论文题目: 量子逻辑门的构建、纠缠态的制备和热纠缠度量
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 张融
导师: 朱士群
关键词: 离子阱,量子逻辑门,多粒子纠缠态,热纠缠,模型,全局纠缠
文献来源: 苏州大学
发表年度: 2005
论文摘要: 量子理论与信息科学的结合产生了量子信息科学。量子计算机和量子通信成为人们当前的研究热点课题之一。其中,量子计算机的优越性体现在量子并行计算上,从而可以进行超快速计算和模拟量子系统,并能解决经典计算机无法解决的问题。本博士论文着重研究了量子逻辑门在离子阱中的实现、在腔QED 中量子态的制备以及自旋-1/2 系统中量子纠缠态的度量等问题。实验上通过级联的量子逻辑门来构造量子计算机。任意量子门都可以由二比特控制非门(CN 门)和单比特旋转门(R 门)组成。因此,人们致力于研究如何实现CN 门和R 门。我们提出了一种在离子阱中实现CN 门的简单方法。离子的内态作为一个目标量子比特,内部基态|g> 和激发态|e> 分别表示|0> 和|1> ,离子的声子数态|0> 和|1> 作为控制比特。用两束互相垂直的激光同时控制一个被囚禁在直线阱中的离子,调节沿X 方向和Y 方向的耦合系数,选择合适的演化时间,使耦合系数和Lamb-Dicke(LD)系数满足一定的关系,在子空间{|0>| g> ,|0>|e>,|1>|g>,|1>|e}中演化,可以实现CN 门。这种方法的优点是,只需要二能级离子,对LD 系数没有限制,不需要辅助能级数,就可以实现量子逻辑门,从而在实验上更加简便可行。在量子计算中,量子态是信息的载体,量子信息的加工处理是操纵量子态的过程。对多粒子纠缠态的任意操作是实现量子计算的基础。我们提出一种在腔QED中制备多粒子W 态和GHZ 态的方法。制备的方法是,将原子处于|0> 和|1> 的叠加态,腔场处于相干态,通过腔与原子同时相互作用,选择合适的相互作用时间。然后对腔场进行测量,测量得到腔处于不同的态,相应的原子态将塌缩到不同类型的纠缠态,通过证明所制备的态违背Bell 不等式,说明这些态具有非局域性。假定制备的态满足Bell 不等式,计算得到测量预期值。对于四粒子W 态,选择不同的参数得到前后关系式是相互矛盾的。对于四粒子GHZ 态,得出的数学表达式和物理参数的含义矛盾。所以,所制备的态违背Bell 不等式。量子纠缠是量子计算和量子通信的重要资源,利用纠缠态可以实现量子隐形传
论文目录:
第一章 序言
1.1 量子计算机的优越性
1.2 量子计算机的构造
1.3 纠缠态的制备联
1.4 纠缠态的分类和度量
参考文献
第二章 量子逻辑门和多粒子纠缠态的制备
2.1 在离子阱中实现量子逻辑门的简便方法
2.2 在腔QED 中制备不同类型的多粒子纠缠态
参考文献
第三章 二维海森堡模型中纠缠态的度量
3.1 结构纠缠的度量方法
3.2 一维海森堡链中的纠缠度量
3.3 二维海森堡链中的纠缠度量
参考文献
第四章 四面体晶格中热纠缠的度量
4.1 四面体中的热纠缠
4.2 磁场对四面体中热纠缠的影响
参考文献
第五章 立方体晶格中的热纠缠度
5.1 立方体晶格中的热纠缠
5.2 磁场对立方体晶格中热纠缠的影响
参考文献
第六章 结论
攻读博士学位期间完成论文情况
致谢
详细摘要
发布时间: 2006-03-24
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