单模腔及耗散环境中二能级系统量子动力学的研究

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1、万方数据IUlIIIIIIIIIIIIIUIY2765220ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofDoctorQuantumdynamicsoftwo—levelsysteminsinglemodecavityordissipativeenvironments≥活炙迫大海SHANG眦J队oTONGUNIVERSITYCandidate：CHUNJIANZHAOSupervisor：Prof．HANGZHENGMajor

2、：CondensedMatterPhysicsDEPARTOFPHYSICSSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYSHANGHAI，P．R．CHINANovember，2011万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。⋯一躲鬈

3、寿气赵弱期：如q年It月，f圈万方数据上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于，不保密翻。(请在以上方框内打“4")学位论文作者签名：％躺复曰期：_口(阵ff月一目指导教师签名：张嗣期彩，f年lf月，

4、‘)日万方数据上海交通大学博士学位论文答辩决议书所在姓名赵春健学号0050729015凝聚态物理学科指导教师郑杭答辩2011．11一11答辩上海交通大学闵行校区物理楼1014日期地点论文题目。单模腔及耗散环境中二能级系统量子动力学研究投票表决结果：7，／7，／7，(同意票数／实到委员数／应到委员数)答辩结论：酾过口来通过评语和决议：量子比特在环境中的时间演化问题是当前量子调控和量子信息领域中的核心课题之一。该博士学位论文采用变换旋转波方法(TRWA)，针对单模腔及耗散环境中的量子比特动力学进行了研究。论文主

5、要成果如下：(1)对于双光子Jc模型，求得了基态和低能激发态结构，并计算了动力学，通过与精确解的对比论证T戳姨可用于研究RWA失效的强耦合和大失谐情况：(2)对于驱动spin—boson模型，计算非平衡关联函数得到了耗散与驱动相互干涉的衰减率和长时间的结果，揭示耗散作用中非旋转波项的物理效应；(3)对非零偏置亚欧姆s=l／2环境的spin—boson模型，得到了一个良好的基态并讨论了局域一菲局域量子相变机制，计算了纠缠熵的时间演化并讨论了相干一非相干转变行为。论文选题新颖，内容详实，分析全面，论证可靠，取得

6、了有创新性的研究成果，已达到博士学位论文要求。答辩过程中，赵春健同学表达清楚，并能正确回答问题，表明该同学已掌握了凝聚态物理专业领域的理论基础和系统的专业知识，并具备了独立进行科学研究的能力。经过答辩委员会的投票，一致通过赵春健同学的学位论赂张烈好悯鞴蝉戗鸫刚删川目职务姓名职称单位签名I主席陈鸿教授同济大学物理系鼢答吴长勤教授复旦大学物理系煸辩委员委委员朱卡的教授上海交通大学次足铭员会委员王沁教授上海交通大学扎D≤成翻弼员委员郑茂俊教授上海交通大学签委员高春雷研究员上海交通大学．氇橇铭名委员郑杭教授上海交通

7、大学瓶秘书吕智国副教授上海交通大学之棚万方数据单模腔及耗散环境中二能级系统量子动力学研究摘要近几十年来，随着量子信息科学的兴起，国际上有众多团队围绕制造量子计算机的宏图伟愿做了大量科研工作．量子计算机一旦问世，将是人类计算能力的一个巨大飞跃．在量子计算中，量子比特是量子信息的基本单元，它建立在量子世界特有的相干性和纠缠性基础之上．我们知道，理论上任何一个量子二能级系统都可以被用来作为一个量子比特．为了实现量子计算，人们设计了各种类型的量子比特方案，如腔量子电动力学型、离子阱型、核磁共振型、量子点型、超导器件

8、型等等．然而，这些小量子系统并不是孤立的，它们必然会受到周围诸如光子、声子等玻色环境的强烈影响，而来自环境的耗散效应会导致量子退相干．这个问题将是量子信息科学所面临的主要挑战．也正是在这样的大背景下，我们致力于二能级系统f量子比特)与各种环境耦合的动力学研究．人们提出了各种各样的近似解析方法来处理自旋与玻色子相互作用的系统．其中最流行的一个方案就是旋转波近似．旋转波近似的使用基于两个前提条件，一是弱耦合条件，二是