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《湖南大学》 2003年
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利用离子阱中囚禁离子对进行量子逻辑门操作和量子态的制备

孙天玉  
【摘要】: 量子力学和计算机科学的交叉诞生了一门新的学科:量子计算机。最近,大数因子分解等一系列量子超快速算法的发现使量子计算机的研究取得了革命性的进展。量子计算机的优越性主要体现在量子并行计算上,一些经典计算机无法解决的问题运用量子并行计算都可以轻而易举地得到解决。在众多的量子计算机模型中目前讨论最广泛的是量子计算机门组网络模型,量子计算机门组网络模型是经典计算机门组网络结构的量子推广,它是根基于Barenco等人所证明的“一个两比特受控操作和对单比特进行任意操作的门可以构成一个‘通用量子逻辑门组’”之上的。由于离子阱中超冷离子是处在一个近乎与世隔绝的空间中,它与外界的相互作用极弱,所以由环境引起的消相干近似可以忽略,因此囚禁离子阱中超冷二能级离子成为实施量子逻辑门操作的首选。自从1995年J.I.Cirac和P.Zoller提出离子阱方案之后,实验进展如火如荼。本文在简要总结了处理激光与原子相互作用的几种物理模型的基础之上,详细研究了运用离子阱中囚禁离子对进行量子逻辑非门操作的物理原理及其在此相互作用过程中量子态的演化规律。在“热”离子量子逻辑门操作的双模场相干演化方案中,量子逻辑门操作只依赖于离子对的内态,而与离子对的外部运动状态无关,这就完全避开了实验上很难实现的离子对的集体振动的零激发要求。可是在量子逻辑门操作精度提高的前提之下,进行一次逻辑运算的时间被延长。我们还运用数值计算描绘出了在不同参数之下离子对演化的几率分布图。最后我们在此模型之上提出了一种新的运用离子对的质心振动模和相对振动模进行双模SU(1,1)智能态的制备方案,它是系统在适当的初始条件下达到稳态时自动生成的态,它不必通过控制繁杂的相互作用参数而得到,因此该方案具有很大的实际应用价值。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O413.1

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