检索结果-内蒙古大学图书馆

量子电子学报 2013年第2期30卷 236-242页

作者：尹新王海龙龚谦封松林曲阜师范大学物理工程学院山东曲阜273165 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050

在有效质量近似下,利用变分法对Ga_xIn_(1-x)As_yP_(1-y)/InP阶梯量子阱中氢施主杂质束缚能进行了理论计算,并研究了外加电场和阶梯阱的高度对阶梯量子阱中氢施主杂质电子态特性的影响。计算结果显示当施主杂质位于阶梯量子阱的中心时,... 详细信息

在有效质量近似下,利用变分法对Ga_xIn_(1-x)As_yP_(1-y)/InP阶梯量子阱中氢施主杂质束缚能进行了理论计算,并研究了外加电场和阶梯阱的高度对阶梯量子阱中氢施主杂质电子态特性的影响。计算结果显示当施主杂质位于阶梯量子阱的中心时,束缚能达到最大值;外加电场使得电子波函数从阱中心偏移,引起束缚能的非对称分布;Ga与As组分的变化使得阶梯阱的势能高度发生变化,从而明显地影响阱中氢杂质束缚能。计算结果对一些基于半导体阶梯型量子阱的光电子器件的设计制作有一定的指导意义。

关键词：光电子学束缚能

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于蛙跳思想的量子编码遗传算法

引用

中国工程科学 2014年第3期16卷 108-112页

作者：许波彭志平余建平柯文德广东石油化工学院计算机科学与技术系广东茂名525000 广东高校石油化工过程装备故障诊断与信息化控制工程技术开发中心广东茂名525000 湖南师范大学数学与计算机科学学院长沙410081

量子门旋转相位、变异概率大小的确定,是目前制约量子遗传算法效率的两个主要问题。本文提出一种基于蛙跳思想的量子编码遗传算法(QRGA),该算法采用自适应的方式对量子旋转门旋转角进行调整,并基于模糊逻辑将蛙跳的步长进行量化以指导... 详细信息

量子门旋转相位、变异概率大小的确定,是目前制约量子遗传算法效率的两个主要问题。本文提出一种基于蛙跳思想的量子编码遗传算法(QRGA),该算法采用自适应的方式对量子旋转门旋转角进行调整,并基于模糊逻辑将蛙跳的步长进行量化以指导变异概率调整,保证进化的方向性和提高算法效率,对比实验结果表明算法可以避免陷入局部最优解,并能快速收敛到全局最优解,在运行时间和解的性能上都取得了较好的效果。

关键词：量子编码量子遗传算法蛙跳算法群体智能

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于互信息量的CMMB系统物理层抽象算法

引用

高技术通讯 2014年第7期24卷 703-708页

作者：胡兰生张超西安交通大学电子与信息工程学院西安710049 东南大学移动通信国家重点实室南京211189

为了准确和高效地评估在构建下一代广播电视网(NGB)中起重要作用的中国移动多媒体广播(CMMB)系统的链路传输性能,根据CMMB协议标准,利用大量高斯信道下的仿真数据拟合出了接收比特互信息率(RBIR)与误帧率(FER)之间的一一对应关系,然后... 详细信息

为了准确和高效地评估在构建下一代广播电视网(NGB)中起重要作用的中国移动多媒体广播(CMMB)系统的链路传输性能,根据CMMB协议标准,利用大量高斯信道下的仿真数据拟合出了接收比特互信息率(RBIR)与误帧率(FER)之间的一一对应关系,然后给出了基于互信息量的CMMB物理层抽象算法——能在解调的输入端计算平均互信息量的RBIR算法,并利用开发的CMMB物理链路仿真平台在巴西信道模型中验证了该抽象算法的准确性:能够精确地预测当前无线信道的质量。

关键词：中国移动多媒体广播(CMMB) 物理层抽象接收比特互信息率(RBIR) 巴西信道

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

连续变量多组份纠缠态光场的制备与操控

连续变量多组份纠缠态光场的制备与操控

引用

作者：张靖贾晓军苏晓龙谢常德山西大学

该项目属于量子光学领域。光场量子态为量子光学基础研究和量子信息科学的发展提供了重要的量子资源，有望应用于未来许多高技术领域，包括精密测量、激光光谱、信息处理等。如何扩展和操控更多组份的量子纠缠光场，并基于这些多组份纠... 详细信息

