一、无耗散介观电感电容共同耦合电路的量子化(论文文献综述)
喻祥敏[1](2020)在《利用超导量子比特模拟拓扑材料》文中进行了进一步梳理随着近几年的快速发展,基于超导量子电路的超导量子计算已经成为最有前景的实现量子计算机的方案。构成超导量子电路的元件主要包括电容、电感和约瑟夫森结,这些电路元件的组合可以用来建造具有特定能级结构的超导人工原子,即超导量子比特。本文主要介绍了超导量子处理器的物理实现和测控方法,以及超导量子处理器的一个重要应用,即量子模拟,基本内容包括:1、在绪论部分介绍了关于量子计算的基本概念,主要为量子比特、量子逻辑门、退相干理论和量子测量。2、在第二章中介绍了超导量子处理器的电路模型,我们首先以谐振电路为例阐述了介观电路量子化的一般性方法以及介观电路表现出量子力学行为的条件;接下来我们通过引入非线性电感元件,即约瑟夫森结,实现了具有非均匀能级结构的量子电路,并且通过二能级近似,将最低的两个能级编码为量子比特;最后依次介绍量子比特的调控、读取和耦合,在这基础上,我们可以设计出超导量子处理器,即超导量子芯片。3、第三章主要介绍超导量子芯片的测控平台,我们主要从单光子量级入射功率的实现和读取、测控线路热噪声和量子噪声的抑制、驱动信号的调制和读取信号的解调,以及微波源、直流源等设备的信号同步和延迟这四个方面说明了搭建测控平台的基本思路。4、第四章主要介绍了单比特的标定,我们分别利用频域测量和时域测量标定了量子比特的基本参数,包括读取谐振腔的共振频率、品质因子、色散位移以及量子比特的频率、驱动脉冲长度等,通过对上述参数的精确校准,我们得到了高保真度的单比特门。5、第五章则是介绍超导量子比特在模拟拓扑材料方面的应用,通过在超导量子比特的驱动微波参数空间与拓扑材料的准动量空间,即第一布里渊区之间建立映射,我们成功的模拟出某些迄今为止尚未在实验室合成的拓扑材料,并在此基础上研究其拓扑保护、拓扑相变等性质。
刘通[2](2019)在《电路QED中的高维量子态传输及多比特逻辑门实现的理论研究》文中认为量子态传输和多量子比特逻辑门在量子信息处理和量子计算中扮演着重要的角色。许多物理系统都可以实现量子态传输和逻辑门运算,电路量子电动力学(电路QED)被认为是最有希望实现大规模量子信息处理与量子计算的物理平台之一。电路QED由微波谐振腔和超导量子比特组成,它与腔QED类似,是一个在量子尺度下研究光与物质相互作用的完善的物理平台。目前,实验上已经在电路QED中实现了两个超导量子比特之间的量子态传输以及多个超导比特的量子门,而有关高维超导量子比特之间的量子态传输以及多腔系统中的多比特量子门在实验上还没有报道。本学位论文将主要研究电路QED中的高维量子态传输以及多腔系统中的多量子比特逻辑门实现。本学位论文由以下八个章节组成,其中第三章至第七章为博士期间的主要工作。第一章我们首先介绍了电路QED的研究背景,然后给出了本学位论文的结构安排与主要内容。第二章我们介绍了与我们研究工作相关的理论知识和方法,其中包括约瑟夫森结、超导比特和电路QED等。第三章我们提出了一种通过两个一维传输线腔与两个超导磁通qutrit耦合传输一个磁通qutrit的任意量子态方案。该量子态可以被确定性地传输,即无需测量。由于在整个操作过程中腔光子始终处于虚激发,因此由腔衰减所引起的消相干以及腔与腔之间的串扰造成的不利影响可以得到极大程度的遏制。第四章我们提出了一种利用单个腔与两个超导transmon qudits(d维量子系统)耦合的系统实现两个transmon qudits之间的任意量子态传输的方案。该方案仅采用共振相互作用完成,且量子态可以被确定性传输而不需要测量。第五章我们提出一种利用超导电路中的色散相互作用实现一个混合Fredkin门的方案,其中超导磁通量子比特作为控制比特而两个量子存储器则作为目标qudits。该方案中的量子存储器可以为两个超导共面波导谐振腔或者NV系综。