磁通量子比特电路消相干的研究

论文摘要

超导量子电路是实现量子计算和量子信息传输的重要途径之一。在耦合和集成等方面超导电路相比其它量子比特模型具有很大优势,但是如何克服消相干仍然是超导电路实现量子计算机的关键问题。本文主要探讨了电路互感、环境电路元件,以及驱动场对磁通量子比特消相干的影响。第二章介绍了最近由Burkard, Koch和Divincenzo等人创新的一套电路分析方法。并引进了量子小系统和环境库耦合的Bloch-Redfield主方程。论文第三章主要运用此方法分析电路,并讨论了环境电路元件之间的互感以及环境电路元件对磁通量子比特消相干的影响。第四章,在第三章的基础上,我们进一步探讨了外加驱动场对磁通量子比特消相干的影响。我们在第四章中采用了求解布洛赫方程的办法得到消相干时间,并把有无驱动场时的消相干时间进行了比较。我们的研究主要得出以下结论:（l）消相干时间随环境和主电路、控制电路之间的互感增强而减小,并且随着互感的逐渐增强,消相干时间减小的速率在减小。（2）消相干时间随主回路、控制回路内部互感的增强而减小,并且随着互感的逐渐增强,消相干时间减小的速率在增加。（3）偏置电路为RLC电路时,消相干时间随电阻Z的增大而增大,这表明电流源的涨落越小,消相干时间越长。消相干时间随电容C1的增大而减小。（4）得出了驱动场导致的消相干时间和量子比特本征消相干时间之间的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 量子信息与量子计算
• 1.2 超导量子比特的发展现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 基本理论
• 2.1 电网络图论
• 2.2 密度算符与约化密度算符
• 2.3 Bloch-Redfield 理论
• 2.4 量子比特的消相干
• 第三章 互感对磁通量子比特电路消相干的影响
• 3.1 研究的量子电路模型及哈密顿量
• 3.2 量子电路的动力学方程
• 3.3 主方程及二能级近似
• 3.4 分析与讨论
• 3.5 消除消相干的对策研究
• 3.6 小结
• 第四章 共振驱动场中磁通量子比特的弛豫与消相干
• 4.1 有驱动场时，耗散二能级系统的布洛赫方程
• 4.2 没有交变场时，系统的弛豫和消相干
• 4.3 存在交变场时，系统的弛豫和消相干
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况
• 致谢