标准号: 1700320015

该项目属于量子光学领域。光场量子态为量子光学基础研究和量子信息科学的发展提供了重要的量子资源，有望应用于未来许多高技术领域，包括精密测量、激光光谱、信息处理等。如何扩展和操控更多组份的量子纠缠光场，并基于这些多组份纠缠光场实现量子计算和网络通信，是该领域研究难题之一，也是实现应用所急需解决的关键问题。该项目从理论方案提出到实验实现，对光场多组份量子态的制备、操控及其在量子信息中的应用进行了深入研究，取得具有创新性的系列研究成果。主要科学发现包括：1.连续变量Cluster多组份纠缠态光场研究。Cluster多组份纠缠态是实现单向量子计算的基本资源。该项目最先将单粒子分离变量Cluster态的概念推广至连续变量（continuous-variable, CV),给出了它的物理定义和制备方法，在国际上率先实验制备出多组份CV Cluster纠缠态。利用四组份和六组份Cluster态在实验上实现了一系列单向量子计算的基本逻辑门操作。2.连续变量多组份权重图态研究。将CV多组份Cluster态的理论推广至CV图态，发现了一种具有最大纠缠的特殊权重连续变量图态并实验实现，该特性可用于发展优质量子信息网络。提出了应用多组份纠缠态光场构建可调控量子离物传态、远程量子克隆等具有应用前景的量子通信网络方案。3.纠缠态光场操控研究。发展了通过光学参量放大器对输入真空压缩态执行相敏放大与反放大的新技术，并将之应用于纠缠增强，在实验上获得8dB连续变量纠缠，达到当时国际上由二类匹配光学参量下转换产生光学模的最高纠缠度。在相位灵敏的光学参量放大器中实现了量子相干，并模拟了原子系统的电磁诱导透明。用阈值以上光学参量振荡器获得高亮度纠缠态光场，为发展实用化的连续变量量子技术提供了新型量子资源。提出在光力系统中将纠缠光束存储在机械振子中的物理模型，使两个机械振子之间建立量子纠缠，完成纠缠存储与释放的理论方案。该项目发表的20篇主要论文包括Phys. Rev. Lett. 8篇。8篇代表性论文SCI他引451次(包括Nature 5次，Science 2次，Nat. Photon. 3次，Nat. Phys. 2次，Nat. Commun. 4次，RMP 5次，PNAS 2次，PRL 32次，PRA 148次)。关于连续变量光场Cluster多组份纠缠态的理论和实验两篇代表性论文被SCI他人引用210次。近期关于连续变量量子信息综述性论文[RMP 84, 621 (2012)]引用了该课题组发表的9篇相关论文，并对其连续变量多组份纠缠态理论和实验工作给予详细正面评述，指出：“连续变量版本的图态被定义byZhang(2006）”，和“（山西大学）利用线性光学的方法实验实现了四组份高斯cluster态”。光力系统中量子存储的物理模型被国际上多个实验小组（包括奥地利M. Aspelmeyer教授，瑞士T. J. Kippenberg教授，美国K. W. Lehnert教授）发表在Nature、Science等刊物上的关于机械振子冷却和存储论文所引用和正面评述，被SCI他人引用140次。该项目获山西省自然科学一等奖，并获中国物理学会饶毓泰物理奖。

关键词：光场量子态量子纠缠光场多组份纠缠态连续变量图态

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

量子保密通信的关键技术研究

量子保密通信的关键技术研究

引用

作者：李申中国科学院大学

学位级别：博士

随着科学技术的发展，以及量子计算机的提出与研究，使得基于大数因子分解的经典密码学的安全性受到严重威胁。目前只有量子保密通信可以抵挡住量子计算机的计算攻击以及在物理上赋予窃听者的任何破译技术。但是量子保密通信的实用化仍... 详细信息