该Fredkin门只需一步操作即可实现,尤为重要的是每个目标qudit可以处于任意的量子态且具有任意的自由度。此外,我们的实验方案在量子信息处理中还具有许多潜在的应用。第六章我们提出了一种在多腔系统中一步实现一个多目标量子比特受控相位门的方案。该相位门有一个共同的控制量子比特以及分布在它们各自腔中的大量不同的目标量子比特。值得注意的是,实现这种多量子比特相位门不需要使用经典脉冲,而且相位门的操作时间与量子比特的数目无关。第七章我们提出了一种通过三能级超导磁通qutrit(耦合器)耦合两个超导共面波导谐振腔的系统来实现交叉克尔非线性相互作用的方案。由于在整个操作过程中腔光子始终处于虚激发且耦合器无激发,因此可以极大程度地遏制腔的衰减与耦合器的消相干。更为重要的是,与以往方案相比,我们的方案无需使用经典脉冲。此外,相比以往使用四能级人工原子的方案,我们的方案中使用的是三能级qutrit,这就使得实验装置大为简化。我们在第八章给出本学位论文的结论与展望。
魏晓菁[3](2019)在《量子调控下复合左右手传输线的左手效应》文中认为复合左/右手传输线(Composite Right/Left-Handed Transmission Line,CRLH-TL)是继谐振结构实现左手材料之后的第二种方法;与谐振型左手材料相比,CRLH-TL具有频带宽、损耗低、易于和微波电路结合使用等显着优点,在光学、微波电路、天线设计等领域有着广泛的应用前景。然而,近年来微电子技术正在朝小型化、高度集成化、多功能、高可靠性方面飞速发展;在此背景下,为介观尺度的CRLH-TL建立一个较完善的量子理论、揭示量子效应对其左手效应的影响机制,对基于CRLH-TL的微波、毫米波无源器件及相关量子器件的微型化、集成化设计与应用研究具有现实的指导意义。据此,本文开展了量子效应对介观CRLH-TL左手效应的微观调控机制的研究,具体如下:1、研究了平移压缩Fock态和耗散对介观耗散左手传输线负折射系数调控机理。在平移压缩Fock态下,考虑压缩参数、压缩角、频率、场光子数、电阻对左手传输线单元电路负折射系数调控机制。结果如下:(1)发现了压缩参数、光子数对左手传输线单元电路负折射系数具有抑制机制;(2)揭示了压缩方向对介观耗散左手传输线中电磁波负折射系数的影响:沿传输线的压缩方向负折射系数随压缩角增大急剧减少,而反向压缩负折射系数反而会急剧增大;(3)揭示了以电阻描述系统耗散的调控下,左手传输线负折射系数先是在电阻值小范围内快速增长,而后增速逐渐趋于平缓;(4)揭示了在强场作用下,负折射系数量值具有在低频频段较大,而在高频频段较小的特征。2、研究了热效应对介观复合左右手传输线左手效应的调控机理。在热Fock态下,考虑温度、频率、场光子数、电流的量子涨落对介观复合左右手传输线单元电路左手效应的调控机制。结论如下:(1)分析了环境温度对介观复合左右手传输线左手效应带宽的作用机制,揭示了温度对系统左手效应具有促进机制;(2)讨论了不同温度下,场光子数对介观复合左右手传输线左手效应具有明显的促进作用;(3)最后,揭示出介观复合左右手传输线中电流的量子涨落对复合左右手传输线的左手效应运行温度的抑制关系。3、研究了平衡谐振条件下和非谐振条件下介观复合左右手传输线左手效应带宽特征。在平衡谐振和非平衡两种情况下讨论了压缩参数和压缩角对左手效应带宽的调控机理。结果如下:(1)与非平衡谐振条件相比,平衡谐振条件下介观复合左右手传输线左手效应实现带宽更大,预示着其实验实现的可操控性大;(2)但压缩角和压缩参数对介观复合左右手传输线的负折射系数的量值起着消极作用。
张玉强,王雷[4](2017)在《介观电路量子涨落影响因素探析》文中研究说明介观物理已发展为凝聚态理论的一个重要分支,处于介观尺寸下的量子相干行为而产生的量子涨落现象是介观系统的重要特性之一。重点探析了典型的介观电路系统中量子涨落的影响参数,从而找出影响因素,最后阐述其发展趋势。
