文档介绍：浙江大学理学院
博士学位论文
量子计算和量子关联在约瑟夫森结系统中的研究
姓名:尹志
申请学位级别:博士
专业:理论物理
指导教师:陈一新
20100401
展示了量子计算的基本元件一量子比特在该系统中的构成,以及最基本的单量子我们研究了作为量子关联度量的一种方式一量子诖蠨嗷プ饔摘要的学科,发展十分迅速。利用量子力学的基本原理,量子计算机的计算能力大大地度以及约瑟夫森耦合能O到裘堋<鮠蛘呓档臀露龋伎梢栽龃笙低车牧本论文分析讨论了在约瑟夫森系统中量子计算的实现和量子关联性质的研究。主要讨论集中在以下几方面的工作。我们首先对量子计算领域做了一个简单的介绍。量子计算目前是一个非常庞大超越了现有的经典计算机。利用量子计算的方式,我们可以解决类似大数因子化这样在经典计算框架中难以解决的任务。接着我们又介绍了约瑟夫森系统在量子计算中的应用与现状,包括两种最基本的约瑟夫森量子比特的实现。我们详细描述了一个基于拓扑保护的约瑟夫森结阵列系统,在此系统之上建立整套量子计算处理的方案。用于量子计算的逻辑量子比特被编码在具有穿孔的阵列中。整个系统的量子比特的数量由孔洞的数量决定。通过调节沿着特定路径的磁通,系统的拓扑简并便可进行细微的改变。作为一套完整的量子计算的方案,我们比特逻辑门和控制非量子逻辑门的实现。参数的双量子比特海森堡P椭械男灾省N颐墙ǜ孟低持械娜攘孔觗热纠缠做了比较。我们发现随着温度的增加,纠缠在临界温度时变为零值,而量子唇ソ乇平阒担ú换嵯АS刖啦嗨疲魑R恢挚梢岳玫牧子资源,量子谡飧鱿窒笾刑逑殖隼吹慕∽承灾档梦医徊降睦谩6于参量,热量子母谋溆肴染啦母谋淝魇葡喾矗飧鎏氐阄N颐窃銮某系统的纠缠提供了一种可行的途径。另外,我们在研究中还发现,对于带有不同参数的该模型,带有瘟康那榭霰却蠨:参量的情况对控制量子加有效。最后,我们研究了具有以上特性的量子谝桓稣媸翟忌7蛏低持械行为。我们发现,作为这样一个可在实验室中实现的系统,系统的量子臀摘要
统的量子颐欠⑾郑蔽露冉闲。⑶褽,也较小时,我们可以得到更高的子2⑶遥捎昧礁鱿嗤脑忌7蛏崂垂菇ǖ南低澈筒捎昧礁霾煌脑忌夫森结来构建的系统,系统的量子谛形G魇粕匣久挥星稹NA说骺叵量子⑶以谡庋那虻骺氐淖饔靡哺用舾小A硗猓喽杂诹礁霾煌约瑟夫森结情况,两个相同的约瑟夫森结情况在其它条件相同时,可以得到更高的系统量子拐庋恢至孔幼试茨芄桓谢岬靡岳谩关键词:量子计算量子关联约瑟夫森系统拓扑保护量子浙汀人学搏上学位论文
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致谢谢陈老师给我提供了宝贵的机会,,谨在此向多年来给予我关心和帮助的各位老师,同学,朋友和家人表示衷心的感谢首先要诚挚的感谢我的导师陈一新教授这么多年来对我的精心培养。陈老师治学严谨,诲人不倦。回顾这几年的求学生涯,陈老师给了我持续的支持和鼓励。感外,陈老师渊博的知识,令我深深体会到学海无涯仍需继续努力。这些都使我终生受益匪浅。我还要特别感谢近代物理中心给我诸多教诲和帮助的各位老师,感谢戴建辉、王晓光、张剑波、罗民兴、万歆、李有泉、许晶波、金洪英等老师给予我的教育和帮助行怀铝亍⒗钍ノ摹⒉艹⑿び隆⑼跤狼俊⒉芮删⒍乓唤!⒙礤埂⒗罱A蒋卫建、邵凯南等同学和朋友,感谢他们对我学蜕钌系陌镏最后,感谢一直在背后支持我的家人,你们是我不断前行的动力,我爱你们。致
浙;人学博士学位论文
图目录最典型的多量子比特逻辑门一控制非门的原型表示。%Ⅳ为控制非门量子比特的布洛赫球表示。其中北极点为霞ǖ阄,量子比特位于球体表面。猛及嫒╤,,,的矩阵表示。.............合的圆环,其中嵌入的磁通为圣,圣。为磁通量子。右图为该基本元任意子形成的拓扑量子计算的过程示意图。其中的圆圈为任意子,它们按照时间方向做编织操作刃в诹孔勇呒挪僮,最后在终点最简单的约瑟夫森电荷量子比特,由一个超导单电荷箱构成。具有可调节的有效约瑟夫森耦合的电荷量子比特。对比于最简单的电荷量子比特情况,单一的约瑟夫森结被一个超导量子干涉仪取代,其磁通可以调节。一个由多个电荷量子比特耦合成的存储器。电路中包含电感土孔比特电容等参数。冶叩牡缏房刹欢侠┱梗贾形椿最简单的磁通量子比特形式。左图:由一个约瑟夫森结形成一个圆环,构成约瑟夫森磁通量子比特。右图:改进版的磁通量子比特。小圆环中的磁通控制系统的有效约瑟夫森祸合。..............最简单的磁通量子比特形式。左图:由一个约瑟夫森结形成一个圆圆环中的磁通控制系统的有效约瑟夫森耦合。..............左图为阵列的基本元件的构型。四个相同的约瑟夫森结构成一个闭件系统的经典势能。融合。....