随着科学技术的发展，以及量子计算机的提出与研究，使得基于大数因子分解的经典密码学的安全性受到严重威胁。目前只有量子保密通信可以抵挡住量子计算机的计算攻击以及在物理上赋予窃听者的任何破译技术。但是量子保密通信的实用化仍然存在很多关键技术问题，如单光子探测器、单光子源、高质量真随机数源的研制、对光子高速的调制、高效的纠错方法、多用户体系构建等都直接关系着量子保密通信技术的应用。\n 本文主要致力于量子保密通信系统中关键技术的研究和创新，针对目前系统实用化出现的问题，展开了以下几个方面的研究:\n 1、提出了基于物理噪声的奇偶性生成真随机数的方法和离散编码光子时间间隙生成真随机数的方法两套真随机数的产生方案，分别从硬件和软件两个层面解决真随机数产生的问题，并进行了实验验证;克服了以往随机数产生方案中存在的抗干扰能力弱，随机数产生速率低以及随机性差等问题，从根本上提高了通信系统的安全性。\n 实验验证结果表明，两种方案均可以产生高质量的真随机数，随机性能远高于目前商用真随机数芯片产生的真随机数序列，随机数生成速率可达GHz。均可适用于任何物理噪声源，完全可以满足在实用化量子保密通信中对真随机数源随机性能、稳定性以及工作速率等方面的要求。两种真随机数发生器系统装置简单，成本低廉，易于集成，具备实用性。\n 2、提出了一种基于sagnac环工作方式的便于实用化的全光纤高速偏振控制方案，可以高速、精确地控制输出光的偏振方向，工作速率可达40GHz，生成偏振光的消光比可高达30dB，从而实现高效的信息加载。避免了机械控制带来的弊端，其系统光路简单，易于调节，所需器件少，并且可以在一个端口直接输出各种偏振态的光，无需再进行后续耦合操作，稳定性极高，在精度和速率方面均可满足实用化量子保密通信对信息加载的实用化需求。\n 3、提出了一种高效的应用于量子密钥分配系统中的纠错协议。此协议可实现通过小于等于2次的信息交互便可将错误率控制在10-4至10-6的水平。可以节省因多轮交互信息时进行多次身份验证所消耗掉的私钥，提高了纠错的效率。相较于现有的BBBSS协议、Cascade协议以及Winnow协议，此协议需要交互信息次数最少。此外在纠错过程中对数据块进行了变换，使得每个数据块都可以隐藏n比特的信息。在一定程度上降低了信息的泄露。相较于之前的纠错协议，为量子保密通信系统提供纠错效率更高，信息泄露更少的纠错方法，从而提高了通信系统的安全性。\n 4、为实现网络化的量子保密通信，我们提出了基于相位编码偏振检测的多方量子秘密共享方案，经实验验证，实验系统的对比度可以达到99.2％。采用了法拉第镜，对光纤中光的偏振态进行自动补偿，使得系统具有很好的稳定性。在连续24小时(一般为3-8小时)的稳定性测试中，系统的对比度可以保持在98.9％左右，平均浮动为0.1％。其安全性远高于经典的秘密共享，同时该系统具有可拓展性，可根据实用需求扩充更多的合法用户。\n 5、国际上首次创新性地提出了基于计算关联成像的高速公共网络密钥分发方案。密钥分发速率可以达到几百Mbit/s甚至更高，不需搭建成本极高且影响应用范围的专用量子信道，密钥生成率和安全性均不受到距离的限制，安全性高于目前经典的网络保密通信。即使利用运算速度为20千万亿次每秒的超级计算机进行破译，也至少需要上10123年的计算时间。通过此方案所有合法用户可获得相同的密钥，系统装置简单，搭建和应用成本低廉，在以公共网络为基础的商用化的网络保密通信上有广阔的应用前景。\n 本文在一定程度上提出了现有量子保密通信系统实用化过程中存在的有关真随机数源、信息加载以及纠错协议等方面的瓶颈技术问题的解决方案，并且在此基础上搭建了高稳定性的多方量子秘密共享系统。国际上首次创新性的提出基于公网的保密通信网络，将在商用化的网络保密通信上有广阔在应用前景。

关键词：量子保密通信系统真随机数源偏振控制量子密钥分配系统

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

单区自脉冲量子点激光器的理论分析和多模干涉量子点放大器的模拟及工艺

单区自脉冲量子点激光器的理论分析和多模干涉量子点放大器的模拟...

引用

作者：王耀中国科学院大学

学位级别：硕士

超短脉冲激光作为激光科学和技术领域中最活跃的分支之一，在很多相关领域的研究中都成为了一种基本的技术手段，其在物理学、医疗手术、生物学、激光打印、光通信和激光精细加工等许多方面都有着重要的价值。而量子点作为一种具有巨大... 详细信息

