一、无直接耦合自旋之间的量子信息传递（论文文献综述）
孙辉[1]（2021）在《光晶格中的多体自旋系统实验研究》文中指出随着量子调控技术的提升,超冷原子在在原子分子物理、凝聚态物理、量子信息科学等多个方向有了广泛的应用,成为量子模拟和量子计算的重要实验体系。它系统纯净、理论清晰,兼具高操纵性和高可观测性等优势。而光晶格技术能够为超冷原子提供完美的周期外势,并大大增强了相互作用,使超冷原子的研究得以进入强关联区域。它是实现超冷原子对固态晶格模型的量子模拟和大规模量子信息处理的重要技术之一。本论文主要聚焦于光晶格系统中超冷原子构成的多体自旋物理系统的实现和研究。首先,本论文讨论了光晶格中强关联超冷原子系统的制冷问题,实验实现了低熵的单占据二维莫特绝缘态,为多体自旋系统的研究搭建了良好的实验平台。在此基础上,本文开展了光晶格中多体自旋系统的相关实验研究,在量子计算和量子模拟方向都卓有进展。其一,在光晶格中实现了并行的高保真度两体纠缠门。其二,在光晶格中研究了晶格磁性模型,制备了玻色子海森堡反铁磁态。首先,本论文提出了光晶格中强关联玻色子的降温方案,实现了对二维玻色子莫特绝缘态的深度冷却,为多体自旋系统研究奠定了基础。基于对超晶格的精密调控,本文利用了超流相对莫特绝缘相的冷却,最终实现了一维双占据无缺陷的莫特绝缘态。同时,本文实现了间错一维双占据莫特绝缘相到二维单占据莫特绝缘相的高精度态编辑过程。通过上述方法,我们获得了在104个格点区域内的平均填充率为0.992（1）的单填充光晶格系统,为此后的多体自旋系统的研究构建了极具优势的平台。其次,本文提出并实现了基于二维超冷原子莫特绝缘态的快速纠缠门方案,制备了 1250对高保真度的纠缠原子对。高精度两体纠缠门是在光晶格中进行可扩展量子计算的首要步骤。因此,本文提出了超晶格系统中四态干涉（?）纠缠门方案,大幅度缩短了纠缠门操作时间,从而极大地提高了两体门的保真度。实验上,通过精确控制超晶格相位和晶格深度,两体纠缠门的操作时间被缩短至0.8 ms,因而实现了平均纠缠保真度测为0.993（1）的两体纠缠门。该两体纠缠门的保真度超过了拓扑纠错量子计算方案的阈值,为光晶格中使用超冷中性原子实现可扩展的量子计算奠定了基础。第三,本文讨论了光晶格中海森堡反铁磁模型的设计和实现,并绝热制备了一维玻色子海森堡反铁磁体,通过研究尼尔态的弛豫行为,本文首先验证了晶格海森堡磁性模型的有效性。在此基础上,本文提出了态绝热演化的方法,实现了由尼尔态到海森堡反铁磁态的变换。本文开发了多种测量技术,测量了系统反铁磁关联、涨落、自旋旋转不变性和退相干机制,验证了玻色子海森堡反铁磁态的成功制备。一维玻色子海森堡反铁磁态的实现是玻色子磁性量子模拟的重要一步,同时绝热态演化的方法也为制备多体态提供了新的路径。综上所述,本文研究了高填充率光晶格平台的实现,并在多体自旋系统中做出了探究性的研究工作。
谢天宇[2]（2021）在《超越量子极限的介观磁共振探测 ——基于金刚石氮-空位色心》文中指出认识自然是人类永恒的追求。然而,测量的精度限制着人类认识自然的程度,因此实现更高精度的测量是科学研究的永恒主题。随着上世纪量子力学的诞生,人们认识到自然界存在着一条深刻的基本规律,它在最底层限制着测量的精度,被称为海森堡测不准原理。在后来更为深入的研究中,人们发现对于多个相互独立的量子传感器存在着一个明确的测量精度极限,被称为标准量子极限。更有趣的是,量子纠缠,被爱因斯坦称为幽灵般的相互作用以反驳量子力学的哥本哈根诠释,可被用作一种量子资源来突破标准量子极限,达到测量精度的极限——海森堡极限。这些发现引起了广泛的研究兴趣,并逐渐形成了一个专门的研究领域——量子度量学,是量子精密测量领域的重要组成部分。本文将围绕这两个量子极限展开研究。在这个领域展开研究的实验体系有很多,比如离子阱,冷原子,热原子,玻色-爱因斯坦凝聚体,光子和机械振子等。金刚石固态自旋体系（氮-空位缺陷色心）,因其易初始化,光读出以及室温下优异的相干性质等特点在最近十余年来发展迅猛,但其涉及量子度量学方面的研究仍成果寥寥。目前,因其可作为原子尺度探针的特点,在微观磁探测方面具有独特的优势,已实现了对单个电子自旋和核自旋小系综的磁共振探测。然而,其测磁灵敏度相对较差,远未达到量子极限。本文将致力于提高它的测磁灵敏度至标准量子极限,同时突破单色心的能量分辨极限。进一步,利用多比特纠缠使得相位灵敏度突破标准量子极限,以至接近海森堡极限。为了实现上述目标,需要对该自旋体系的基本控制做一个全面的提升,包括高保真度的纯态制备,高保真度的非局域门以及高保真度的投影测量。这里涉及众多困难的技术实现:高保真度的纯态制备需要借助实时反馈制备负电荷态,施加脉冲激光序列极化电子自旋以及动力学核极化;高保真度的非局域门需要准确描述环境磁噪声,并通过最优控制设计形状脉冲来抵抗磁噪声和控制噪声;高保真度的投影测量需要高稳定的强磁场（～0.8 T）以及高频微波（～25 GHz）并借助重复读出技术来实现。此外,对于多比特的非局域操控需要与电子自旋有强耦合的核自旋,包括伴随缺陷的氮核自旋以及在缺陷周围随机分布的碳十三核自旋。其耦合参数被高精度地测量,达到了赫兹级精度,基于此我们检验了氮-空位缺陷的全同性。我们还提出了一种固态类原子钟的设想,具有高鲁棒性及易集成等优势,未来有望实现商用。接下来,我们利用这个兼具高测磁灵敏度和高空间分辨率的磁探针,实验实现了微观磁共振探测。这里我们选择的探测尺度为50纳米-10微米,本文将其定义为介观尺度,是目前传统磁共振技术无法涉足的领域。然而,在介观尺度上进行磁共振探测仍然是一个新兴领域,因此我们首先建立了一套完整的探测方法及磁信号计算的理论分析框架。然后依据这个理论框架,我们分别实现了介观尺度上的顺磁共振以及核磁共振探测。未来,我们将利用这里发展的方法和技术,广泛地展开细胞生物学和材料科学等领域存在的介观磁现象的研究。