笪诚,范洪义[5](2016)在《用纠缠态表象导出复杂量子介观电路的特征频率》文中认为以讨论有互感和共用电容的两回路介观电路的量子化为例,我们提出复杂量子介观电路的特征频率的概念。在给出该电路正确的量子Hamilton算符后,用纠缠态表象求出了系统在恒稳电路状态下的能量量子化公式以及特征频率,发现互感越大,特征频率越高。文中同时也得到了系统的波函数和零点能,这在经典框架中是无从顾及的。
孔令杰[6](2015)在《耗散介观RLC串联电路在热真空态下的量子涨落》文中认为利用阻尼谐振子正则量子化方法,实现了耗散介观RLC串联电路的量子化,并在此基础上,研究了基于热场动力学(TFD)理论的热真空态下的电压和电流的量子涨落。结果表明,在热真空态下耗散介观RLC串联电路中的电压和电流存在着各自的量子涨落,且量子涨落及量子涨落积的大小不仅与电路中的器件参数有关,还与时间和温度有关。
张玉强[7](2015)在《介观耦合电路库仑阻塞效应研究综述》文中研究说明介绍了介观系统中库仑阻塞现象的基本特征和研究现状,分析了介观单元件和两元件耦合的电路中库仑阻塞效应的影响因素,最后展望了其应用及发展潜能,以期对全面了解介观耦合电路库仑阻塞效应提供参考。
张玉强[8](2015)在《介观耦合电路量子效应研究现状》文中研究指明在介观电路的基础上,详细了介观耦合电路量子效应研究与进展,并分析了耦合电路量子化的方法,分析了耗散对电路的影响,最后根据量子效应的研究趋势,对其应用和发展前景进行了预测。
侯汉强[9](2015)在《介观电路量子化及量子效应》文中研究指明本论文主要对基本的介观电路系统以及包含有超导约瑟夫森结在内的介观电路系统的量子化及量子效应进行了研究。探寻基本介观电路系统及由电感或电容等电路基本元件耦合而成的电路体系的量子化方案,寻找体系物理量量子涨落的影响因素,进而对电路系统进行指导,来降低噪声及能耗,提高电路效能。主要内容如下所述:1.研究了介观无源LC电路体系的量子化与量子涨落。选取磁通量为广义坐标,借助于电路系统的拉格朗日函数,并利用狄拉克的正则量子化方法,给出了体系的哈密顿算符,求解体系在粒子数态下的量子涨落,并进行了分析。2.研究了介观时变源作用下的LC电路体系的量子化与量子涨落。选取磁通量为广义坐标,借助于电路系统的拉格朗日函数,并利用狄拉克的正则量子化方法,给出了体系的哈密顿算符,对体系的初态进行假设,并求解了体系在相干态下的量子涨落,并进行了分析。3.研究了介观无源电容耦合LC电路的量子化及量子涨落。利用狄拉克的正则量子化方法,给出了体系的哈密顿算符,并利用一幺正变换算符将其对角化进而求解其物理量的量子涨落并进行了分析。4.给出了含源介观电容耦合LC电路的能级跃迁的选择定则。利用狄拉克的正则量子化方法,给出了体系的哈密顿算符,然后利用不变本征算符方法计算了体系在外场作用下的能级跃迁的选择定则。5.研究了介观无源电感耦合LC电路的量子化及量子涨落。利用狄拉克的正则量子化方法,给出了体系的哈密顿算符,考虑到两侧LC回路的能量较低,从而使用双态近似,以两粒子数态的直积态为基矢,给出哈密顿的矩阵形式,进而求解其本征值与本征态,然后给出各个状态对应的量子涨落。6.给出了J-C模型在包含约瑟夫森结介观电路中的应用。求解了含约瑟夫森节的介观电路模型的哈密顿量,量子化后作双态近似,结合J-C模型将体系哈密顿展开为矩阵形式,最后给出了哈密顿的能级形式和本征矢。并且研究了体系在共振情况下相互作用对无耦合时能级简并的影响。
孔令杰[10](2015)在《耗散介观RLC串并联电路在热真空态下的量子涨落》文中研究说明利用阻尼谐振子正则量子化方法,实现了对耗散介观RLC串并联电路的量子化,并在此基础上,研究了基于热场动力学(TFD)理论的热真空态下的电荷和自感磁通链、电压和电流的量子涨落.结果表明,在热真空态下电荷和自感磁通链、电压和电流都存在着各自的量子涨落,且量子涨落及量子涨落积不仅与电路中的器件参数有关,而且还与时间和温度有关.
