基于几何演化最优控制的纠缠门构建

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随着量子理论的发展,以及现代信息科学的进步,通过两者相互结合发展起了一门新兴学科:量子信息与量子计算。实现量子计算机的应用,是研究量子信息与量子计算理论的一个重要目的。相比于经典计算机,量子计算机具有远超其计算和信息处理的能力,所以量子计算机的应用前景极其诱人。然而在实现量子计算机的过程中仍然存在着很大的困难,尤其是如何抑制计算过程中量子体系的消相干效应和如何实现纠错。随着量子计算技术的进步,量子计算可以利用纠缠来降低量子计算机不同部分之间的通信复杂度,实现无复制的冗余编码,并在不破坏编码状态情况下进行错误诊断等。因此,可靠的纠缠门构建对于量子计算机的实现具有重要的意义。由于高维纠缠比量子比特(即二维)纠缠具有更高的安全性,使得高维纠缠门的构建势在必行。本论文旨在利用反向导热驱动的方法,基于量子Zeno动力学与绝热几何量子计算(AGQC),提出在原子-腔-光纤系统中构建误差不敏感三维纠缠门的新颖方案。在该方案中,附加的反向导热哈密顿量没有引入额外的不可接近的基态耦合,而只需要修改初始绝热经典场脉冲的形状和相位。方案中,我们设定合适的参数,通过数值模拟讨论了方案的可行性、有效性,以及对系统衰减的鲁棒性。此外,采用最优控制技术,我们建立了最优策略,其能有效地抑制Rabi频率控制误差或失谐控制误差对纠缠门保真度的影响。特别的是,通过选择适当的优化参数,我们的方案可以同时抑制甚至消除这两种控制误差的影响。
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