冷槽离子量子计算机中虚光子过程对槽离子状态的影响

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在量子计算机的实现方案中,冷槽离子模型被认为是最有发展前景的。在冷槽离子量子计算机中,关键是将束缚在槽中的离子冷却到量子基态,并能从外部用激光束对离子进行操纵,以实现量子计算。激光场与槽离子的相互作用,直接决定了量子计算的精度,是实现量子计算的至关重要的决定性因素。讨论离子与外场的作用,一般要用到Jaynes-Cumming模型。这个模型描述的是一个非相对论的二能级原子与单模激光场的作用,为使问题可解,采用了偶极近似和旋波近似,即认为原子线度远小于光场波长,并且忽略非旋波项。由于量子计算对精度的要求,必须考虑槽离子与激光场的全部耦合。因此,本文讨论了非旋波项对槽离子与激光场相互作用的作用与贡献,即虚光子过程对槽离子状态的影响。结果表明:虚光子过程增加了槽离子Rabi振荡频率,并且加快了离子处于基态几率的衰减,从而会使相干时间缩短。但在要求的精度内,虚光子过程的影响可以忽略,从而解决了冷槽量子计算机操作精度与稳定性方面的又一个问题。
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