二、无耗散介观电感电容共同耦合电路的量子化(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、无耗散介观电感电容共同耦合电路的量子化(论文提纲范文)
(1)利用超导量子比特模拟拓扑材料(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 量子比特 |
1.2 量子逻辑门 |
1.3 退相干 |
1.4 量子测量 |
第二章 超导量子芯片 |
2.1 介观电路的量子化 |
2.2 超导量子比特 |
2.3 超导量子比特的调控 |
2.4 超导量子比特的读取 |
2.5 超导量子比特的耦合 |
第三章 超导量子芯片测控系统 |
3.1 超导量子芯片测控系统的搭建 |
3.2 IQ调制与解调技术 |
3.2.1 IQ调制 |
3.2.2 IQ mixer校准 |
3.2.3 IQ解调 |
第四章 超导量子芯片的标定 |
4.1 Xmon量子芯片 |
4.2 读取谐振腔的测量 |
4.3 超导量子比特能谱的测量 |
4.4 Rabi振荡 |
4.5 脉冲校准 |
4.6 读取参数的校准 |
4.7 退相干时间的测量 |
4.8 动力学解耦 |
4.9 DRAG波形校准 |
4.10 随机基准测试 |
第五章 拓扑材料的量子模拟 |
5.1 拓扑材料简介 |
5.2 量子模拟 |
5.3 拓扑材料的量子模拟 |
第六章 总结和展望 |
参考文献 |
简历与科研成果 |
致谢 |
(2)电路QED中的高维量子态传输及多比特逻辑门实现的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
2 基础理论与基本方法 |
2.1 约瑟夫森结 |
2.2 磁通量子化 |
2.3 超导电路量子化 |
2.3.1 电荷基准 |
2.3.2 相位基准 |
2.3.3 LC振荡器量子化 |
2.4 超导量子比特 |
2.4.1 相位比特 |
2.4.2 磁通比特 |
2.4.3 电荷比特 |
2.4.4 Transmon比特 |
2.4.5 Fluxonium比特 |
2.4.6 C-shunt磁通比特 |
2.4.7 Xmon、gmon与gatemon比特 |
2.5 腔QED简介 |
2.5.1 腔QED |
2.5.2 电磁场量子化 |
2.5.3 Jaynes-Cummings模型 |
2.6 电路QED简介 |
2.6.1 一维传输线谐振腔的量子化 |
2.6.2 两个LC谐振腔之间的耦合 |
2.6.3 一个transmon比特与一个传输线谐振腔耦合 |
3 利用低品质因数腔确定性的传输一个任意的qutrit量子态 |
3.1 引言 |
3.2 两个超导qutrits间的量子态传输 |
3.3 数值计算结果与实验可行性分析 |
3.4 本章小结 |
4 电路QED中超导transmon qudit的任意量子态传输 |
4.1 引言 |
4.2 哈密顿量和时间演化 |
4.3 两个超导transmon qudits间的量子态传输 |
4.3.1 d=5的情形 |
4.3.2 d=4和d=3的情形 |
4.3.3 d取任意正整数的情形 |
4.4 数值计算结果与实验可行性分析 |
4.5 本章小结 |
5 电路QED中一步实现量子存储器与超导比特的混合Fredkin门 |
5.1 引言 |
5.2 单个超导磁通比特与两个量子存储器之间的混合Fredkin门 |
5.2.1 超导谐振腔作为量子存储器 |
5.2.2 NV系综作为量子存储器 |
5.3 应用、数值计算结果以及实验可行性分析 |
5.3.1 制备纠缠 |
5.3.2 测量两个存储器间的保真度与纠缠度 |
5.3.3 数值计算结果以及实验可行性分析 |
5.4 本章小结 |
6 多腔电路QED系统中一步实现多目标比特受控相位门 |
6.1 引言 |
6.2 模型和哈密顿量 |
6.3 实现多目标比特受控相位门 |
6.4 数值计算结果与实验可行性分析 |
6.5 本章小结 |
7 电路QED中利用超导qutrit诱导产生交叉克尔效应 |
7.1 引言 |
7.2 电路QED中的交叉克尔非线性效应 |
7.3 受控相位门实现以及纠缠态制备 |
7.3.1 两腔受控相位门 |
7.3.2 制备两腔宏观纠缠相干态 |
7.4 数值计算结果与实验可行性分析 |
7.4.1 两腔比特受控相位门保真度 |
7.4.2 两腔纠缠态制备保真度 |
7.5 本章小结 |
8 结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(3)量子调控下复合左右手传输线的左手效应(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 左手材料的研究和发展历史简况 |
1.2 基于复合左右手传输线的左手材料的提出 |
