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近年来,量子计算已成为量子力学和计算机科学的交叉的活跃学科。由于相干的数据处理能力,使得量子计算受到物理学和信息科学领域中科研人员的热切关注。基于固态量子比特的量子计算因其可集成性和良好的可控性以及读取性能,因而被认为是最有可能实现量子计算机的方案。研究固态量子比特的退相干和纠缠等相关问题,成为了近年来量子计算领域中的热点问题之一。本文主要研究了双量子点电荷量子比特等几种固态量子比特模型的退相干和消纠缠。
第一章,简要介绍了固态量子比特的几种实现方案。
第二章,在一般框架内给出了退相干和纠缠理论,并介绍了处理包括退相干和纠缠在内的开放量子系统的问题的量子主方程的方法。
在第三章中,采用主方程的方法分别研究了双量子点电荷量子比特耦合于环境:压电声子库(PCPB)、变形声子库(DCPB)、欧姆库以及次欧姆库、超欧姆库情况下的退相干的演化情况,验证了当环境为PCPB和DCPB时,量子比特的退相干时间远小于实验结果的观点,并且提出欧姆库可能是引起双量子点电荷量子比特退相干的主要机制。
在第四章,通过数值计算方法,研究了含时外场控制的开放量子比特的相干性的演化情况,分析了驱动外场的振幅和频率的变化对量子比特退相干的影响,指出量子比特的退相干受到的振幅的影响是比较大的,而且影响是不单调的,相反频率对退相干的影响并不明显。
在第五章,采用主方程的方法,系统地研究了耦合于独立环境(相同或者不同)以及共同环境的两个相互作用的量子比特的纠缠的演化情况。得到了处于不同初态:最大纠缠态、一般纠缠态、直积态的量子比特在不同温度,不同耗散强度下的纠缠动力学,指出环境通常对两体纠缠的破坏作用和在某些条件下的积极作用;以及观察到了纠缠产生,死亡以及在T=0K伴随恒定振幅微小振荡的稳态纠缠的新物理现象,并且指出真空振荡可能是产生该现象的主要原因。
最后一章,对本文做了总结,并给出几点展望。