量子計算和量子關聯在約瑟夫森結系統(tǒng)中的研究.pdf

1、本論文分析討論了在約瑟夫森系統(tǒng)中量子計算的實現和量子關聯性質的研究。主要討論集中在以下幾方面的工作。
　　 我們首先對量子計算領域做了一個簡單的介紹。量子計算目前是一個非常龐大的學科，發(fā)展十分迅速。利用量子力學的基本原理，量子計算機的計算能力大大地超越了現有的經典計算機。利用量子計算的方式，我們可以解決類似大數因子化這樣在經典計算框架中難以解決的任務。接著我們又介紹了約瑟夫森系統(tǒng)在量子計算中的應用與現狀，包括兩種最基本的約瑟夫森

2、量子比特的實現。
　　 我們詳細描述了一個基于拓撲保護的約瑟夫森結陣列系統(tǒng)，在此系統(tǒng)之上建立整套量子計算處理的方案。用于量子計算的邏輯量子比特被編碼在具有穿孔的陣列中。整個系統(tǒng)的量子比特的數量由孔洞的數量決定。通過調節(jié)沿著特定路徑的磁通，系統(tǒng)的拓撲簡并便可進行細微的改變。作為一套完整的量子計算的方案，我們展示了量子計算的基本元件——量子比特在該系統(tǒng)中的構成，以及最基本的單量子比特邏輯門和控制非量子邏輯門的實現。
　　 我

3、們研究了作為量子關聯度量的一種方式——量子discord在帶有DM相互作用參數的雙量子比特海森堡XXZ模型中的性質。我們將該系統(tǒng)中的熱量子discord與熱糾纏做了比較。我們發(fā)現隨著溫度的增加，糾纏在臨界溫度時變?yōu)榱阒?，而量子discord卻漸進地逼近零值，但不會消失。與糾纏類似，作為一種可以利用的量子資源，量子discord在這個現象中體現出來的健壯性值得我進一步的利用。而對于DM參量，熱量子discord的改變與熱糾纏的改變趨勢相反

4、，這個特點為我們增強某系統(tǒng)的糾纏提供了一種可行的途徑。另外，我們在研究中還發(fā)現，對于帶有不同DM參數的該模型，帶有Dx參量的情況比帶有Dz參量的情況對控制量子discord更加有效。
　　 最后，我們研究了具有以上特性的量子discord在一個真實約瑟夫森系統(tǒng)中的行為。我們發(fā)現，作為這樣一個可在實驗室中實現的系統(tǒng)，系統(tǒng)的量子discord和溫度以及約瑟夫森耦合能EJ聯系緊密。減小EJ或者降低溫度，都可以增大系統(tǒng)的量子discor

5、d。并且，采用兩個相同的約瑟夫森結來構建的系統(tǒng)和采用兩個不同的約瑟夫森結來構建的系統(tǒng)，系統(tǒng)的量子discord在行為趨勢上基本沒有區(qū)別。為了調控系統(tǒng)的量子discord，我們發(fā)現，當溫度較小，并且EJ也較小時，我們可以得到更高的量子discord，并且在這樣的區(qū)域調控的作用也更加敏感。另外，相對于兩個不同的約瑟夫森結情況，兩個相同的約瑟夫森結情況在其它條件相同時，可以得到更高的系統(tǒng)量子discord，使這樣一種量子資源能夠更有機會得以利