利用腔QED實現(xiàn)多量子比特邏輯門.pdf

1、由于量子計算機與經(jīng)典計算機相比具有更快的運行速度,因此在最近幾年受到了很多人的關(guān)注.腔量子電動力學(xué)能夠使量子信息之間的轉(zhuǎn)換保持相干性,是一個處理量子信息的理想系統(tǒng).目前已經(jīng)有很多人提出了在腔量子電動力學(xué)系統(tǒng)中實現(xiàn)量子邏輯門的方案.雖然多量子比特門可以被分解為條件z門和一系列的單比特門,但是這個分解的過程會隨著量子比特數(shù)目的增加而變得非常復(fù)雜.因此研究人員一直在尋找能夠直接實現(xiàn)多比特量子邏輯門的有效方案.
　　本文提出了兩種一步實現(xiàn)

2、受控交換門的方案和一種一步實現(xiàn)多量子比特條件z門的方案.在第一個實現(xiàn)受控交換門的方案中,控制位的量子比特被編碼在原子的兩個基態(tài)上,目標(biāo)位的量子比特被編碼在一個雙模微波腔的兩個不同極化的0光子和1光子的福克態(tài)上.由于采用原子與腔的共振相互作用,使得相互作用時間非常短,這在一定程度上有效抑制了消相干.在第二個實現(xiàn)受控交換門的方案當(dāng)中,我們利用了四能級原子系綜與光學(xué)雙模腔的共振相互作用,這樣可以不需要嚴(yán)格的強耦合條件和Lamb-Dick極限就

3、能在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)具有高保真度的受控交換門.在實現(xiàn)多量子比特條件z門的方案中,我們首先將兩個四能級原子同時發(fā)送到一個具有高品質(zhì)因數(shù)的光學(xué)腔中,通過選擇原子與腔的不同的耦合強度,實現(xiàn)了兩比特的條件z門,接著我們采用同樣的方法將我們的方案直接推廣到實現(xiàn)N個量子比特的條件z門,并且這個實現(xiàn)這個門的時間不會隨著量子比特數(shù)目的增加而改變.在這個方案當(dāng)中,由于采用了原子與光學(xué)腔的大失諧相互作用,可以有效抑制原子的自發(fā)發(fā)射,對避免消相干起到了一定的