利用SQUIDs實(shí)現(xiàn)量子信息的處理.pdf

1、量子信息學(xué)是量子力學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,它主要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)解決一些經(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)無法比擬的優(yōu)勢。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,其中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。
　　為了對量子信息進(jìn)行處理,我們需要構(gòu)造能對量子比特操作的量子硬件,其中超導(dǎo)量子相干系統(tǒng)是最有前景的量子硬件設(shè)計(jì)方案之一

2、。目前,人們對量子信息處理過程的研究主要還是停留在理論階段,所以尋找更有利于實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的量子信息處理過程對量子信息的發(fā)展具有非常重要的意義。本文對超導(dǎo)和腔場的相互作用進(jìn)行了一些初步研究,取得如下結(jié)果
　　1.利用超導(dǎo)量子相干裝置制備糾纏態(tài)
　　在量子信息學(xué)中,量子糾纏是量子信息學(xué)中最重要也是最為奇特的一個(gè)課題。在量子信息學(xué)中,量子信息的處理離不開量子態(tài)及其演化,而量子糾纏態(tài)毫無疑問是各種各樣的量子態(tài)中最重要的一種。量子糾纏在量

3、子信息學(xué)的兩大領(lǐng)域-量子通信和量子計(jì)算中都有著廣泛的應(yīng)用。既然糾纏態(tài)有如此重要作用,研究其制備就成為重要的課題。糾纏態(tài)的制備在不同的物理系統(tǒng)中有不同的實(shí)現(xiàn)方法,本文提出用兩個(gè)超導(dǎo)量子相干裝置在一個(gè)單模大失諧腔中制備一個(gè)最大糾纏態(tài)的新方案,在這個(gè)方案里,腔場處于虛激發(fā),在超導(dǎo)和腔場之間沒有信息傳遞,因此對腔的品質(zhì)要求大大減低。
　　2.利用超導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)C-NOT門
　　量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)能更有效地解決某些計(jì)算難題,而通過級

4、聯(lián)量子相位門和單比特門就可實(shí)現(xiàn)普適量子計(jì)算。因此設(shè)計(jì)量子兩比特門成為量子計(jì)算中需要解決的關(guān)鍵問題。我們提出利用超導(dǎo)量子相干裝置,使其與一個(gè)單模腔場耦合再加上經(jīng)典脈沖從而實(shí)現(xiàn)C-NOT門。
　　3.利用超導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)Deutsch算法
　　我們知道量子計(jì)算機(jī)要比經(jīng)典計(jì)算機(jī)解決一些問題要快的多,比如 Deutsch算法,它是用來判斷一個(gè)具有n個(gè)二進(jìn)制變量函數(shù)是常函數(shù)還是對稱函數(shù),對于量子計(jì)算機(jī)只需要一次,而經(jīng)典則需要21n??次。