【摘 要】
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近年来,量子计算与量子通信技术得到了快速发展。量子计算是以可控制的量子系统作为硬件来进行科学计算、量子模拟与信息处理的,具有经典计算无法比拟的优势。以约瑟夫森结为核
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近年来,量子计算与量子通信技术得到了快速发展。量子计算是以可控制的量子系统作为硬件来进行科学计算、量子模拟与信息处理的,具有经典计算无法比拟的优势。以约瑟夫森结为核心元件的超导量子器件因具有良好的可集成性、可控性、嵌入性等特性,在量子信息技术中已展现出良好的应用前景。此外,量子纠缠作为能够实现量子信息的物理资源,在量子态制备、量子通讯、量子编码、量子计算等多个方面起着重要作用。如今,人们对超导量子比特与量子化光场之间的耦合及纠缠做了大量研究并取得了较为重要的进展。 本文探究了通过一个约瑟夫森大结耦合的两个超导电荷量子比特与二项式光场相互作用系统中两电荷量子比特与光场之间的纠缠动力学特性,以及在此系统中两电荷量子比特之间的纠缠特性。 首先,研究了两超导电荷量子比特与二项式光场相互作用系统中超导量子比特的线性熵随时间的演化特征。结果表明,若初始时刻两个超导电荷量子比特处于最大纠缠态,光场为二项式光场,则在两电荷比特与光场开始相互作用之后,场与电荷比特之间即刻产生纠缠,线性熵逐渐达到最大值。线性熵的演化有崩塌与回复现象,且在回复周期的一半处趋近于零,此时两电荷量子比特与二项式光场之间不存在纠缠。随着光场参数的增加,线性熵随着时间的演化曲线呈现出类似的振荡行为,并且振荡出现平移现象;线性熵的最大值基本保持不变,但峰值出现的次数减少。随着两电荷量子比特之间的相对位相的增加,两比特与光场之间的纠缠减弱,且两电荷比特同时处于激发态的几率减小。 其次,研究了两超导电荷量子比特与二项式光场相互作用系统中两超导电荷量子比特的共生纠缠随时间的演化特性。两电荷量子比特之间的纠缠演化出现振荡,且振荡幅度逐渐减小;在某些时刻,两个电荷量子比特之间的共生纠缠度为零,即两比特之间不存在纠缠。当增大光场参数时,共生纠缠度随着时间的演化振荡加剧。当两超导电荷量子比特处于激发态和处于基态的几率相交时,两比特的共生纠缠度达到相应的峰值。
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