超短脉冲激光作为激光科学和技术领域中最活跃的分支之一，在很多相关领域的研究中都成为了一种基本的技术手段，其在物理学、医疗手术、生物学、激光打印、光通信和激光精细加工等许多方面都有着重要的价值。而量子点作为一种具有巨大潜力的新型材料，已经被广泛的应用于各种半导体器件中，由其独特的三维限制结构所带来的诸如低的阈值电流、好的温度稳定性等优势，使其成为了世界科学家们研究的热点。\n 因此在本文中就结合了量子点材料来研究超短脉冲的产生和放大，相信这对于进一步提高超短脉冲激光的性能有着重要的科研意义和现实的应用价值。其中主要包括以下两个方面的内容:\n 1、对于F-P量子点激光器中自脉冲产生机制的研究:这部分内容主要是依靠理论模拟，来分析如何在不引入单独的可饱和吸收区的前提下，仍然能够保证超短脉冲输出。之前已经有报道指出，F-P单区量子点激光器在某些条件下可以观察到类似锁模现象的脉冲输出。本文就从量子点结构独特的载流子动力学特征出发，应用载流子随机分布模型，细致的模拟了量子点激光器的基本性能，并根据载流子动态分布的模拟结果，提出了一种在量子点激光器中产生超短脉冲的新的机制。我们将本文中的脉冲输出归类于自脉冲现象，但从我们的模拟过程中看，导致脉冲产生的原因与之前人们报道的并不完全相同。在我们模拟的激光器中，当有正向电流注入的情况下，有源区中的量子点能够提供增益，但与此同时又有一部分量子点处在吸收状态，因此增益饱和与吸收饱和之间的相对关系对脉冲输出有着关键性的影响。最后我们通过进一步的计算，模拟了不同的增益和吸收作用对于量子点激光器性能的影响，尤其是对脉冲输出稳定性的影响，并结合相关文献提出了一些能够增加其稳定性的建议，希望能够在现实的实验和制作工艺中能够有所帮助。由于在半导体激光器中，F-P腔具有极其简单的结构，不仅工艺简单而且便于集成，因此如果能够在F-P量子点激光器中实现稳定的被动的超短脉冲输出，那将具有极大的商业价值和应用前景。\n 2、对于超短脉冲在多模干涉型量子点光放大器中传输及放大的研究:这部分内容既有理论上的模拟计算，也介绍了实验上的工艺流程。在光通信系统中，和超短脉冲光源一样，光放大器也是系统中最关键的环节之一，而在本文中我们采用了多模干涉耦合器的结构来探究量子点光放大器对超短脉冲的放大性能。在前面的理论模拟部分中我们的主要目的是希望能够验证在普通的光放大器的基础上，多模干涉的非线性效应能够进一步改善脉冲的放大特性。在模拟过程中我们采用的是光束传播法，这样我们就可以很方便的得到脉冲在光放大器中任意位置的传输状态。尽管在最后的模拟结果中脉冲输出特性并没有出现明显的大幅度提升，但仍然可以从模拟效果中看出量子点光放大器具有较高的饱和输出能，并且具有非常小的线宽增强因子。同时由于采用了多模干涉波导结构，相比于单模波导放大器来说，进一步的提高了增益饱和能。在后面的工艺部分，我们的主要目的是与前面的理论相互支持，同时通过对多模干涉型波导器件工艺的学习，来加深对传统半导体加工工艺的理解，并在不断的学习和实践中来提高对半导体精细加工的认识，更全面的掌握整个半导体工艺流程的操作方法。虽然在最初的实验操作中，出现了很多问题和不足，但这期间我们分别在厦门、苏州、武汉等地对半导体工艺流程进行了系统的学习和培训，最后在原有的工艺步骤基础上，通过改进和优化形成了一套详细规范的工艺流程。

关键词：量子点激光器超短脉冲载流子输运半导体工艺

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于掺杂自旋的EPR量子计算研究

基于掺杂自旋的EPR量子计算研究

引用

作者：杨佳慧中国科学技术大学

学位级别：博士

量子信息学是建立在量子力学和信息科学基础上,研究新型信息处理方法的一门学科,包括量子密码术、最子通信和量子计算机等几个方面。量子计算机作为量子信息学的一个主要研究分支,是一类基于量子力学原理,可进行高速度并行数学和逻辑运... 详细信息

