24172.nv中心在量子信息處理和量子計算中應用的研究

1、分類號學校代碼041310542密級學號2Q!!Q!!!Ql羔魚N—V中心在量子信息處理和量子計算中應用的研究ApplicationsofN—Vcentersinquantuminformationprocessingandquantumcomputation研究生姓名趙宇靖指導教師姓名、職稱方細明教授學科專業(yè)原子與分子物理研究方向量子信息湖南師范大學學位評定委員會辦公室二。一四年五月博士學位論文實驗要求。并且由于TLR、N—V中心及C

2、BJJ的相干時間足夠長，因此在此系統(tǒng)中能夠實現(xiàn)高保真度的量子信息的存儲與取回。第三章，我們利用一個復合量子系統(tǒng)中的三種相互作用哈密頓量制備了Ⅳ量子比特GHZ糾纏態(tài)。此系統(tǒng)中僅僅包含1個可以調節(jié)的CBJJ量子比特和Ⅳ個NV中心量子比特，并且CBJJ和TLR以及Mv中心和TLR之間的相互作用能夠通過調節(jié)CBJJ的外部參數(shù)以及每個TLR的頻率而被獨立地打開和關閉，因此能夠容易的獲得三種相互作用哈密頓量。由于在整個操作過程中不需要調節(jié)N—V中心

3、量子比特的能級間隔，因此操作得到了極大地簡化。并且此方案中的操作時間和N—V中心量子比特數(shù)無關，因此操作時間不會隨量子比特數(shù)的增加而增加。第四章，我們首先在一個復合固態(tài)量子系統(tǒng)中制備了Ⅳ量子比特線性團簇態(tài)，然后通過連接兩條線性團簇態(tài)而擴展成了一個更大的一維和二維團簇態(tài)，最后利用這兩種團簇態(tài)證明了量子計算的兩種操作。在這一系統(tǒng)中，通過交換虛光子和消去失諧模可以有效地抑SEJTLR和CBJJ的激發(fā)，這極大地減少了TLR和CBJJ的實驗要求。

4、通過調節(jié)TLR的頻率和CBJJ的能級分裂間隔，可以有效地打開和關閉N—V中心一TLR之間以及CBJJTLR之間的相互作用，因而此方案非常容易控制。并且在此系統(tǒng)中所使用的固態(tài)量子比特具有非常好的穩(wěn)定性和可擴展性。第五章，我們設計了一個基于復合固態(tài)量子系統(tǒng)實現(xiàn)1_2通用量子克隆機的方案。在我們的系統(tǒng)中不存在飛行量子比特，并且通過調整CBJJ的外部參數(shù)和每一個TLR的頻率可以使得CBJJTLR和NVTLR相互作用類似于開關中的“開／關”功能。