开题报告和论文综述

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1、浙江工业大学理学院毕业论文（设计）文献综述学生姓名：方文其学号：200810320106专业：应用物理设计（论文）题目：量子机器指导教师：徐东辉2012年3月6日locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomisse

2、dfatal,whennightcame一、文献综述《BreakthroughoftheYear:TheFirstQuantumMachine》——《今年的大突破：第一台量子机器》：我们日常生活中所有的宏观物体都遵循经典力学的客观规律，然而今年实现的这一宏观物体的运动却只能以量子力学的规律描述。由于量子力学的建立，人类才得以如此精确的了解微观世界的运动规律，预言一些奇妙的实验现象。尽管该理论仍有许多方面存在较大的争议，但在解释微观世界上体现了完美的自洽性，从真正意义上打开了微观世界的大门。在过去的几十年里，科学家们只

3、有在原子，分子，亚原子数量级的微粒上才观测到过量子效应，却从来没有在肉眼可分辨的宏观物体上发现类似的现象。尽管科学家们在不断的尝试，但都以失败而告终。如今，美国年轻的物理学家AaronD.O’Connell及其团队创造性的制造了一个机械谐振器（如图所示为量子机器），并将其与相位量子比特耦合，对其进行单声子控制，首次实现了宏观物体的量子运动。这是一项非常具有划时代意义的发现，它将会从根本上改变我们现有的世界观。量子力学告诉我们，微观物体不可能完全处于静止状态，并且能够同时出现在两个地方。这些奇怪的理论确实与我们生活经验

4、大相径庭，也引起了物理学家们极大的关注和反思。为什么在宏观物体上从未发现这些现象？到底是什么不为人知的原则禁止了这些现象的出现？在不久的将来，等到能实现更大数量级物体的量子效应的观测，这些难题将会被解开，我们将会更深刻的了解到量子力学的精髓。而2010年所实现的量子机器，对未来的发展起了良好的参考作用，为人类更深入的了解这个世界迈出了巨大的一步。《Quantumgroundstateandsingle-phononcontrolofamechanicalresonat》——《机械共振器的量子基态与其单声子控制》：量子

5、力学力学奇妙的、经常是反直觉的预测已在原子尺度的系统和光电系统中被观察到。意图演示量子力学同样适用于力学系统，特别是一个足以让肉眼可见的宏观力学系统，引起了物理学家们极大兴趣[1-13]。这篇论文重在描述量子运动的观测以及量子态的实现和控制，大致可分为三个内容：1.机械共振器和量子比特装置的介绍——机械共振器是一个薄膜腔声共振器[22]，包括强压电材料氮化铝薄膜[25],它夹在两块金属电极之间，共振频率为6GHz。当共振器受到电压时，它会在与金属电极垂直的方向上伸展或收缩。共振器通过一个0.5pF的电容与超导量子比特

6、相连，它是由于量子计算[19,20]而发展起来的一种电学装置，可以将其看成是二级量子系统，有一个基态和一个激发态，其频率由电感线圈外磁通量所引起的偏流来控制，能够被设定在5-10GHz，状态可以由单一程序测定[19]2.机械共振器量子基态的实现——一般情况下，机械共振器在T温度下处于热平衡状态，所包含的平均声子数符合波瑟—爱因斯坦分布locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1o

7、fwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame，其中是普兰克常数除，kB是波尔兹曼常数，而热平衡状态将会掩盖量子效应，为观察量子行为，需要去除因热激发而产生的声子，所以机械共振器必须处于量子基态，即<<1。然而，将机械共振器冷却至量子基态相当具有挑战性，物理学家们运用了一种新型的冷却技术——稀释冰箱[14-18],成功将其冷却至25mK，并进行微

8、波量子光谱测量，通过将量子比特用作量子温度计来估算平均声子数的上限值来判断该装置是否处于量子基态。3.机械共振器激发态的实现和控制——在这一过程中，量子比特充当量子转换器的角色，我们对量子比特进行时域控制，先用一个经典微波脉冲使量子比特处于激发态，然后再将此激发态转移给共振器。这一技术能够实现机械谐振器和量子比特之间量子的交换，于此同时，也能实