白如艳[3]（2021）在《光腔耦合中的量子力学效应及其应用研究》文中提出量子计算和量子通信离不开量子比特的实现、操作和控制,而量子比特广义上对应于二能级量子系统。光子作为量子计算中实现处理信息的有效系统,它传播快,不与环境相互作用且操纵简单。要实现和操纵量子比特,可以求助于双阱势系统。例如,基于双阱势的量子比特已经被超导电路（SQUID）证明。因此我们建立了一种新的光学双阱势系统,然后研究这种光学双阱势系统存在的量子力学效应,即光子隧穿,最终为光量子比特的物理实现提供一种新的实现方式。本文首先介绍了光腔与光子量子信息的基本理论,然后建立了基于光腔-波导-光腔（CWC）的量子理论模型,最后对CWC结构进行优化分析以及研究光学双阱势的应用。本文研究的主要工作如下:1)建立CWC模型,通过截止波导连接两个光学谐振腔,即光腔-波导-光腔结构,构造了一种新的光学双阱势系统,研究其内部的电磁场分布,建立量子理论模型。我们证明了由于光子通过截止波导的光子隧穿效应而造成的对称性破缺和能级分裂,从而形成一种有效的光学二能级光子系统。此外,我们通过仿真软件FDTD Solutions模拟分析了CWC结构的频谱分布,与我们的理论结果相比较,证明了我们理论模型的可行性。2)分析了CWC结构的优化与光学双阱势系统的应用研究。分析CWC结构参数的调整对光子频谱分布的影响,包括改变CWC结构长度、窄边尺寸以及CWC内填充不同的介质的方式,并且通过FDTD Solutions的仿真与理论结果相比较,对我们的理论结果进行验证,得出结论:将长度延长将会使对称解与反对称频率解的差值进一步减小,相邻的两对之间,频率间距进一步增大,即这种光学双阱势的势垒将会变小,光子隧穿变得更容易;对于非介质连续性结构,入射波为TE10模,CWC窄边尺寸对我们的结构没有影响,这有利于操控CWC结构中的光子;填充不同介质时,理论与仿真结果相符合,验证了我们理论的可行性。此外,通过二能级光子系统与Λ型原子系统的耦合（即双模拉曼动力学）,提出了一种新的光学量子比特的物理实现。与传统的模式相反,在我们的研究中,两个场模式携带量子比特,而原子作为一个辅助态,并且这两个模式并不对应两个不同类型的光子,而是对应于同一个光子的两个可能的量子态。最后,基于CWC结构光量子比特的物理实现,设计了一种新的量子网络节点,这种方案对失谐量没有限制,光子与原子之间的耦合可以很强。
闫飞飞[4]（2021）在《碳化硅中自旋缺陷的相干操控和应用》文中认为碳化硅是一种非常有前景的半导体材料,具有高禁带宽度、优良导热性、高透明度、耐辐射、成熟的大尺寸生长和加工工艺等优势,现在广泛应用在汽车、航空航天、微电子等领域。近年来,随着量子技术的飞速发展,我们发现在碳化硅中存在着即使在室温下也可以进行相干操控的自旋量子比特,通过和近邻的核自旋进行耦合,可以形成复杂的多比特量子系统;同时我们还可以通过自旋比特的光学接口,实现和相距比较远的另一个自旋比特的远距离纠缠。这种固态体系的量子系统有望实现量子中继、集群态计算和分布式量子计算等,成为未来混合量子计算不可缺少的一部分。除此之外,固态体系的自旋系统还可以用来实现量子传感,例如现在比较成熟的金刚石中的氮-空位（NV-）色心,经过二十多年的发展,其已经在生物细胞探测、原子分子探测、电场磁场探测、极端压强探测等方面展现出非常优异的实验成果。但是NV-色心还是有一些局限,比如说材料难以进行大尺寸生长和加工,荧光波段处于可见波段,在光纤中的传输损耗过大等问题。但是对于碳化硅色心来说,其硅空位和双空位荧光波段处于红外波段,在光纤中的损耗低,而且碳化硅具有成熟的大尺寸生长和加工工艺,在未来光纤通讯和大尺寸量子器件应用中具有很大的优势。我的研究便是基于碳化硅中的自旋色心开展的,接下来我会从四个方面介绍我在博士期间的工作。1.碳化硅中新型自旋空位色心（PL8）的制备和表征。首先,我在这个章节中介绍了碳化硅中自旋缺陷的制备。由于碳化硅是双原子结构,其自旋空位色心种类非常丰富,就4H碳化硅而言,单缺陷空位有硅空位色心（SiV-）,双空位色心（VCVSi0）按荧光波长命名有PL1到PL7,除此之外还有很多的过渡金属缺陷色心等。在本实验中,我们探索了一种新型的自旋色心空位,根据其荧光波长将其命名为PL8。一般情况下,空位色心都有其对应的退火复合温度,像双空位色心,在950℃退火时可以产生,但是对于我们报道的PL8色心,要求在1300℃的温度下退火才会产生,而且其荧光谱线的零声子线和自旋的零场分裂常数与之前报道的任何一种色心空位都不匹配,所以确认PL8色心为一种新型的自旋色心。实验中,我们表征了其光学性质和自旋性质,并测试了其在室温和低温下的相干性质。PL8色心有望应用于基于缺陷自旋的光学集成、电子器件温度成像、高温量子传感和微波激射器（maser）等领域。2.碳化硅中缺陷自旋在高温下（550 K）的相干操控。基于上一个章节的色心制备,我们在这个章节中探索了高温下4H碳化硅中双空位自旋缺陷（PL5）的相干性质。并根据其自旋共振频率随温度变化的特性,我们设计了一种依赖Ramsey振荡的温度传感器。一般的自旋量子系统对于温度的要求都非常苛刻,例如硅基超导和掺杂比特都需要极低的温度环境（～mK）。而我们的实验证明了碳化硅中的双空位色心在高达550 K的环境温度下仍然可以实现相干自旋操控,这为我们以后建立抗干扰的量子系统奠定基础,另外根据共振频率随温度的变化关系,在实验上实现了 440K左右的温度传感。3.室温下碳化硅自旋色心相干性的磁场角度依赖关系。对于自旋色心来说,影响其自旋性质的外部条件主要是外界温度和磁场环境,在这一章节中我们探索了自旋系综的相干性质和外部磁场环境的关系。分析自旋性质和磁场的关系对于实现全光磁场探测和延长相干时间等方面是非常重要的。在本实验中,我们通过精确地调整永磁铁的位置,系统地研究了碳化硅中c轴双空位色心（PL6色心）的光探测磁共振（ODMR）谱及相干性与磁场的关系。我们对比了两种不同自旋环境噪声样品,样品A在生长过程中本征产生自旋空位,电子自旋的周围自旋噪声影响相对比较弱,其相干时间较长。样品B为氮离子（N2+）注入产生的缺陷色心,受周围的自旋环境噪声影响相对严重,其相干时间比较短。我们对比了这两种不同周围自旋噪声情况下,电子自旋相干时间随磁场的变化情况,发现对于自旋噪声严重的样品,其自旋相干性质与磁场角度的依赖关系更加紧密。4.使用碳化硅中的自旋量子比特在室温下实现Online算法。根据现实生活中对处理指数增长数据的需求,Online算法越来越受到人们的关注。在这个章节中,我们首次使用量子资源——单个量子比特来实现Online算法。我们研究了 Online算法中的（n,p,k,r,w）-PNH问题（即帽子数目奇偶问题）。通过和使用经典比特的情况相对比,我们发现使用量子比特会具有更高的成功率。除此之外,我们还通过引进Advice来提高成功率。对于提供Advice的情况,量子的性能也表现得更加优异。
