幾何拓?fù)淞孔佑嬎闩c冷原子ZB效應(yīng)的研究.pdf

1、量子計算機(jī)能模擬量子系統(tǒng)及強(qiáng)大的超快運(yùn)算能力，使得量子信息和量子計算的研究具有巨大的前景。實際上，它們的發(fā)展也是社會科技發(fā)展大勢所趨。量子信息及量子計算相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及最終研制成功，必將全面影響人們的生產(chǎn)和生活。
　　 在量子計算、信息處理研究領(lǐng)域，如何提高量子門處理信息的信度和容錯能力始終是一個重要問題。本學(xué)位論文的一個工作就是：利用幾何相和拓?fù)湎嗟恼w幾何性質(zhì)對環(huán)境無規(guī)噪聲和小的漲落不敏感，有良好的抗干擾能力這一天然優(yōu)點(diǎn)，設(shè)

2、計了幾何和拓?fù)淞孔佑嬎惴桨敢云谟行岣吡孔娱T處理信息的容錯能力和保真度。
　　 論文的第二章闡述幾何與拓?fù)湎嗬碚摚喴榻B量子計算相關(guān)的背景及理論。
　　 第三章詳細(xì)闡述了本論文的幾何拓?fù)淞孔佑嬎惴桨腹ぷ鳌τ趲缀瘟孔佑嬎惴桨?，采用等?quán)重的正交疊初態(tài)，系統(tǒng)經(jīng)過演化后，獲得純幾何相，而且是幾何相的對角部分，并將這一純幾何結(jié)果應(yīng)用到二能級系統(tǒng)如核磁共振和超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)電荷比特系統(tǒng)，構(gòu)造了容錯量子門，提高量子信息處理的信度。該

3、量子信息門的主要優(yōu)點(diǎn)在于，既繼承了之前文獻(xiàn)提出的絕熱幾何量.了計算有容錯能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了絕熱的限制，是非絕熱幾何量子計算。由于該方案系統(tǒng)演化后獲得的幾何相所含參數(shù)較少，實驗上容易控制，不需要像自旋回波消除動力學(xué)相時需要對磁場、時間嚴(yán)格精確控制。對于系統(tǒng)演化后獲得的幾何相只與系統(tǒng)演化的拓?fù)鋽?shù)有關(guān)（繞數(shù)和圈數(shù)），基于此拓?fù)湫再|(zhì)，構(gòu)造了拓?fù)淞孔佑嬎惴桨浮?br>　　 除了用相位構(gòu)造量子門提高量子信息處理信度外，目前發(fā)展比較完善的冷原子

4、物理也有應(yīng)用到量子計算領(lǐng)域。關(guān)于冷原子物理的激光致冷和囚禁技術(shù)的不斷發(fā)展，波色-愛因斯坦凝聚體的實現(xiàn)，大幅度的提高了實驗操控、觀測原子的精度。而冷原子因其處在極低溫度下（甚至是nk量級），速度極低，有著與常溫原子不同的新的特性。冷原子本身新的特點(diǎn)及相關(guān)理論技術(shù)的成熟，為冷原子物理與量子信息、量子計算的結(jié)合提供了一個很好的平臺。目前，已有很多頂級實驗室和研究小組投入冷原子量子信息與計算方面的研究，也不斷有新的突破性進(jìn)展。
　　 另

5、一方面，關(guān)于冷原子新的物理特性仍然處于研究探索中，許多理論還不完善。因此，關(guān)于冷原子物理的理論研究如自旋軌道耦合、自旋霍爾效應(yīng)、冷原子光誘導(dǎo)規(guī)范勢（阿貝爾和非阿貝爾的）、ZB效應(yīng)、冷原子模擬及量子仿真等等勢在必行。
　　 本論文的第四章將先簡要介紹激光致冷技術(shù)及其發(fā)展、波色愛因斯坦凝聚、相對論量子力學(xué)和冷原子光誘導(dǎo)規(guī)范勢，然后介紹本論文另一工作--冷原子ZB效應(yīng)。通過分析冷原子在激光外場的規(guī)范勢后，結(jié)合具體的簡單且重要的∧-型三