在腔QED中實(shí)現(xiàn)多量子比特信息的處理.pdf

1、量子信息學(xué)是量子力學(xué)和信息科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，它主要是利用微觀粒子作為載體，憑借量子力學(xué)所特有的一些性質(zhì)可以解決許多經(jīng)典信息所不能夠完成的信息處理功能，充分顯示了經(jīng)典信息科學(xué)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。量子信息學(xué)主要包括量子通信和量子計(jì)算兩個(gè)部分，量子通信是量子信息學(xué)的重要分支，包括量子隱形傳送、量子密集編碼、量子秘密分享等。 在量子信息的研究中，需要對(duì)量子信息進(jìn)行處理，那么量子硬件必不可少。已經(jīng)提出的方案中，腔量子電動(dòng)力學(xué)(腔QED)方案是

2、其中之一。目前在量子信息處理的過程中，兩大主要障礙是量子態(tài)的消相干問題和聯(lián)合Bell態(tài)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)問題。這兩個(gè)問題在腔QED方案中都得到了很好的解決。正因?yàn)榍籕ED方案的這一優(yōu)勢(shì)，使其成為最有前景的量子硬件設(shè)計(jì)方案之一。 本文將進(jìn)一步研究腔QED技術(shù)在量子信息處理中的應(yīng)用。當(dāng)然，我們的目光主要集中在對(duì)多量子比特信息的處理上，主要研究多體糾纏態(tài)的制備方法和對(duì)多量子比特信息的處理，我們的研究主要取得了以下幾項(xiàng)成果： 1．用

3、不同的腔QED系統(tǒng)制備了多粒子糾纏態(tài) 1)基于原子和腔場(chǎng)的大失諧相互作用，我們提出了制備多原子糾纏態(tài)的方案，同樣我們的方案也可以推廣到傳送N原子的情況。由于本方案中，原子的躍遷頻率和腔場(chǎng)頻率是大失諧的，因此，可以有效克服光場(chǎng)消相干影響，而且在原子通過腔的過程中，腔場(chǎng)只是虛激發(fā)，不需要在原子和腔之間傳遞量子信息，這樣對(duì)腔的品質(zhì)因子的要求大大的降低了。 2)同樣是原子和腔場(chǎng)非共振的情況，然而我們附加了一個(gè)特定頻率的經(jīng)典場(chǎng)作為

4、驅(qū)動(dòng)，這樣也可以得到多原子糾纏態(tài)。而且這個(gè)方案也可以推廣到N個(gè)原子的情況。這個(gè)方案的優(yōu)勢(shì)就在于它對(duì)原子的初態(tài)沒有什么要求，而且操作起來也很簡單。 2．利用腔QED技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩原子任意態(tài)的隱型傳送；提出了基于原子和腔場(chǎng)的大失諧相互作用傳送未知兩原子任意態(tài)的方案。我們的方案可以用單原子測(cè)量取代原本復(fù)雜且難以實(shí)現(xiàn)的聯(lián)合Bell態(tài)測(cè)量；在原子通過腔的過程中，腔場(chǎng)只是虛激發(fā)，不需要在原子和腔場(chǎng)之間傳遞量子信息，這樣可以有效地克服光場(chǎng)消相干影