蔡淇智[5]（2021）在《复合量子系统中跨能量域量子纠缠理论研究》文中认为近几十年来,量子信息科学飞速发展,其中量子纠缠等量子世界中特有的量子资源在其中扮演了重要角色。然而,量子系统与环境不可避免的相互作用所导致的退相干效应一直是制约量子纠缠及其对应的量子科技发展的重要瓶颈。于是,在合适的量子系统中实现稳态的量子纠缠是量子信息科学发展的重要研究方向之一。随着量子网络与量子互联网概念的提出,仅在单量子系统内产生量子纠缠已不足以满足量子科技的需求,在复合量子系统中实现跨能量域量子纠缠是未来的重要发展趋势。所谓复合量子系统即两个或多个单量子系统组合而成的复合体系,由于各个子量子系统之间的有效耦合,复合量子系统可以发挥出各个子量子系统的优势,从而扬长补短,更有效地满足量子科技发展的需求。而跨能量域量子纠缠指的是在不同能量域的物理载体之间建立量子纠缠,例如不同频率的微波光子之间的量子纠缠、光频光子与微波光子之间的量子纠缠等,这对于远距传输量子网络或量子互联网至关重要。基于此,本文主要研究了基于复合系统中稳态量子纠缠产生的理论方案,其主要内容包含以下几个部分:1.基于光子、微波光子与力学谐振子之间的辐射压力效应,本文在复合电-光-力系统中提出了实现不同频率的微波模式之间、光与微波模式之间的连续变量量子纠缠理论方案。在实验可行的参数体系下,研究了相关重要参数对以上两种连续变量跨能量域量子纠缠的影响;2.在工作1的基础上,本文在复合电-光-力系统中研究了成对连续变量量子纠缠的性质。在实验可行的参数体系下,参考离散变量成对量子纠缠特性,研究了各个重要物理参数对成对连续变量量子纠缠的影响;3.在新型复合磁基量子系统中,基于由磁基布里渊散射产生的光磁耦合以及由偶极子作用产生的电磁耦合,本文提出了以磁子为媒介的光-微波稳态量子纠缠产生的理论方案。与前两个工作相同,该部分采用对数负性作为量子纠缠的度量,并给出了详尽的理论推导过程。在分析各个磁基复合量子系统的重要物理参数对光-微波稳态纠缠影响的同时,我们还给出了提高光-微波纠缠的几个方案;4.该部分讨论了在复合磁基量子系统中产生的光-微波纠缠的应用—微波量子照明。假设在相同输出功率情况下对未知目标进行探测,与经典微波照明方式以及基于复合电-光-力系统的方案相比,我们的方案展示出了数量级更低的探测错误概率。
纪恒[6]（2020）在《基于波导QED的光场性质研究》文中认为基于单光子的量子开关以及量子二极管等全光量子器件是集成化和规模化量子网络的核心组成部分,也是光子输运研究的重点。波导量子电动力学（Waveguide Quantum Electrodynamics,简称波导QED）和腔量子电动力学（Cavity Quantum Electrodynamics,简称腔QED）系统作为增强光与物质相互作用的重要系统,在光子输运研究中占据着重要地位。本文结合了波导QED和腔QED系统各自的优点,通过实空间（real space）方法的应用,分析、模拟以及讨论了两个耦合的腔QED子系统和波导相互作用时对单光子散射性质的影响。发现两个耦合腔QED子系统对单光子输运有显着的影响,产生了许多透射峰和反射峰以及其他的一些非线性现象。基于此,我们提出了单光子开关的解决方案。其次,我们还研究了基于波导QED系统的原子与光子的手性耦合问题。利用传输矩阵,我们分析、模拟了单个及多个V型原子与波导手性耦合的单光子透射谱,发现了原子-光子手性耦合以及原子能级结构对波导内光子非互易传输的影响。在此基础上,我们提出了单光子量子二极管的解决方案。我们期待本文的研究能够为量子信息领域做一些贡献。
陈敏[7]（2020）在《涡旋磁振子的研究》文中提出自旋是电子的内禀物理属性,也是实现信息存储和数据处理最为重要的物理基元。传统上,利用自旋磁矩的翻转和进动来实现的数据存储和信息交换,由于调控手段的非局域化特点和高能耗缺陷,已经远远不能满足未来对信息功能器件超快、低能耗和高密度集成的需求。自旋波,作为磁有序的低能集体激发态,由于其GHz以上频段的高频性质、微纳米尺度的波长、和无焦尔发热的传播特性,成为了自旋信息存储、运算和传递的理想载体。作为磁有序系统的无能隙集体激发态,自旋波对应于磁性系统中携带一个量子自旋角动量（h）的玻色性元激发准粒子—磁振子（magnon）。然而,对于磁振子的调控和携带信息的读写,由于其微小的量子化自旋角动量和传播过程的指数阻尼衰减,效率和精确性成为了自旋波电子学未来应用面临的内禀困难。在本文中,我们通过Aharanov-Casher效应对交换自旋波引入轨道角动量（OAM）作为新的物理自由度来克服传统自旋波电子学的潜在隐患。一方面,自旋波可以携带任意大小的轨道角动量,形成拓扑非平庸的涡旋自旋波（twisted magnon）激发态;另一方面轨道角动量跟涡旋自旋波的拓扑核是紧密联系在一起的,而拓扑核是内禀的物理性质且不随系统Gilbert阻尼效应而衰减。涡旋自旋波的这些物理特性克服了传统自旋波的传播长度指数衰减和携带自旋角动量微小这两大内禀应用缺陷,具有重要的理论价值和可期的应用前景。在三维铁磁纳米波导管中,涡旋自旋波会以拓扑涡旋束流的方式传播,基于Aharanov-Casher效应,可以对涡旋自旋波轨道霍尔效应、旋磁效应以及传播性质进行电场调控,通过不同的干涉图样实现信息的有效传递。涡旋自旋波还可以存在于具有ψθ（2）旋转对称性的二维铁磁纳米圆盘中。它的空间构型和动力学演化模式所具有的拓扑性质可藉由自旋泵浦效应和逆自旋霍尔效应实现电学读取。进一步的,我们还给出了涡旋自旋波在不同铁磁纳米圆盘之间进行传递的特性。这些发现将为我们设计新的、基于拓扑自旋波的、高鲁棒性的和抗衰减的磁振子器件提供理论支持。
李闯[8]（2020）在《腔QED系统中原子纠缠态的制备》文中研究指明量子纠缠作为量子信息中不可或缺的核心资源一直是人们研究的热点之一。现如今,纠缠态已被广泛地应用在量子通信、量子计算和量子计量等领域。在量子信息处理的过程中,纠缠态需要存在一定时间以完成一个量子操作。然而,纠缠态在现实物理世界中是脆弱的,这是因为量子系统与周围环境的相互作用会破坏纠缠态导致退纠缠现象的发生。因此,如何在耗散环境中制备长生稳定的纠缠态成为了量子信息学中的主要问题之一。腔量子电动力学（腔QED）系统作为当下最具前景的实现量子硬件的物理体系之一,已被广泛地应用在量子信息领域中。特别地,腔QED系统作为一个高效的纠缠生成源,许多方法已经被提出用来在腔QED系统中制备不同形式的光子和原子的纠缠态。腔QED系统的耗散主要包括原子自发辐射和腔耗散,它们会严重地降低纠缠态的保真度。因此,在腔QED系统中制备高保真度的稳定纠缠态一直是人们努力的目标。本文主要的研究内容为在腔QED系统中利用不同方法制备高保真度稳定的原子纠缠态。以二原子纠缠态的制备为研究起点逐步地将研究内容深入到多原子纠缠态的制备,分别提出了制备二原子三维纠缠态、三原子GHZ态、三原子W态和多原子NOON态的方案。在非马尔可夫腔QED系统中,我们提出了一个利用纠缠交换制备二原子三维纠缠态的方案。