基于固體光機(jī)械混合量子接口的量子信息處理.pdf

1、誕生于二十世紀(jì)初期的量子理論使我們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)程度得到極大的提升，在諸多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。量子計(jì)算與量子信息就是量子力學(xué)應(yīng)用到信息領(lǐng)域后開(kāi)創(chuàng)的一門(mén)交叉學(xué)科，內(nèi)容涉及物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)。其物理實(shí)現(xiàn)是將信息編碼在含有多個(gè)量子比特的量子系統(tǒng)中，利用人為可控的手段，使量子態(tài)按照特定的方式演化，從而進(jìn)行量子信息的傳輸、存儲(chǔ)和處理，然后通過(guò)測(cè)量將信息讀取，完成信息處理的任務(wù)中，使量子態(tài)進(jìn)行演化的操作即為量子邏輯門(mén)操作，通常情況下這些演

2、化是幺正的。另外，量子計(jì)算還需要突破退相干這一障礙，即在退相干時(shí)間內(nèi)完成足夠多的量子門(mén)操作，這就要求在量子計(jì)算過(guò)程中，必須保證系統(tǒng)與外部環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，以避免在外部環(huán)境影響下使幺正演化退相干成非幺正演化。誠(chéng)然，前人已經(jīng)對(duì)量子計(jì)算做了比較詳盡的研究，并獲得了利用半導(dǎo)體、量子點(diǎn)、超導(dǎo)、離子阱等方法構(gòu)造量子比特，并且構(gòu)造量子門(mén)。此外，在局域量子計(jì)算完成后，量子態(tài)從局域量子計(jì)算節(jié)點(diǎn)輸出，傳輸并輸入到遠(yuǎn)隔位置的量子計(jì)算節(jié)點(diǎn)，即量子態(tài)轉(zhuǎn)移，也是有價(jià)值

3、的研究。我們?cè)谘芯窟^(guò)程中，將基于量子態(tài)轉(zhuǎn)移，利用超導(dǎo)量子比特、超導(dǎo)諧振器、納米機(jī)械諧振器、光腔構(gòu)成量子態(tài)傳輸模型，模型中將超導(dǎo)元件的可集成性、可拓展性、可控性等優(yōu)點(diǎn)與光學(xué)系統(tǒng)的高相干性有效結(jié)合，通過(guò)納米機(jī)械諧振器的耦合，構(gòu)成固體-光機(jī)械混合量子接口。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)場(chǎng)的形式（連續(xù)波，高斯脈沖序列），對(duì)量子態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程中不同環(huán)節(jié)之間的能量傳輸效率、占有數(shù)轉(zhuǎn)移能力進(jìn)行了探究。結(jié)果表明，我們的方案有潛力在整個(gè)物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程中完成量子計(jì)算-