固态系统中量子态传输的研究

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1、插图1．1利用飞行量子比特作为量子通道实现信息传输的过程是：将处理器／寄存器A中静态量子比特的状态映射为飞行量子比特的状态。当飞行量子比特传输到另一个处理器后自身携带的信息映射到处理器B中的静态量子比特上。．41．2利用固态量子比特短程耦合组成的阵列实现两量子处理器的连接。⋯．．．．51．3自旋链系统中，量子信息编码为自旋向上与自旋向下的叠加态．．．．．．．．61．4利用粒子占据数进行编码。粒子数为。的真空态表示10)，粒子数为1的量子态表示11)。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．81．5在

2、单粒子子空间利用粒子的极化状态进行编码，其中自旋向上的单粒子态为10)态，自旋向下的单粒子态为11)态。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91．6通过调制相邻比特之间的耦合常数可以实现量子态理想传输。取自文献[31】。102．1具有紧邻相互作用且耦合常数为一J的一维紧束缚模型，按边界条件可分为(a)紧束缚链模型；(b)紧束缚环模型。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162．2(a)高斯波包在系统中演化示意图，在边界处波包被完全反射并附加相位e细；(b)高斯波包演化的数值模拟。取系统长度N=200，相邻格点之间的耦合常数为J=

3、l。高斯波包的参数为Ⅳc=50，Q=0．1及≯=7r／2。从图中可以看出，运动的高斯波包在演化过程中保持其形状不变。参考自文献【59】。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．222．3动量Yg．／2的高斯波包在开链模型中演化的保真度与时间函数关系。自旋链长度N=200，相邻格点之问的耦合常数为J=1。波包初始位置Ⅳc=50对应不同的半宽(a)△=16．(b)△=12：(c)△=8：(d)A=4。其中时间的单位为(Ⅳ+1)／J。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．242．4动量

4、为0的高斯波包在开链模型中演化的保真度与时间函数关系。自旋链长度N=200，相邻格点之间的耦合常数J=1。波包的初始位置心=50对应不同的半宽Ca)△=24：(b)A=18；(c)△=12；(d)A=6。其中时间的单位为丌／岛，Eo=Jr2／2(Ⅳ+1)2。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．262．5(a)高斯波包在自旋环中演化示意图，随着时间的演化高斯波包总是沿着同一方向运动；(b)高斯波包演化的数值模拟。系统长度N=200，相邻格点之间的耦合常数为J=1。高斯波包的参数为Ⅳc=50，Q=0．1及≯=7r／2。．．．．．．．．．．

5、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．292．6动量为丌／2的高斯波包在自旋环模型中演化的保真度与时间函数关系。系统长度N=200，相邻格点之间的耦合常数为J=1。波包的初始位置Ⅳc=50对应不同的半宽(a)A=16；(b)A=12：(c)A=8；(d)A=4。其中时间的单位为Ⅳ／2J。。。．．．．．．．．．．．．．．．。。．。30．．135．．插图2．7动量为0的高斯波包在自旋环模型中演化的保真度与时间函数关系。系统长度N=200，相邻格点之间的耦合常数为J=1。波包的初始位置Nc=50对应不同的半宽(a)A=

6、24；(b)A=18；(c)A=12；(d)A=6。其中时间的单位为lr／Eo，Eo=4’rJ／N2。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．322．8(a)哈密顿量(2．74)精确对角化结果。系统长度N=299，耦合常数J=1．0，磁场强度Bo=5X10—5。可以看出，系统低能部分礼≤100能级近似为线性。图中虚线为线性拟合的结果。(b)半宽为A=6的高斯波包在系统中的演化。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．342．9半宽为A=6的高斯波包在不同的参数Bb下演化保真度F(t)与时间的函数关

7、系。其中系统长度N=299，相邻格点间的耦合常数为J=1．0，传输距离为L=NB一ⅣA=200。从图中可以看出，存在最佳Bo使得量子态的传输近似理想。此外对于不同的玩，时间的单位有所不同。参考自文献[38】。．．．352．10取系统长度为N=600，叩=2×10一，磁场强度玩／A=7．9X10～J。哈密顿量(2．79)部分能级差D(n)=E(n+1)一E(仡)解析结果(虚线)与数值结果(实线)的比较，从图中可以看出在n<80部分两者吻合很好。．．．．．362．11同半宽A=24，18，12，6的波包，其演化保真度IF(t)l与时间的函数

8、关系。此处取有效系统L。，，=500，即叩=2X10～，磁场强度Bo／A=7．9X10～J，波包中心位置为No=50。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．373．1￡=Tr。。／2时刻