在该方案中,三能级原子俘获在两个远距离的耗散腔中,原子的能级跃迁过程分别与一个腔模和一个经典驱动场耦合。原子与腔场之间的相互作用使得它们纠缠在一起,因而对腔中泄漏的光子执行贝尔测量能将原子与腔场之间的纠缠转换成原子之间的纠缠。由于环境的记忆效应,纠缠在非马尔可夫环境中表现出明显的振荡行为。通过适当地选择经典驱动场的失谐量和原子初态,原子能被制备在稳定的三维纠缠态上。在耗散腔QED系统中,我们提出了一个利用纠缠交换在非马尔可夫环境中制备三原子GHZ态的方案和一个利用李雅普诺夫控制制备三原子W态的方案。在制备三原子GHZ态的方案中,四能级原子俘获在三个远距离的腔中,原子的能级跃迁过程分别与左旋偏振和右旋偏振的腔模耦合。原子纠缠态通过测量腔中泄漏的光子产生。通过求解系统的含时薛定谔方程,得到了纠缠时间演化的解析解以及产生最大纠缠态的参数条件。当系统参数满足此条件时,原子被制备在三粒子GHZ态上;当系统参数不满足此条件时,纠缠在非马尔可夫环境中表现出明显的振荡行为。在制备三原子W态的方案中,三能级原子俘获在两个通过光纤连接的腔中,原子的能级跃迁过程分别与一个腔模和一个经典驱动场耦合。根据李雅普诺夫控制理论,设计了封闭系统和开放系统中的控制场形式。在封闭系统中,腔与光纤之间的耦合强度仅影响保真度到达最大值的时间而不影响保真度最大值的大小。因此,即使腔与光纤之间的耦合强度很小时,高保真度的三原子W态也能制备成功。在开放系统中,W态的保真度随原子、腔和光纤衰减率的增大而减小。当原子或腔和光纤的耗散很强时,引入量子测量和量子反馈技术能大大地提高W态的保真度。此外,还研究了李雅普诺夫控制在功率和强度的限制条件下的时间优化问题。在腔QED系统中,我们提出了利用原子集体激发和单光子测量两种不同方法制备多原子NOON态的方案。在利用原子集体激发制备NOON态的方案中,四能级原子俘获在两个通过光子跳跃作用耦合的腔中。原子NOON态通过一个依赖于原子集体激发的相位转换产生。NOON态的制备时间与NOON态中的原子数无关,因而增加NOON态中的原子数不会改变NOON态的制备时间。由于腔场在整个制备过程中始终处在真空态,因而该方案对腔场的耗散不敏感。原子激发态在大失谐条件下很难被布居使得该方案能有效地抵制原子自发辐射。在利用单光子测量制备NOON态的方案中,两个远距离的腔中分别俘获N个全同三能级原子,一束包含两个频率组分的弱光依次地入射并穿过两个腔后被探测器在特定的光子态上探测到。光与原子的相互作用使原子集体自旋态与对应频率组分的出射光子纠缠在一起,因而对出射光执行单光子测量会将原子投影到NOON态上。当存在耗散时,NOON态的保真度随原子数和腔衰减率的增大而减小。在原子数很大或腔耗散很强的情况下,利用二次执行NOON态制备步骤的方法来提高NOON态的保真度,实现了高保真度NOON态的制备。
李冬啸[9]（2020）在《基于里德堡原子的量子信息处理》文中研究指明里德堡原子间的相互作用为人们在少体和多体物理以及量子信息应用的研究领域中探究中性原子提供了很多的可能性。这种长程相互作用衍生出许多有趣的效应,其中就包括里德堡阻塞效应。这种效应可以在很小体积内阻止多个里德堡原子同时被激发到里德堡态上。人们基于里德堡阻塞效应,从理论和实验上实现了与各种各样量子信息科学相关的工作,比如量子计算,纠缠态制备,量子算法,量子模拟器,量子中继器。另外,将里德堡原子的相互作用与双光子失谐相结合又可以产生与里德堡阻塞相反的效应——里德堡反阻塞效应。该效应恰好促使了多个里德堡原子的同时激发,并且也在量子信息科学中得到了广泛关注,不仅可以用于两比特或者多比特量子逻辑门操作,还能用于各种纠缠态的制备。在本文中,我们主要研究基于里德堡原子的量子信息处理的新方案。首先,利用里德堡反阻塞效应,我们成功实现了具有高保真度的KnillLaflamme-Milburn（KLM）纠缠态的耗散制备。整个系统由两个里德堡原子组成。将里德堡反阻塞效应与微波场和量子耗散巧妙结合,KLM态会成为系统唯一的稳态。因此,不需要精密的与时间相关的控制,系统就能够稳定在KLM态上。并且该方案不但不需要选择特定的初态,还将原子的自发辐射变成了重要的资源。此后,我们不仅将里德堡反阻塞与量子耗散相结合,还引入了量子Zeno动力学,成功实现了W态的耗散制备。除了纠缠态的制备,我们通过里德堡反阻塞效应、激光诱导的拉曼跃迁以及存在光子泄露的光腔的有机结合,设计出了一个耗散地传递任意量子态的方案。其次,基于里德堡反阻塞效应与量子Zeno效应和拉曼跃迁的结合,我们在两个N型里德堡原子中发现了一个新的现象:里德堡原子的基态阻塞效应。该效应可以实现阻止两个或者多个里德堡原子同时处于某个基态的过程。并且这种效应可以通过参数调节,有效地绝热消除掉激发态,从而大大抑制了原子自发辐射产生的不利影响。利用基态阻塞效应,我们小组在之前的文章中成功制备了Bell态和W态。在这次工作中,我们则结合受激拉曼绝热过程,实现了多粒子的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的制备。经过方案可行性的讨论之后,我们展现了一个三比特GHZ态可以在很广阔的参数范围内得到的结果,并且利用先进的实验参数,其保真度可以达到98%以上。最后,得益于里德堡原子间的相互作用,我们提出了一个不同于里德堡阻塞效应和里德堡反阻塞效应的非传统里德堡泵浦。该泵浦与原子所处的基态紧密相关,它可以冻结两个里德堡原子处于相同基态的系统,并且当且仅当两个里德堡原子处于不同基态时,系统才能被激发。利用这个新的效应,我们成功实现了三比特控制相位门操作。将该效应与微波场和量子耗散结合在一起,我们还实现了二维纠缠态和三维纠缠态的耗散制备。并且,在里德堡原子-泄露光腔系统中,我们利用非传统里德堡泵浦与光腔泄露相结合,实现了自动量子纠错机制。该机制可以自动地、连续地对比特翻转噪声产生的错误进行纠正。