量子信息学是建立在量子力学和信息科学基础上,研究新型信息处理方法的一门学科,包括量子密码术、最子通信和量子计算机等几个方面。量子计算机作为量子信息学的一个主要研究分支,是一类基于量子力学原理,可进行高速度并行数学和逻辑运算,因此在许多复杂计算问题上能超越基于经典物理原理的经典计算机,并且能够存储及处理量子信息的新型计算机。而量子计算正是研究如何建造这样一种新型的量子计算机。理论上,量子计算机在很多方面优于经典计算机：一方面,经典计算机芯片存在着进一步集成的技术困难,尤其是散热等突出的问题,限制了其计算速度,而这些问题都不存在于量子计算机；另一方面,量子计算机可以实现一些经典计算机不能解决的问题,比如大数分解等。因此,量子计算机为计算机的发展开辟了一个新的天地。然而,量子计算的实验实现,首先需要对量子体系进行初始化,再对其进行相干控制和操作,最终对存储在量子体系中的信息进行读取。迄今为止,可用于量子计算实验的物理体系主要有：核自旋、电子自旋、光子、离子阱、超导Josephson结等。其中电子自旋,由于其操作时间远小于核自旋(相差三个数量级),具有很大的优势,并存在着可扩展的潜在发展趋势。电子自旋量子体系是一些具有未配对电子的材料。在本文中,我们主要研究两种人工合成的两种单分子磁体材料,分别是内嵌原子富勒烯和由15个钒离子构成的大分子。首先,我们重点考察一类内嵌富勒烯的新型材料,它不仅是具有未配对电子的材料,同时其体现出来的电子自旋特性也表明它是可用于量子计算实验研究的一类好的材料。因此,本文对这类内嵌掺杂富勒烯样品进行系统的理论及实验研究,如样品的制备、分离提纯到连续波电子顺磁共振谱(EPR)测试、解谱,和用脉冲式电子顺磁共振谱实现相干态的读取、相干时间的测量与相关量子操控的实验。根据已有的方法,我们首先合成了内嵌非金属的独立氮原子富勒烯样品——N@C60,深入研究了这种适合做量子计算样品的电子结构,并做了进一步的研究：实验上合成了一种有序排列的N@C60单晶样品的电子结构,于其中观察到较强的零场分裂,丰富了样品的能级结构并可用于量子比特的编码。接着,我们还研究了内嵌金属原子的富勒烯材料,与N@C60不同,金属内嵌富勒烯的内嵌金属与C笼之间存在着电荷转移,即非定域电子分布,金属原子往往并不处于C笼的中心,未成对电子会离域到C笼上,而不像N@C60那样局域在C笼内部。作为对比,我们选择Y@C82的电子结构作为对比研究,对其中的电子及核自旋进行量子编码和实验读出。此外,各种内嵌富勒烯材料还可以由AFM或STM来进行单分子观测,最终实现单分子的、单自旋的探测与操控。另一方面,我们把研究方向由电子自旋主要定域于单个原子的内嵌金属富勒烯,扩展到含有多个过渡金属原子、具有特殊磁学性质的交换耦合大分子——单分子磁体,这是一类单个分子呈现出宏观磁体磁性现象,且单个分子自身也同时体现量子特性的,同时具有宏观磁性和微观量子特性的新型材料。实验上,我们合成了单分子磁体V15,利用X-波段电子顺磁共振波谱技术研究其电子结构,首次实验观测到了V15基态能级的相干演化过程。通过对内嵌原子富勒烯和V15等单分子磁体样品的制备及电子结构的连续波及脉冲EPR实验研究,为我们最终实现量子计算提供了理论和实验基础,如将内嵌富勒烯分子结合到AFM或STM的基底上,那将可以实现单个分子量子信息的读取及单自旋操控,或者将其与单自旋NV色心样品耦合起来,提高NV色心体系的可扩展性。

关键词：量子计算内嵌富勒烯电子顺磁共振单分子磁体

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于量子点和自旋链的量子信息处理

基于量子点和自旋链的量子信息处理

引用

作者：杨颂中国科学技术大学

学位级别：博士

量子信息科学是上个世纪90年代中期兴起的物理、数学、计算机科学和工程学相互交叉的新兴学科。随着科学技术的飞速发展,电子元器件的尺寸越来越小,但是摩尔定律所预言的增长速度在近十年将会遇到瓶颈,预计2020年元器件的尺寸将达到10... 详细信息

