基于绝热捷径的基本量子逻辑门的制备

摘要

众所周知，量子逻辑门是量子线路和量子计算的重要组成部分，我们知道任意的量子逻辑门都可以由简单的单比特门和两比特门组合而成，例如单比特相位门，两比特受控非门(CNOT)及两比特交换门(SWAP)。因此，单比特门和两比特门的制备是极其重要的。量子逻辑门的制备与操控得到了很多的关注，这不仅促进了相关实验技术的发展，也使量子逻辑门在多种物理系统中得以实现。目前，制备门的方法也是各种各样的，例如，动力学演化方法，量子跃迁反馈方法，绝热通道方法，绝热捷径方法等。其中绝热捷径的方法可以更有效，更快捷地制备简单的量子逻辑门。本文主要介绍利用绝热捷径的方法制备简单的量子逻辑门。
　　基于量子绝热捷径，我们制备了单比特相位门，两比特受控相位门，三比特受控相位门及多比特受控相位门。我们对单比特相位门和两比特受控相位门做了数值分析，数值分析的结果表明，我们方案不仅操作时间短，而且对消相干也是鲁棒的。
　　基于量子绝热捷径，我们在腔-光纤-腔系统中实现了两比特控制非门的制备，并通过数值分析方法讨论了光子泄漏和原子自发辐射对方案保真度的影响。数值模拟的结果表明，我们方案的保真度是非常高的。
　　基于量子绝热捷径，我们制备了两比特交换门，并通过数值分析方法研究了光子泄漏和原子自发辐射对本方案的影响。数值模拟的结果表明，本方案能以较短的时间实现两比特交换门的制备，而且对消相干也是鲁棒的。
　　以上这些方案都是确定性的，并且在现有的实验条件下都是可以实现的。这些方案将为量子通信和量子计算的实验实现提供可靠的理论依据。

目录

声明

第一章 绪 言

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 文章主要研究内容

第二章 基本理论

2.1 量子绝热捷径

2.2 量子Zeno动力学

2.3 本章小结

第三章 利用量子绝热捷径制备单比特相位门和多比特受控相位门

3.1 系统模型

3.2 单比特相位门的制备

3.3 两比特受控π相位门的制备

3.4 三比特受控π相位门的制备

3.5 多比特受控π相位门的制备

3.6 数值模拟和实验可行性分析

3.7 本章小结

第四章 利用量子绝热捷径在空间分离原子间快速制备受控非

4.1 系统模型

4.2 CNOT门的制备

4.3 数值模拟及可行性分析

4.4 本章小结

第五章 利用量子绝热捷径制备

5.1 系统模型

5.2 SWAP门的制备

5.3 数值模拟及可行性分析

5.4 本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

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