张高见[10]（2020）在《腔自旋波混合系统中各向异性奇异点的实验研究》文中研究指明近年来,随着量子科学与技术的发展,不同种类混合量子系统被提出,其中包括自旋系综和腔构成的混合系统。例如,以钇铁石榴石（YIG）中Kittel模自旋波量子和微波腔中光子耦合的混合系统最近引起了广泛的关注。由于腔自旋波量子系统具有较好的相干性和可调性,基于该系统的一些新颖物理现象在实验上被实现,比如腔自旋波量子的信息梯度存储、腔自旋波电子学和腔自旋波量子系统中微波传输方向的调控等。此外,腔自旋波量子系统还可以与超导量子比特、声子和光波段光子相互作用构造出其他一些有趣的物理系统。这有望建立以自旋波量子为核心,耦合其他物理系统的量子网络平台。奇异点现象存在于各种非厄米物理系统中。目前,国际上对光学系统和声学系统中奇异点的性质做了大量研究,但针对腔自旋波量子系统中奇异点性质的研究还不多,尚无各向异性奇异点的研究。本论文关注腔自旋波量子系统的非厄米性质,在理论和实验上研究其各向异性奇异点的特性。论文分为四章。第一章是绪论和研究进展,包括基本概念和研究背景介绍,并分析了不同自旋系综在构建混合量子系统方面的优势与不足,以及国际上腔自旋波量子系统的研究进展。第二章针对腔自旋波量子系统如何构造非厄米的哈密顿量进行了介绍,以及在该系统中所实现的二阶奇异点和PT相变。第三章在理论与实验上研究了腔自旋波量子系统中的各向异性奇异点性质,发现在该奇异点附近,沿着参数空间两个不同的方向分别有线性关系和平方根关系。第四章为论文的总结与未来研究的展望。
二、无直接耦合自旋之间的量子信息传递（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、无直接耦合自旋之间的量子信息传递（论文提纲范文）
（1）光晶格中的多体自旋系统实验研究（论文提纲范文）
| 摘 要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪言 |
| 1.1 超冷原子和光晶格概论 |
| 1.2 原子制冷 |
| 1.3 量子计算 |
| 1.4 量子磁性 |
| 1.5 论文内容 |
| 第2章 实验装置和技术 |
| 2.1 实验装置概述 |
| 2.2 超冷量子气体和晶格基本理论 |
| 2.3 超晶格调控技术 |
| 2.4 自旋操纵技术 |
| 2.5 基于光缔结碰撞的探测技术 |
| 第3章 光晶格中的原子冷却 |
| 3.1 光晶格中的原子冷却原理 |
| 3.1.1 Bose-Hubbard模型 |
| 3.1.2 超流到莫特绝缘态相变 |
| 3.1.3 莫特绝缘态冷却 |
| 3.1.4 超流-莫特态交错冷却 |
| 3.2 超晶格交错子系统间的原子输运 |
| 3.3 冷却和热力学度量 |
| 3.4 超晶格绝热态编辑 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 光晶格中的高保真度纠缠门 |
| 4.1 超晶格中超交换效应 |
| 4.2 超晶格四态纠缠门方案 |
| 4.3 四态系统演化和调控 |
| 4.4 纠缠门的实现和纠缠度量 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 光晶格中玻色子磁性研究 |
| 5.1 一维海森堡模型 |
| 5.2 玻色子磁性模型设计和实现 |
| 5.3 海森堡模型的非平衡动力学 |
| 5.4 玻色子海森堡反铁磁态制备和探测 |
| 5.4.1 海森堡反铁磁态制备 |
| 5.4.2 反铁磁自旋关联探测 |
| 5.4.3 海森堡反铁磁态的交错磁性涨落 |
| 5.4.4 海森堡反铁磁态的热力学度量 |
| 5.5 海森堡反铁磁态的性质 |
| 5.5.1 自旋旋转对称性 |
| 5.5.2 光晶格中海森堡反铁磁态的退相干 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（2）超越量子极限的介观磁共振探测 ——基于金刚石氮-空位色心（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第0章 绪论 |
| 0.1 研究背景 |
| 0.1.1 量子控制 |
| 0.1.2 量子精密测量 |
| 0.1.3 介观科学 |
| 0.1.4 核磁共振 |
| 0.2 本文结构 |
| 第1章 NV基本物理与实验平台 |
| 1.1 氮-空位缺陷(NV) —金刚石中的一种点缺陷 |
| 1.1.1 原子构成 |
| 1.1.2 NV制备 |
| 1.2 NV电荷态及其能级结构 |
| 1.2.1 NV电荷态 |
| 1.2.2 NV~-和NV~0的能级结构 |
| 1.3 NV~-基态~3A_2 |
| 1.3.1 初始化和读出 |
| 1.3.2 哈密顿量及幺正操控 |
| 1.3.3 纵向弛豫与退相干 |
| 1.3.4 希尔伯特空间扩展 |
| 1.4 实验平台简介 |
| 1.4.1 平台构成 |
| 1.4.2 磁场稳定性 |
| 第2章 耦合的核自旋 |
| 2.1 周围核自旋的探测 |
| 2.2 ~(14)N核自旋 |
| 2.2.1 理论计算 |
| 2.2.2 赫兹级精度测量 |
| 2.2.3 NV~-全同性 |
| 2.2.4 一种类原子钟 |
| 2.3 强耦合的~(13)C核自旋 |
| 2.3.1 理论计算 |
| 2.3.2 10赫兹级精度测量 |
| 第3章 再论初始化和读出 |
| 3.1 NV~-高保真度初始化 |
| 3.1.1 NV电荷态单次读出 |
| 3.1.2 NV~-高保真度初始化 |
| 3.2 NV~-电子自旋和核自旋高保真度初始化 |
| 3.2.1 NV~-电子自旋高保真度初始化 |
| 3.2.2 核自旋高保真度初始化 |
| 3.2.3 联合初始化 |
| 3.3 高保真度投影测量 |
| 3.3.1 核自旋投影测量 |
| 3.3.2 测量自旋极化度 |
| 第4章 最优控制和高保真度非局域门 |
| 4.1 最优控制和GRAPE算法 |
| 4.1.1 最优控制 |
| 4.1.2 GRAPE算法 |
| 4.2 CNOT门 |
| 4.2.1 构建哈密顿量 |
| 4.2.2 噪声分析与形状脉冲计算 |
| 4.2.3 保真度估计 |
| 4.3 CPhase门 |
| 4.3.1 考虑串扰的形状脉冲计算 |
| 4.3.2 保真度估计 |
| 第5章 突破量子极限的测量 |
| 5.1 量子度量学简介 |
| 5.1.1 费希尔信息和量子费希尔信息 |
| 5.1.2 标准量子极限、海森堡极限和一些重要的量子态 |
| 5.1.3 从实验中获得量子费希尔信息 |
| 5.2 突破能量分辨极限的磁测量 |
| 5.3 突破标准量子极限的相位测量 |
| 5.3.1 实验方法和序列 |
| 5.3.2 相位灵敏度 |
| 5.3.3 误差分析 |
| 第6章 介观磁共振探测 |
| 6.1 原理和方法 |
| 6.1.1 极化信号和涨落信号 |
| 6.1.2 探测距离、空间分辨率以及谱分辨率 |
| 6.2 介观顺磁共振探测 |
| 6.2.1 远距离探测 |
| 6.2.2 并五苯分子的自旋性质 |
| 6.3 介观核磁共振探测 |
