量子計算和量子關(guān)聯(lián)在約瑟夫森結(jié)系統(tǒng)中的研究.pdf

1、本論文分析討論了在約瑟夫森系統(tǒng)中量子計算的實現(xiàn)和量子關(guān)聯(lián)性質(zhì)的研究。主要討論集中在以下幾方面的工作。
　　 我們首先對量子計算領(lǐng)域做了一個簡單的介紹。量子計算目前是一個非常龐大的學(xué)科，發(fā)展十分迅速。利用量子力學(xué)的基本原理，量子計算機的計算能力大大地超越了現(xiàn)有的經(jīng)典計算機。利用量子計算的方式，我們可以解決類似大數(shù)因子化這樣在經(jīng)典計算框架中難以解決的任務(wù)。接著我們又介紹了約瑟夫森系統(tǒng)在量子計算中的應(yīng)用與現(xiàn)狀，包括兩種最基本的約瑟夫森

2、量子比特的實現(xiàn)。
　　 我們詳細描述了一個基于拓撲保護的約瑟夫森結(jié)陣列系統(tǒng)，在此系統(tǒng)之上建立整套量子計算處理的方案。用于量子計算的邏輯量子比特被編碼在具有穿孔的陣列中。整個系統(tǒng)的量子比特的數(shù)量由孔洞的數(shù)量決定。通過調(diào)節(jié)沿著特定路徑的磁通，系統(tǒng)的拓撲簡并便可進行細微的改變。作為一套完整的量子計算的方案，我們展示了量子計算的基本元件——量子比特在該系統(tǒng)中的構(gòu)成，以及最基本的單量子比特邏輯門和控制非量子邏輯門的實現(xiàn)。
　　 我

3、們研究了作為量子關(guān)聯(lián)度量的一種方式——量子discord在帶有DM相互作用參數(shù)的雙量子比特海森堡XXZ模型中的性質(zhì)。我們將該系統(tǒng)中的熱量子discord與熱糾纏做了比較。我們發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，糾纏在臨界溫度時變?yōu)榱阒?，而量子discord卻漸進地逼近零值，但不會消失。與糾纏類似，作為一種可以利用的量子資源，量子discord在這個現(xiàn)象中體現(xiàn)出來的健壯性值得我進一步的利用。而對于DM參量，熱量子discord的改變與熱糾纏的改變趨勢相反

4、，這個特點為我們增強某系統(tǒng)的糾纏提供了一種可行的途徑。另外，我們在研究中還發(fā)現(xiàn)，對于帶有不同DM參數(shù)的該模型，帶有Dx參量的情況比帶有Dz參量的情況對控制量子discord更加有效。
　　 最后，我們研究了具有以上特性的量子discord在一個真實約瑟夫森系統(tǒng)中的行為。我們發(fā)現(xiàn)，作為這樣一個可在實驗室中實現(xiàn)的系統(tǒng)，系統(tǒng)的量子discord和溫度以及約瑟夫森耦合能EJ聯(lián)系緊密。減小EJ或者降低溫度，都可以增大系統(tǒng)的量子discor

5、d。并且，采用兩個相同的約瑟夫森結(jié)來構(gòu)建的系統(tǒng)和采用兩個不同的約瑟夫森結(jié)來構(gòu)建的系統(tǒng)，系統(tǒng)的量子discord在行為趨勢上基本沒有區(qū)別。為了調(diào)控系統(tǒng)的量子discord，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度較小，并且EJ也較小時，我們可以得到更高的量子discord，并且在這樣的區(qū)域調(diào)控的作用也更加敏感。另外，相對于兩個不同的約瑟夫森結(jié)情況，兩個相同的約瑟夫森結(jié)情況在其它條件相同時，可以得到更高的系統(tǒng)量子discord，使這樣一種量子資源能夠更有機會得以利