1.2.1 传输线的基本概念 |
1.2.2 理想复合左右手传输线方程 |
1.3 介观复合左右手传输线 |
1.4 本文研究意义及主要内容 |
1.5 创新点 |
第二章 平移压缩效应和耗散调控下的介观耗散左手传输线负折射系数 |
2.1 引言 |
2.2 介观左手传输线中电磁波的量子化 |
2.3 平移压缩态下介观左手传输线的负折射系数 |
2.4 数值模拟结果与讨论 |
2.4.1 平移压缩效应对负折射系数的调控特性 |
2.4.2 耗散和频率对负折射系数的调控特性 |
2.5 结论 |
第三章 热效应对介观复合左右手传输线左手特性的影响 |
3.1 引言 |
3.2 介观复合左右手传输线单元等效电路的量子化 |
3.3 数值模拟结果与讨论 |
3.4 结论 |
第四章 平衡谐振条件下介观复合左右手传输线的左手效应 |
4.1 引言 |
4.2 平移压缩态下介观复合左右手传输线的介电常数和磁导率 |
4.3 数值模拟结果与讨论 |
4.4 结论 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读硕士学位期间发表的学术论文) |
附录B (攻读硕士学位期间所获奖项) |
(4)介观电路量子涨落影响因素探析(论文提纲范文)
0 引言 |
1 影响参数分析 |
1.1 单网孔电路 |
1.2 耦合电路 |
2 发展趋势 |
(6)耗散介观RLC串联电路在热真空态下的量子涨落(论文提纲范文)
0引言 |
1耗散介观RLC串联电路的量子化 |
2TFD理论下的热真空态 |
3耗散介观RLC串联电路在热真空态下的量子涨落 |
3.1电路中电容电压和电流在热真空态|0#〉T下的量子涨落 |
3.2电路中电感电压和电流在热真空态|0#〉T下的量子涨落 |
3.3电路中电阻电压和电流在热真空态|00~〉T下的量子涨落 |
4结论 |
(7)介观耦合电路库仑阻塞效应研究综述(论文提纲范文)
1库仑阻塞效应 |
2介观电路库仑阻塞效应研究现状 |
2. 1介观单元件耦合电路中的库仑阻塞效应 |
2. 2介观两元件耦合电路中的库仑阻塞效应 |
3应用及前景 |
(8)介观耦合电路量子效应研究现状(论文提纲范文)
1 概述 |
2 量子化的基本方法 |
2.1 正则变换 |
2.2 幺正变换 |
3 耗散对耦合电路的影响 |
3.1 无耗散介观耦合电路中的量子效应 |
3.2 耗散介观耦合电路中的量子效应 |
4 介观耦合电路研究趋势 |
4.1 介观尺度工具电极对加工过程的影响 |
4.2 电路中的量子点耦合 |
4.3 研究范围不断拓展 |
4.4 量子态的控制 |
(9)介观电路量子化及量子效应(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外的研究现状和发展趋势 |
1.3 本文的主要工作 |
第二章 相关预备知识 |
2.1 量子化方法 |
2.2 约瑟夫森结的概念 |
2.3 不变本征算符法 |
第三章 无耦合介观电路体系量子化 |
3.1 介观无源LC电路的量子化与量子涨落 |
3.2 介观含源LC电路量子化及其量子涨落 |
第四章 耦合介观电路体系量子化 |
4.1 介观电容耦合LC电路量子化及量子涨落 |
4.2 能级跃迁的选择定则 |
4.3 介观电感耦合LC电路量子化及量子涨落 |
4.4 J-C模型在约瑟夫森结介观电路中的应用 |
第五章 总结 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
附件 |
四、无耗散介观电感电容共同耦合电路的量子化(论文参考文献)
- [1]利用超导量子比特模拟拓扑材料[D]. 喻祥敏. 南京大学, 2020(04)
- [2]电路QED中的高维量子态传输及多比特逻辑门实现的理论研究[D]. 刘通. 大连理工大学, 2019(06)
- [3]量子调控下复合左右手传输线的左手效应[D]. 魏晓菁. 昆明理工大学, 2019(04)
- [4]介观电路量子涨落影响因素探析[J]. 张玉强,王雷. 江西科学, 2017(06)
- [5]用纠缠态表象导出复杂量子介观电路的特征频率[J]. 笪诚,范洪义. 安徽建筑大学学报, 2016(03)
- [6]耗散介观RLC串联电路在热真空态下的量子涨落[J]. 孔令杰. 量子光学学报, 2015(03)
- [7]介观耦合电路库仑阻塞效应研究综述[J]. 张玉强. 重庆理工大学学报(自然科学), 2015(08)
- [8]介观耦合电路量子效应研究现状[J]. 张玉强. 甘肃科技, 2015(11)
- [9]介观电路量子化及量子效应[D]. 侯汉强. 聊城大学, 2015(02)
- [10]耗散介观RLC串并联电路在热真空态下的量子涨落[J]. 孔令杰. 东北师大学报(自然科学版), 2015(01)