| 6.3.1 质子的核磁信号 |
| 6.3.2 单细胞核磁共振成像 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结与评价 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 补充材料 |
| A.1 ~(14)N核自旋相关的数据处理 |
| A.1.1 实验结果 |
| A.1.2 数据处理 |
| A.1.3 与之前实验的比较 |
| 附录B 补充材料 |
| B.1 CPhase门:考虑串扰的控制哈密顿量 |
| B.2 纠缠干涉仪的量子态演化 |
| B.3 量子费希尔信息随自旋数的变化趋势 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（3）光腔耦合中的量子力学效应及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 量子计算 |
| 1.2.2 光量子计算 |
| 1.3 量子比特的物理实现 |
| 1.3.1 量子比特 |
| 1.3.2 量子比特的物理实现 |
| 1.3.3 双阱势简介 |
| 1.3.4 双阱势的研究现状 |
| 1.4 量子隧穿效应 |
| 1.4.1 量子隧穿效应简介 |
| 1.4.2 量子隧穿效应研究现状 |
| 1.4.3 光子的量子隧穿 |
| 1.5 本论文的结构安排 |
| 第二章 光腔与光量子信息的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 矩形波导基本理论 |
| 2.2.1 矩形波导中的电磁场 |
| 2.2.2 矩形波导的传输特性 |
| 2.3 变截面的矩形波导 |
| 2.4 矩形波导谐振腔基本理论 |
| 2.5 光量子信息物理基础 |
| 2.5.1 轨道角动量 |
| 2.5.2 光子极化 |
| 2.5.3 光子的传播方向 |
| 2.5.4 时间编码 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 光腔-波导-光腔结构中的光量子动力学研究 |
| 3.1 基于光腔-波导-光腔(CWC)的光学双阱势结构 |
| 3.2 模型建立 |
| 3.2.1 入射波为TE模 |
| 3.2.2 入射波为TM模 |
| 3.3 仿真结果及分析 |
| 3.3.1 存在介质非连续的情况 |
| 3.3.2 存在几何非连续的情况 |
| 3.4 CWC中光子的对称性破缺和能级分裂 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CWC结构的优化与光学双阱势的应用研究 |
| 4.1 CWC结构参数的调整对光子频谱分布的影响分析 |
| 4.1.1 CWC长度改变的影响分析 |
| 4.1.2 CWC窄边尺寸改变的影响分析 |
| 4.1.3 CWC内填充不同介质时的影响分析 |
| 4.2 量子比特的物理实现新方案 |
| 4.2.1 二能级光子系统的形成 |
| 4.2.2 引入有效二能级拉曼耦合时的光量子比特 |
| 4.3 基于CWC的量子网络节点设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（4）碳化硅中自旋缺陷的相干操控和应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 缺陷自旋体系和探测方法 |
| 2.1 碳化硅中的自旋缺陷体系 |
| 2.1.1 三能级缺陷体系 |
| 2.1.2 四能级缺陷体系 |
| 2.2 光学表征 |
| 2.2.1 光学光谱 |
| 2.2.2 荧光寿命 |
| 2.2.3 二阶关联函数(HBT) |
| 2.2.4 偏振特性 |
| 2.3 自旋表征 |
| 2.3.1 光探测磁共振(ODMR) |
| 2.3.2 极化率表征 |
| 2.3.3 自旋操控及相干时间 |
| 2.4 探测装置及软件 |
| 2.4.1 实验装置 |
| 2.4.2 软件集成 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 新种类自旋色心的探索 |
| 3.1 自旋色心研究背景 |
| 3.2 PL8色心的发现和自旋表征 |
| 3.2.1 实验装置和样品制备 |
| 3.2.2 PL8色心的光学谱线和自旋共振谱线 |
| 3.2.3 PL8色心的低温和室温自旋性质 |
| 3.2.4 PL8色心荧光寿命 |
| 3.2.5 制备条件对PL8色心的影响 |
| 3.3 PL8色心的结构探索 |
| 3.3.1 激光极化分析 |
| 3.3.2 对于PL8三能级结构的分析 |
| 3.3.3 不同离子注入结果 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 高温下自旋色心的相干性质 |
| 4.1 缺陷自旋色心温度研究简介 |
| 4.2 实验装置和高温性质 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 高温性质探索 |
| 4.3 450K环境温度下的温度传感 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 非轴向磁场下自旋色心的相干性质 |
| 5.1 研究非轴向磁场环境的意义 |
| 5.2 光探测磁共振谱和磁场的关系 |
| 5.3 自旋相干性和磁场的关系 |
| 5.4 自旋相干性的磁场依赖分析 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 单比特量子算法实现—在线算法 |
| 6.1 在线算法简介 |
| 6.2 量子在线算法 |
| 6.3 单色心性质表征 |
| 6.4 量子在线算法和经典在线算法对比 |
| 6.5 量子门保真度估算 |
| 6.6 量子在线算法优化 |
| 6.7 小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（5）复合量子系统中跨能量域量子纠缠理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 量子信息研究背景 |
| 1.2 量子纠缠简介 |
| 1.2.1 量子纠缠概念的由来及定义 |
| 1.2.2 量子纠缠的分类 |
