离子阱中的量子计算及改进

摘要

量子计算机是一门新兴的学科，它是量子力学和信息处理相结合的产物。当前，在半导体电子计算机领域，由于集成电路中晶体管的设计尺寸将要接近极限水平，是的电子计算机的运算速度不能像以往那样继续提高，需要寻找新的技术来代替它。这也为量子计算机的发展提供了机会，因为它的数据处理能力非常大，可以解决很多复杂的计算。量子计算机的构建需要依赖两个方面，量子位和逻辑门. 量子计算的实现有很多方式，离子阱量子计算便是其中之一。首先，把离子放入离子阱中，进行激光冷却和边带冷却，使离子处于能量非常低的基态上，通过调制，得到了离子阱中的量子位。通过计算，得到了对量子位进行操作的逻辑门。 把Be离子及其它一些离子放入离子阱中进行分析，可以得到不同的结果。由此可看出不同离子的计算速度是不同的。离子阱量子实验中有很多干扰因素，外来热量、电磁杂波离子阱中的残余空气分子都可能会影响实验。 就目前来看，搭建超过10位的离子阱量子计算机是很困难的。为提高运算能力，把数个低位的离子阱量子计算机用量子信息通道联合起来进行数据处理，将有利于提高量子计算机的计算能力。除离子阱外，还有别的量子计算模型。为提高量子计算能力，也需要寻找别的更好的量子计算模型。 电子计算机速度快，但数据处理少。量子计算机速度慢，但却能同时处理大量的数据。如果能把两者结合起来，将会促进量子计算机的发展。在这方面，还需要深入的研究。

目录

文摘

英文文摘

南开大学学位论文版权使用授权书及南开大学学位论文原创性声明

第一章引言

第二章量子阱和量子计算机

2.1量子阱的理论介绍

2.2量子计算机

2.3量子计算机中的测量和逻辑计算

第三章离子阱中的量子比特

3.1离子阱的介绍

3.2离子阱中的量子比特

3.3离子阱中量子比特的确定

3.4线性离子阱的量子计算模型

第四章离子阱中的逻辑计算

4.1质心模中离子内能量子态逻辑计算

4.2自旋量子态的逻辑计算

第五章离子阱中的参数计算和分析

5.1 Be离子的物理特征和实验参数

5.2离子阱量子计算中的消相干源

第六章结论和展望

6.1离子阱中的计算结果分析

6.2量子计算的前景展望

参考文献