量子中继器系统中的量子消相干

§3.4小结

第四章电路腔量子电动力学系统中的量子消相干

§4.1引言

§4.2耦合电路腔量子电动力学模型

§4.3电路腔量子电动力学系统中的量子消相干

§4.4小结

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间已完成的论文

致谢