基于超导量子比特多粒子纠缠态制备的物理方案研究

摘要

二十世纪八十年代发展起来的量子信息学是量子力学与信息科学结合而产生的一门新兴学科,它的核心是用可控的量子系统来进行信息处理和量子模拟,其主要内容包括量子通信和量子计算两大部分。量子信息具有经典信息无法比拟的优异特性:超快计算、超大容量存储和绝对安全通信等,因而引起了广泛的关注。
　　进行量子信息处理首先要找寻一个能存储量子信息的物理载体——量子比特系统。为了找到实现量子信息处理的物理系统,世界各地的研究人员进行了不懈的努力并提出了多种物理系统。超导量子比特就是其中之一。超导量子比特是宏观量子比特,它的几何尺寸较大,它具有易集成、易调控、易耦合和易测量的特点;同时能使用现有成熟的超大规模集成电路技术进行制造;再者超导量子比特在设计和加工上的优越性,使我们能够将其与别的量子比特结合起来,形成新的性能更优异的量子比特。
　　量子纠缠态是量子信息处理的重要信息资源,量子信息处理很多方面离不开纠缠态,因而纠缠态制备是量子信息处理的基础工作之一。簇态是one-way量子计算机的普适资源,也是其他多粒子纠缠的资源。因此本文提出了基于超导电荷比特网络结构的簇态制备物理方案。

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第一章量子信息基础

1.1研究背景

1.2量子比特和量子纠缠

1.3量子门

第二章基于约瑟夫森结的超导量子系统

2.1超导约瑟夫森电路

2.2量子超导电路

2.3超导量子比特

2.4超导量子比特的耦合

2.5超导量子态的测量

第三章基于超导量子比特网络的簇态制备方案

3.1超导量子比特网络

3.2簇态制备的物理方案

第四章总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果