论文摘要
量子计算在处理某些特殊的任务时具有比经典计算机更快的速度。固态量子比特由于其可集成性而成为实现量子计算机最具潜力的元件之一,然而,由于其自身过多的自由度使得它们通常严重地受到消相干的限制。于是本文将从环境的不同初态出发,主要研究固态量子比特与环境(声子库)的相互作用。1.首先,研究了超导约瑟夫森电荷量子比特与环境耦合系统的时间演化特性。研究发现,环境的初态对整个耦合系统的时间演化有着重要影响。假定初始时刻电荷量子比特处于激发态并且与声子库共振(Δ=0),当环境初始处在真空态时,其演化性质类似于二能级原子的自发辐射。当环境初始处在粒子数态时,其基态和激发态的概率幅分别具有余弦求和与正弦求和的形式。2.其次,研究了约瑟夫森电荷量子比特的耗散特性。通过对比在不同温度下声子库处于不同初态时环境对电荷量子比特的影响程度,我们发现在温度较高(500mK)时,如果环境初始处在粒子数态,那么翻转算符的衰减时间会比环境处于热平衡态时的衰减时间更长,即相干时间更长,并且｜0｝态的布居数算符的渐近值也更小。在温度极低(50mK)时,电荷量子比特的动力学特性与环境的初态无关。3.在二能级近似下,研究了用外加驱动场来压缩有耗散的量子比特系统的退相干性。结果表明,通过施加外驱动场可以减小量子比特系统的消相干性,延长相干时间。并在此基础上,分析了三种耦合超导量子比特的消相干。