幾何量子計(jì)算和自旋電子學(xué).pdf

1、近來量子計(jì)算的研究逐漸成了一個(gè)熱門課題。任何量子計(jì)算都要解決量子計(jì)算面臨的容錯(cuò)、量子門的退相干以及如何制備高信度的量子門等問題。最近一些文獻(xiàn)提出單純用幾何相來實(shí)現(xiàn)各種量子門的幾何量子計(jì)算方案，其基本思路是考慮到僅與幾何相的立體角有關(guān)的幾何相位不依賴于演化的速率，所以期望用幾何相構(gòu)造的量子門是高信度的量子門，而高信度的量子門的實(shí)現(xiàn)對(duì)提高量子計(jì)算容錯(cuò)性能的價(jià)值是勿庸置疑的。 然而，學(xué)術(shù)界對(duì)幾何相量子門是否真具有特殊的抗?jié)q落能力，目前

2、仍存在很大的爭(zhēng)議。有研究表明，相對(duì)于Berry動(dòng)力學(xué)相，幾何相的失真小于動(dòng)力學(xué)相的失真。其結(jié)果顯示相對(duì)于絕熱動(dòng)力學(xué)相，Berry幾何相對(duì)漲落不敏感。而對(duì)取消了絕熱近似的非絕熱量子計(jì)算方案，也有文獻(xiàn)認(rèn)為非絕熱的A-A幾何相并無特殊的抗?jié)q落能力。 本論文不討論量子門的糾錯(cuò)、退相干等棘手問題，著重研究幾何量子門的抵抗外場(chǎng)隨機(jī)漲落的能力。用控制外場(chǎng)的隨機(jī)漲落研究幾何量子門的信度問題的數(shù)值結(jié)果表明，相對(duì)于對(duì)應(yīng)的動(dòng)力學(xué)相，無論Berry相或

3、A-A幾何相位相均無抗?jié)q落優(yōu)勢(shì)。此結(jié)果質(zhì)疑單純消除動(dòng)力學(xué)相位實(shí)現(xiàn)幾何量子計(jì)算的價(jià)值，而Berry位相(幾何相位，動(dòng)力學(xué)相位)的抗?jié)q落能力要遠(yuǎn)強(qiáng)于AA位相，可視為由絕熱近似導(dǎo)致這種差別。此外本文還驗(yàn)證了利用正交態(tài)方案構(gòu)造的量子門具有很強(qiáng)的抗?jié)q落能力。 最后，本文還就自旋電子學(xué)領(lǐng)域的一些問題做了相關(guān)探討。自旋電子學(xué)是一門磁學(xué)和微電子學(xué)相交叉的新興學(xué)科，是當(dāng)前凝聚態(tài)物理的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。本文主要分析在考慮雜質(zhì)散射的情況下，求解具有Ras