论文摘要
量子力学的线性导致了任意量子态的精确克隆都是不可能的,但是随着量子信息学的日益发展,对量子态的近似克隆变得愈加重要.例如,某些量子操作并不需要百分百的准确度,而是达到一定百分比即可获得目标.在理论上,人们已经通过严格的数学推理得出了1→2通用量子克隆、1→2相位协变量子克隆,乃至1→M通用量子克隆的最优克隆保真度.并且在一些实际的物理系统中也得到了实现.在GaAs/AlGaAs所形成的“三明治”量子点中,Burkard和Loss指出这种在量子点中的局域自旋是可以被标示的并且自旋相互作用也可以通过控制金属门电极来加以控制.本文便是基于量子点系统的易操作性和对外部环境相对的稳定性,我们利用金属门电极对量子点中的过剩电子自旋的控制,经过八个步骤的具体操作,完成了一个三量子比特的控制交换操作,进而实现了1→2通用量子克隆机和1→2相位协变量子克隆机,特别是这两种克隆机可以在同一个过程中实现,因此我们称其为多用途量子克隆.该方案只需在某些特定的时刻进行特定的操作即可得到两种克隆机.并且通过数值模拟分析,我们发现所提出的多用途量子克隆机的保真度是随着初始态的信息变化而变化的,但是在某些周期性的时刻克隆机的保真度能达到最优并且不随初态信息发生改变.经过计算我们得到了这些保真度最优的条件,由于量子点系统的消相干时间较长,并且具有很好的可扩展性,使得本方案具有实验可行性.
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