量子信息科学是上个世纪90年代中期兴起的物理、数学、计算机科学和工程学相互交叉的新兴学科。随着科学技术的飞速发展,电子元器件的尺寸越来越小,但是摩尔定律所预言的增长速度在近十年将会遇到瓶颈,预计2020年元器件的尺寸将达到10几纳米的量级,这时一直以来统治经典信息世界的传统的经典力学将面临失效。当电子和原子产生的量子效应起到主导作用时,我们必须采用新的物理原理,如量子力学来进行描述。借助于量子力学的假设,量子信息有一些新特性,如量子态的线性叠加性和纠缠特性,它们在实现信息的计算、传输和存储等方面会优于经典信息。由于量子态的线性叠加性的存在,量子计算可以实现并行处理,大大提高运算速度,同时禁止了任意量子态被克隆的可能性,确保了量子密码的安全。由于纠缠特性的存在,可以完成隐形传态,密集编码以及远程量子态制备。量子信息科学有很多的优点,人们希望利用这些优点制造出功能强大的量子计算机,但是在迈向实际应用的进程中存在很多困难。比如,量子信息处理在光学系统、离子阱、量子点、超导电路等量子系统中有很大的发展,实验上可以实现对几个量子比特的操作,但是我们不知道到底在什么样的物理体系中可以实现包含成百上千个量子比特的量子计算机。这主要是量子比特与外界环境的耦合作用破坏了量子相干性和纠缠,当量子比特数目增多时,量子耗散越来越严重,无法完成量子操作。在这篇论文中,我们围绕基于量子点和自旋链的量子信息处理的若干问题展开研究,主要讨论了如何在量子点系统中制备多比特相位门、实现两体稳态纠缠,以及自旋链中的量子态传输的物理实现,并着重分析这些过程中存在的耗散对量子计算和量子态传输的影响。对于量子耗散,可以设计耗散辅助的方案来实现态制备,或者采取动力学退耦合脉冲序列来抑制体系中的耗散。具体地： 1.制备基于量子点系统的三比特相位门原理上,实现单比特旋转和两比特非局域门,就可以完成普适的量子计算。但是为了简化量子计算机的电路,研究多比特非局域门是相当重要的。利用量子点系统中天生的库仑相互作用,可以在激光的作用下一步实现三比特受控相位门。这个方案要求三个耦合的量子点具有相同的能级结构,并且每个量子点被注入一个外加电子,量子比特编码在量子点的外加电子自旋上。这个方案的优点有：(1)全光学控制；(2)无需对单个量子点独立寻址。我们考虑了位型、自发辐射和声子对方案的影响。我们发现温度和量子点阵列的位型是影响三比特相位门的保真度的主要因素,并且最佳的量子点位型是选择激光与线性排布量子点的低能级的单激子态共振。研究多量子比特排列的位型对量子计算的影响,为未来实现基于量子点的多比特量子计算提供了工艺和实验条件的理论指导,为未来的复杂的集成运算提供了参考。 2.耗散辅助下量子点系统中的稳态纠缠的制备方案一般来说,环境噪声是量子计算和量子通信的头号大敌,它破坏量子纠缠和量子操作的相干性。但是通过对量子系统的相干控制和量子噪声通道的精心选择,可以把耗散转化成一种资源。在这个工作中,我们利用光学泵浦的方法,在耗散的帮助下,系统经过一段时间演化到系统的暗态上,如果这个暗态是纠缠态,那么我们就实现了稳态纠缠的制备。这个方案的优点是：(1)无需初始化,因为这个方案可以同时完成初始化和纠缠制备；(2)产生确定性的纠缠,纠缠不需要通过测量手段生成；(3)生成的纠缠是稳定的态,不需要在实验中精确控制激光和量子点的耦合时间。我们也考虑了声子和电子隧穿对方案的影响,发现最重要的耗散是由InAs/GaAs量子点中的形变声子引起的。 3.无序噪声对基于量子点阵列的量子态传输的影晌我们分析基于量子点系统的量子态传输。量子点系统的电子自旋会受到周围体材料的核自旋的影响,引起超精细相互作用,对量子态传输有很大的破坏性。超精细相互作用可以用一个三维的有效磁场来模拟,但是当我们考虑对任意单比特纯态的量子态传输的平均保真度时,我们可以把超精细相互作用看做个静态的无序噪声,并且这个噪声使得系统的激子数守恒性遭到破坏,我们必须分析全Hilbert空间。同时,我们分析了量子点内由于量子势垒的控制引入的交换相互作用涨落,这是一个依赖于时间的1/f噪声。我们发现超精细相互作用对量子态传输的破坏是主要的。 4.提出一种基于强关联系统的新型态传输方案自旋链基于自旋之间的相互作用,可以作为一种天然的在原子量级的量子态传输信道。传统的量子态传输方案是将载有已知或未知的量子态信息的粒子外接入量子信道,借助动力学演化将信息传到信道的另一端。在这种态传输中,起作用的不是固有的纠缠,而是基态的对称性和系统的哈密顿量。在具有短程纠缠的强关联系统中,系统自身不能够直接传递一个未知态,或者远程制备一个已知态,或者实现密集编码。但是我们发现利用动

关键词：量子点稳态纠缠量子态传输动力学退耦合

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

量子模拟多体阻挫模型

量子模拟多体阻挫模型

引用

作者：陈志心中国科学技术大学

学位级别：博士

费曼最早提出量子模拟的概念,这一概念是指通过一个可控的量子系统模拟另外一个物理系统,从而研究目标系统的物理特性。量子模拟主要是为了解决经典计算机难以解决的问题。典型的问题是一些有趣的量子多体强关联系统,它们在众多领域扮... 详细信息