| 1.3 复合量子系统及跨能量域量子纠缠简介 |
| 1.4 本论文主要工作及结构安排 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 Fabry-Pérot腔内光场的量子化及其动力学行为 |
| 2.2 微波谐振电路的量子化 |
| 2.3 量子纠缠度量及系统稳定性判断 |
| 2.4 量子照明接收器及量子照明判断错误概率 |
| 第三章 基于复合电光力系统的微波量子纠缠 |
| 3.1 复合电光力系统的物理模型 |
| 3.2 量子郎之万方程与其线性化 |
| 3.3 量子涨落的关联矩阵 |
| 3.4 复合系统中跨能量域量子纠缠结果展示 |
| 3.5 总结与讨论 |
| 第四章 电光力系统中的连续变量成对纠缠 |
| 4.1 物理模型 |
| 4.2 复合系统的关联矩阵以及连续变量成对纠缠的度量 |
| 4.3 结果讨论 |
| 4.4 总结与讨论 |
| 第五章 磁基系统中光与微波之间的量子纠缠 |
| 5.1 物理模型 |
| 5.2 关联矩阵与光-微波量子纠缠的量化 |
| 5.3 结果展示 |
| 5.4 总结与讨论 |
| 第六章 磁基系统中的量子照明雷达 |
| 6.1 复合磁基系统的描述 |
| 6.2 光-微波量子资源 |
| 6.3 微波量子照明以及它的相位共轭接收器 |
| 6.4 本方案同电光力量子照明方案与经典微波照明方案对比 |
| 6.5 总结与讨论 |
| 第七章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）基于波导QED的光场性质研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 波导QED与腔QED的比较 |
| 1.3 量子器件 |
| 1.3.1 单光子开关 |
| 1.3.2 单光子二极管 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 波导QED的基础原理 |
| 2.1 波导的量子化 |
| 2.1.1 场的量子化 |
| 2.1.2 原子与量子场的相互作用 |
| 2.2 量子化电磁场在实空间中的表示 |
| 2.3 波导光子输运的计算方法 |
| 2.3.1 单原子与波导耦合 |
| 2.3.2 多原子与波导耦合 |
| 第3章 微腔与波导侧耦的单光子输运 |
| 3.1 系统模型与哈密顿量 |
| 3.2 数值模拟 |
| 3.3 讨论与小结 |
| 第4章 V型原子与一维波导的手性耦合 |
| 4.1 系统的哈密顿量与传输矩阵 |
| 4.2 单原子耦合至波导的单光子非互易传输特性研究 |
| 4.3 多原子与波导手性耦合的单光子二极管 |
| 4.4 讨论与小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）涡旋磁振子的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第二章 自旋波 |
| 2.1 海森伯模型 |
| 2.2 半经典近似 |
| 2.3 HP玻色子 |
| 2.4 朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程 |
| 2.4.1 偶极相互作用 |
| 2.4.2 交换相互作用 |
| 2.4.3 单轴各项异性场 |
| 2.4.4 朗道-栗弗席兹-吉尔伯特方程中的吉尔伯特衰减 |
| 第三章 三维涡旋磁振子 |
| 3.1 涡旋磁振子的理论模型 |
| 3.2 螺旋束流的非衰减拓扑特征量 |
| 3.3 Aharonov–Casher(AC)效应和朗道能级 |
| 3.4 轨道角动量可控的磁振子霍尔效应 |
| 3.5 具有各项异性的磁涨落关联长度 |
| 3.6 涡旋磁振子束的产生 |
| 3.7 携带轨道角动量的磁振子束的演化 |
| 3.8 微磁学模拟结果 |
| 第四章 二维涡旋磁振子 |
| 4.1 理论 |
| 4.2 铁磁纳米圆盘中的本征涡旋磁振子 |
| 4.3 本征涡旋磁振子的性质 |
| 4.3.1 l_2高频本征涡旋磁振子 |
| 4.3.2 l_2低频本征涡旋磁振子 |
| 4.4 自旋泵浦流 |
| 4.5 传播特性 |
| 4.5.1 高频l_2平行密接模式 |
| 4.5.2 低频l_2平行密接模式 |
| 4.5.3 高频l_2垂直密接模式 |
| 4.5.4 低频l_2垂直密接模式 |
| 第五章 结论和展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（8）腔QED系统中原子纠缠态的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 量子纠缠的研究背景 |
| 1.2 纠缠态制备的研究现状 |
| 1.3 纠缠制备的理论基础 |
| 1.3.1 量子开放系统的演化 |
| 1.3.2 量子纠缠 |
| 1.3.3 腔QED系统中的相互作用 |
| 1.4 本文主要的研究内容 |
| 第2章 腔QED系统中利用纠缠交换制备二原子三维纠缠态 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 物理模型和哈密顿量 |
| 2.3 原子与腔场之间的纠缠 |
| 2.4 原子之间的纠缠 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 腔QED系统中基于纠缠交换和李雅普诺夫控制的三原子GHZ态和W态制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 在非马尔可夫环境中利用纠缠交换制备三原子GHZ态 |
| 3.2.1 物理模型和动力学演化 |
| 3.2.2 原子与腔场之间的纠缠 |
| 3.2.3 原子之间的纠缠 |
| 3.3 在腔-光纤-腔系统中利用李雅普诺夫控制制备三原子W态 |
| 3.3.1 物理模型和哈密顿量 |
| 3.3.2 封闭系统中的李雅普诺夫控制 |
| 3.3.3 开放系统中的李雅普诺夫控制 |
| 3.3.4 时间优化的李雅普诺夫控制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 腔QED系统中利用原子集体激发和单光子测量制备多原子NOON态 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 利用原子集体激发制备NOON态 |
