论文摘要
1994年,Shor提出了一种特殊的算法可以将大数有效的进行因数分解。这一算法的提出引起了学术界的极大震动。因为它直接地威胁了现今世界上广泛采用的RSA公钥密码体系的安全性,如果这一算法得以真正实施,银行等系统将变得无密可保。但实现这一算法必须要使用量子计算机,量子比特是量子计算机的基本构成单元。探索理想量子比特的物理实现引起了众多科学家的兴趣,在众多的量子比特实现方案中,固态量子比特被认为是最有可能实现量子计算机的方案。研究固态量子比特的退相干和消纠缠是近年来量子计算领域的热点问题之一。本文主要研究了几种固态量子模型中的退相干和消纠缠情况。首先用主方程的方法分析了两个量子比特模型,第一个模型为Josephson电荷量子比特模型,我们分析了该模型的约化密度矩阵非对角矩阵元ρ1 2的演化情况。得到的结果与前人的结果相比偏差很小,且我们得到的退相干时间要比实验结果长,证明了Josephson电荷量子比特有足够长的相干时间可以满足量子计算机的要求,又说明主方程中的Markov近似对整个结果的影响不大,主方程是一个很不错的方法。在第二个模型中,我们继续用主方程的方法分析了一个可调控量子比特模型的退相干和纯度的演化情况,我们首先分析了主方程中各项的系数,这些系数分别表示了不同的物理含义,分析表明,主方程中含系数D (t )的项起主要作用,我们又研究了系统纯度的演化情况,发现通过外加驱动场可以在一定程度上影响量子比特的退相干时间,并且外加驱动场的振幅和频率对系统的纯度(另一种形式的退相干)均有影响,但振幅对纯度的影响较大,而频率对纯度的影响较小。在第三个模型中,我们分析了两个以及更多的完全相同的量子比特之间的纠缠演化情况。该模型是一个非精确可解模型。在处理过程中,我们用短时近似的方法得到了表示单量子比特和多量子比特约化密度矩阵演化的Kraus表示形式,继而反复迭代,把短时近似下的结论扩展到一个较长的时间范围。退相干和消纠缠是制约量子计算机实现的最大障碍,本文的研究结果对认识固态量子比特的退相干和消纠缠机制将有所帮助。