费曼最早提出量子模拟的概念,这一概念是指通过一个可控的量子系统模拟另外一个物理系统,从而研究目标系统的物理特性。量子模拟主要是为了解决经典计算机难以解决的问题。典型的问题是一些有趣的量子多体强关联系统,它们在众多领域扮演着重要的角色,包括凝聚态物理、材料科学、高能物理和量子化学。一些量子模拟平台已经被实验实现,其中包括超冷原子系统、离子系统和光子系统。有些实验已经深入到了即使是超级的经典计算机也不能解决的问题。一些重要而又开放的问题已经被确认,在这些问题上,量子模拟将产生重大的影响和帮助。这些问题包括对高温超导机制的理解、量子磁性问题、量子多体系统的动力学演化和一些与高能物理相关的问题。量子模拟,这一领域正在快速的发展并且与诸多领域交叉。在量子模拟的研究中,模拟量子磁性效应,特别自旋阻挫效应,是一大焦点。最近十年,自旋阻挫系统引起了人们高度的关注,因为在凝聚态物理中它们有着丰富而有奇特的低温物理特性。阻挫主要有两种原因：一种是由竞争相互作用导致；另一种是由于格子的几何结构导致。量子涨落会强烈地影响反铁磁自旋阻挫系统的特性,使得它们的基态与经典的Neel态完全不同。例如,两个近邻的自旋能够自行组合成一个单态,而这是组成许多奇异量子态的基本单元,比如共价键晶体和共振价键自旋液体态。后者更是常常被人认为是理解高温超导起因的关键。另一方面,由于阻挫相往往高度简并,所以理论上处理强阻挫系统是非常困难的。此外,基于量子蒙特卡洛方法的数值模拟在阻挫系统中常常遇到符号问题。因此,研究阻挫系统的物理无论是在理论上还是在实验上都是一个巨大的挑战。最近,随着量子模拟的兴起,通过可控的量子模拟器,研究量子磁甚至自旋阻挫效应成为可能。在光晶格中,已经实现了一维的Ising模型,相对于以前使用原子内态的方案,他们利用的是原子的运动(空间)自由度。然而这一系统扩展到二维有些困难,也不能实现完整的海森堡模型。此外,利用全光子系统的实验只能研究少数格点的磁性问题。利用离子阱系统,在研究量子磁上虽然有不少工作,但是自旋作用往往只能成网状结构(任意两两相互作用),不能产生想要的几何结构。在这篇论文中,我们主要研究如何利用量子模拟器模拟自旋阻挫模型和隧穿阻挫效应。我们主要讨论了如何在级联腔系统中实现次近邻可调的一维阻挫自旋链。在超冷原子光晶格系统中,我们设计了特殊的二维光晶格,并分析如何用这类光晶格模拟二维J1-J2海森堡模型和checkerboard反铁磁模型。最后,我们提出如何用态依赖的格子诱导原子隧穿,产生隧穿阻挫的效应。具体如下： 1.我们提出了一个在级联腔系统中模拟次近邻作用可调的一维海森堡自旋链的方案。在先前人们的方案中,他们只考虑近邻作用而忽略次近邻作用。在我们的方案中,有两套相互独立的产生自旋作用的结构。通过调节外加激光场的相位,我们能够使得近邻作用相消,次近邻作用叠加,从而实现次近邻作用与近邻作用比值任意可调。我们的系统有很多独立可调的参数,使得我们可以模拟一维自旋阻挫模型和含次近邻作用的无序行为。因为在我们的系统中原子的激发态和腔模光子态只存在虚的激发,原子的自发辐射和腔中光子的泄漏被强烈地抑制,所以我们的方案是可靠的。 2.我们通过设计特殊的光晶格使得我们能够模拟二维的自旋阻挫模型。通过叠加不同周期和不同取向的光晶格,我们能够调节近邻隧穿和次近邻隧穿的大小,从而可以调节近邻自旋作用和次近邻作用的强度,最终实现自旋阻挫效应。在我们的方案中只需要一种频率的激光就可以模拟J1-J2海森堡模型和checkerboard反铁磁模型,并且参数能够达到它们的强阻挫区域。我们利用量子极化谱的测量方法研究系统的输出结果,发现对于J1-J2海森堡模型,量子相变点和噪声信号的极值间存在一一对应的关系,这令人印象深刻。我们的设计方案为模拟二维自旋阻挫模型提供了一个合适的平台。 3.我们提出了一个通过态依赖光晶格模拟超冷原子隧穿阻挫的普适方法。我们考虑了两种典型的格子结构,一种是存在近邻隧穿和次近邻隧穿竞争的方格子,另一种是有几何阻挫的kagome格子。这一方法能够推广而研究各种不同几何结构中超冷原子的隧穿阻挫,这使得我们能够同时研究玻色子和自旋系统的阻挫物理。我们研究了相关模型的平均场相图,并且讨论了相关的实验要求和探测方法。

关键词：量子模拟自旋阻挫隧穿阻挫级联腔超冷原子光晶格

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

量子态识别的理论及应用

量子态识别的理论及应用

引用

作者：庞盛世中国科学技术大学

学位级别：博士

二十世纪初诞生的量子力学是物理学史上的一个重要里程碑。通过量子力学,人们对微观世界有了远比以前更加全面更加深入的认识,并由此创造了各种新颖的技术,如电子扫描隧道显微镜(STM),半导体技术等等。这些新技术新发明从根本上改变了... 详细信息