| 4.2.1 物理模型与等效哈密顿量 |
| 4.2.2 系统的动力学演化与NOON态的制备 |
| 4.2.3 四原子NOON态的制备 |
| 4.3 利用单光子测量制备NOON态 |
| 4.3.1 物理模型与哈密顿量 |
| 4.3.2 NOON态的制备步骤 |
| 4.3.3 耗散对NOON态制备的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）基于里德堡原子的量子信息处理（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 里德堡原子 |
| 1.2 里德堡阻塞效应 |
| 1.3 里德堡反阻塞效应 |
| 1.4 里德堡缀饰 |
| 1.5 本文结构及主要内容 |
| 第二章 基于里德堡反阻塞效应的纠缠态制备 |
| 2.1 利用耗散制备稳定纠缠态 |
| 2.1.1 纠缠态 |
| 2.1.2 耗散制备纠缠态 |
| 2.2 稳定的KLM态的制备 |
| 2.2.1 物理系统及工作原理 |
| 2.2.2 相关参数的影响 |
| 2.2.3 方案的实验可行性 |
| 2.2.4 扩展:一般形式的两粒子KLM态的制备 |
| 2.3 稳定的W态的制备 |
| 2.3.1 物理系统及工作原理 |
| 2.3.2 相关参数的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于里德堡反阻塞效应的耗散量子态传输 |
| 3.1 耗散量子态传输 |
| 3.1.1 物理系统 |
| 3.1.2 工作原理 |
| 3.1.3 相关参数的影响 |
| 3.1.4 扩展:抵抗集体退相的耗散量子态传输 |
| 3.2 本章小结 |
| 第四章 里德堡原子的基态阻塞效应 |
| 4.1 基态阻塞的机制 |
| 4.2 利用里德堡基态阻塞效应绝热制备多粒子GHZ态 |
| 4.2.1 物理系统及工作原理 |
| 4.2.2 相关参数的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 非传统里德堡泵浦 |
| 5.1 非传统里德堡泵浦的机制 |
| 5.2 利用非传统里德堡泵浦实现三比特控制相位门 |
| 5.2.1 控制相位门 |
| 5.2.2 三比特控制相位门的实现 |
| 5.3 利用非传统里德堡泵浦耗散制备纠缠态 |
| 5.3.1 二维纠缠态的制备 |
| 5.3.2 三维纠缠态的制备 |
| 5.4 利用非传统里德堡泵浦实现自动量子纠错 |
| 5.4.1 量子纠错 |
| 5.4.2 基于非传统里德堡泵浦的自动量子纠错方案 |
| 5.5 本章小结 |
| 本文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（10）腔自旋波混合系统中各向异性奇异点的实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论和研究进展 |
| 1.1 腔量子电动力学简介 |
| 1.2 腔电子自旋系综混合系统 |
| 1.3 腔自旋波混合系统的研究进展 |
| 1.3.1 在腔自旋波量子系统中实现强耦合和超强耦合 |
| 1.3.2 腔自旋波量子系统的非线性效应 |
| 1.3.3 自旋波量子和超导量子比特的耦合 |
| 1.3.4 自旋波量子和光学光子、声子之间的耦合 |
| 1.3.5 腔自旋波混合系统的非厄米特性 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 非厄米系统的基本概念 |
| 2.1 YIG晶体中自旋波量子 |
| 2.2 非厄米量子力学 |
| 2.2.1 赝厄米理论 |
| 2.2.2 PT对称 |
| 2.2.3 奇异点的概念 |
| 2.3 自旋波量子和腔光子的耦合机制 |
| 2.4 腔自旋波混合系统的二阶奇异点 |
| 2.5 腔自旋波混合系统中的PT相变 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 腔自旋波混合系统中的各向异性奇异点 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 实验装置和实验方法 |
| 3.3.1 实验设备和仿真 |
| 3.3.2 实验方法 |
| 3.4 实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 总结 |
| 4.1 主要结论 |
| 4.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 系统的传输谱 |
| 硕士期间主要研究成果 |
四、无直接耦合自旋之间的量子信息传递（论文参考文献）
- [1]光晶格中的多体自旋系统实验研究[D]. 孙辉. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]超越量子极限的介观磁共振探测 ——基于金刚石氮-空位色心[D]. 谢天宇. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]光腔耦合中的量子力学效应及其应用研究[D]. 白如艳. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]碳化硅中自旋缺陷的相干操控和应用[D]. 闫飞飞. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]复合量子系统中跨能量域量子纠缠理论研究[D]. 蔡淇智. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]基于波导QED的光场性质研究[D]. 纪恒. 福建师范大学, 2020(12)
- [7]涡旋磁振子的研究[D]. 陈敏. 兰州大学, 2020(01)
- [8]腔QED系统中原子纠缠态的制备[D]. 李闯. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]基于里德堡原子的量子信息处理[D]. 李冬啸. 东北师范大学, 2020(01)
- [10]腔自旋波混合系统中各向异性奇异点的实验研究[D]. 张高见. 浙江大学, 2020(02)