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《清华大学》 2005年
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量子退相干中的量子控制问题研究

刘晓曙  
【摘要】:量子计算是一门新兴的年轻的科学,它的研究发展将给我们的生活带来革命性的改变。但随着量子计算技术的发展,人们发现量子退相干效应在量子计算中的负面效应越来越凸显出来,成为制约量子技术进一步发展的瓶颈问题。近年来人们在如何克服量子退相干方面做了大量的探索和研究。本论文试图总结这方面的工作以及最近的进展,此外,论文中还将介绍作者和合作者在这方面的工作。 首先,作者简要回顾了量子计算的发展历程和量子控制的发展历程,以及两者之间的联系;然后,作者对量子退相干的三种不同刻画方式以及三种刻画方式之间的联系作了介绍,尤其是超算符表示和主方程之间的联系,作者在参考大量的文献后,在论文中给出了详细的、严密的逻辑关系和推导。接着,论文介绍了目前进行量子退相干控制的四种主要方法:量子纠错编码方法、量子无退相干子空间方法、量子动力学解耦方法以及量子反馈控制方法。最后,论文介绍了作者和其合作者利用量子动力学解耦方法及量子反馈控制方法在量子退相干控制方面的应用性工作。其主要结果包括: 1)研究了两比特量子寄存器的解耦问题,详细的分析和讨论了非理想情况下的控制必要和充分条件并做了数值模拟分析;此外,将结果推广到任意N个比特的Ising模型的量子寄存器的解耦情况,给出了解耦bang-bang控制群结构; 2)三能级量子计算系统在量子信息中有着重要的作用,作者和合作者研究了三能级原子的相位退相干和振幅退相干的动力学解耦。在此,分别给出了Λ、V、级联型结构的动力学解耦的bang-bang控制群及控制操作序列,并分析了非理想情况的可控性条件以及控制效果与bang-bang控制周期数的关系; 3)量子局域化在量子态的制备和量子态的初始化中起着重要的作用。作者和合作者利用量子反馈控制原理进行了二能级系统态的局域化进行了研究,给出了反馈控制的充要条件,并分析了量子局域化稳定条件。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O413

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【共引文献】
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