二十世纪初诞生的量子力学是物理学史上的一个重要里程碑。通过量子力学,人们对微观世界有了远比以前更加全面更加深入的认识,并由此创造了各种新颖的技术,如电子扫描隧道显微镜(STM),半导体技术等等。这些新技术新发明从根本上改变了人类对世界的认识,也极大地改变了人类的生活方式,促进了人类的文明与进步。随着量子力学的蓬勃发展,越来越多的其它学科开始与它融合,诞生出了许多新兴的交叉学科和研究热点,这其中的一个典型代表就是量子信息与量子计算。顾名思义,量子信息与量子计算是量子力学和信息与计算机学科交叉的产物。它诞生于上世纪80年代Feynman等人对经典计算机能否模拟量子系统动力学过程的研究,甚至还可以追溯到更早的60年代对相对论下通过量子系统传递信息能否超光速的争论。随着量子信息和量子计算研究的不断深入,人们惊奇地发现利用量子系统进行计算拥有比经典计算更快的速度,更高的效率,有些在经典计算中无法在多项式时间内解决的问题,利用量子计算则可以解决;而利用量子系统进行通信也具有一些经典通信无可比拟的优势,比如量子密钥分发具有无条件的绝对安全性,使用量子纠缠可以进行量子隐形传态和量子密集编码等等。这些量子计算和量子通信的独特优势,反过来大大增强了人们对这个领域的兴趣,进一步促进了这个领域的快速发展。在量子通信中,一般使用量子态作为信息的载体,即用量子态来编码要传递的信息。而当我们要从所传递的量子态中获取信息时,关键的一步是要使用量子测量对量子态进行识别。对量子态识别的成功率和正确率越高,从中能够获取的信息越完整;反之,则获取的信息量越少。由此可见,量子态识别对量子信息的传递至关重要,它的效率和可靠性直接决定了通信过程的质量,因此,研究如何优化量子态识别过程,比如怎样提高量子态识别的成功率和正确率,是非常有意义的。量子态识别是量子信息领域中的一个重要的基础性问题,在近几年的研究中方兴未艾。本论文正是致力于对这个问题进行深入的分析和系统的研究。本论文的主要内容和章节安排如下：第1章将主要回顾量子力学的诞生和量子信息、量子计算的发展历程,简介量子信息和量子计算领域中的主要研究内容。同时将介绍量子力学的几个基本原理,并将引入量子态识别的基本概念。第2章将首先阐述von Neumann测量(即量子正交投影测量)、广义量子测量和POVM;然后将详细介绍量子态识别的两种不同类型：最小错误量子态识别和无歧义量子态识别,并给出其中的一些基本结论;最后还将回顾量子态识别问题的研究状况以及实验上的相关进展。第3章将详细深入研究量子纯态的无歧义识别问题。首先我们将给出一组量子纯态能够进行无歧义识别所需满足的一般条件,随后将深入分析量子纯态无歧义识别最优解的性质,并得到最优解所满足的充分必要条件。为了使该充分必要条件便于计算,我们将此条件应用在最优解为临界可行区域内部非奇异点和边界点的两种情形,并分别给出这两种情形下最优解所满足的方程组。同时我们将从几何上阐明最优解的充分必要条件和两组方程的意义,并给出具体的数值例子。紧接着,我们将应用最优解为临界可行区域内部非奇异点时所满足的条件得到该情形下最优解的解析结构。我们还将研究使用推广的等概率测量进行量子态无歧义识别的问题,并得到解析的最优解。最后,我们将把前面所得到的结论应用到三个纯态情形,给出最优解所满足的方程,并应用到一些具体的例子中。第4章将主要考虑由量子态无歧义识别衍生出来的一个问题：量子态无歧义比较。我们将首先定义量子态比较问题的概念,并给出量子纯态无歧义比较的一个基本结论。接着我们将研究量子混态的无歧义比较。我们将证明普适量子混态比较的不可能性,同时仔细研究有限集合量子混态比较的可行性条件,给出各种不同情形下的充分必要条件。此外,我们还将研究一类特殊的量子态比较问题：能否通过量子测量无歧义地判定多个未知量子态的接近或正交程度是否高于或者低于某个阈值?我们将证明当阈值非平凡时,这类测量一般是不存在。我们最后还将研究能否通过量子测量判定多个未知量子态是否正交,并将证明能够完成这项任务的量子测量也是不存在的。第5章将研究间接量子态无歧义识别问题。所谓间接量子态识别就是不直接对待识别的态进行测量,而是通过相互作用将待识别的态与一个辅助系统耦合起来,并对辅助系统进行测量以识别原来的态。我们将详细研究单个辅助系统和多个辅助系统两种情形,并分别给出这两种情形下间接量子态最小错误识别问题的最优解。第6章将回顾和总结本论文的主要内容,并提出量子态识别中的几个开放性问题。

关键词：量子信息量子态量子测量无歧义识别最小错误识别量子态比较

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：