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冷槽离子量子计算机中虚光子过程对槽离子状态的影响

作　者: 任德龙
导　师: 林家逖
学　校: 天津大学
专　业: 理论物理
关键词: 量子计算机 量子逻辑门 冷槽离子 虚光子
分类号: O413
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


在量子计算机的实现方案中,冷槽离子模型被认为是最有发展前景的。在冷槽离子量子计算机中,关键是将束缚在槽中的离子冷却到量子基态,并能从外部用激光束对离子进行操纵,以实现量子计算。激光场与槽离子的相互作用,直接决定了量子计算的精度,是实现量子计算的至关重要的决定性因素。讨论离子与外场的作用,一般要用到Jaynes-Cumming模型。这个模型描述的是一个非相对论的二能级原子与单模激光场的作用,为使问题可解,采用了偶极近似和旋波近似,即认为原子线度远小于光场波长,并且忽略非旋波项。由于量子计算对精度的要求,必须考虑槽离子与激光场的全部耦合。因此,本文讨论了非旋波项对槽离子与激光场相互作用的作用与贡献,即虚光子过程对槽离子状态的影响。结果表明:虚光子过程增加了槽离子Rabi振荡频率,并且加快了离子处于基态几率的衰减,从而会使相干时间缩短。但在要求的精度内,虚光子过程的影响可以忽略,从而解决了冷槽量子计算机操作精度与稳定性方面的又一个问题。

全文目录


第一章 绪论:量子计算机的提出  7-10
  1.1 问题的提出  7-8
  1.2 量子计算机简史  8
  1.3 本文的主要工作与意义  8-10
第二章 量子计算机原理:经典逻辑门与量子逻辑门之比较  10-15
  2.1 经典逻辑门  10-11
  2.2 量子逻辑门  11-12
  2.3 任何经典运算都可以在量子门上实现  12
  2.4 典型量子算法  12-15
第三章 量子计算机的物理实现  15-18
  3.1 一般原则  15-16
  3.2 实现量子计算机的主要方案  16-18
第四章 冷槽离子量子计算机  18-53
  4.1 冷槽离子量子计算机的物理装置  18-37
    4.1.1 离子束缚  18-22
    4.1.2 离子的集体振动模式  22-27
    4.1.3 激光与离子的相互作用  27-37
  4.2 激光冷却  37-42
  4.3 冷槽离子量子计算机中的门运算  42-48
  4.4 消相干效应  48-53
第五章 虚光子过程对槽离子状态的影响  53-65
  5.1 Jaynes-Cummings 模型  53-54
  5.2 虚光子过程  54-55
  5.3 虚光子过程对槽离子状态的影响  55-58
  5.4 结果讨论  58-60
  5.5 其他重要情况  60-62
  5.6 相位涨落的情况  62-65
第六章 结论与展望  65-67
参考文献  67-71
发表论文和科研情况说明  71-72
致 谢  72

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 理论物理学 > 量子论
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