光—纳米机械量子接口

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:光—纳米机械量子接口英文论文题目:optical—nanomechanicalquantuminterfaquantuminterfacece学科专业:纳米材料与器件作者姓名:陈磊指导教师:洪方昱完成日期:2016年1月6日浙江理工大学硕士学位论文光—纳米机械量子接口II浙江理工大学硕士学位论文光—纳米机械量子接口III浙江理工大学硕士学位论文光—纳米机械量子接口摘要量子接口是量子计算机的重要组成部分,

2、它可完成静态比特和动态比特的转换。带有量子接口的不同节点联合起来,可以完成诸如两个远距离节点间的量子态传送、交换以及确定性的建立量子纠缠等量子操作。本论文研究的量子接口是一种新型的量子接口,所依托的物理系统是纳米机械振子、腔、光纤组成的整体,且纳米机械比特充当静态比特。基于严格的数学求解,我们能够做到驱动激光和入射的单光子波形的完美匹配,从而克服了以前经常存在的入射的单光子不能完全被腔吸收的困难。在该课题的研究中,我们先是理论分析,后进行了数值模拟。在理论分析中,我们采用的是哈密顿量分析法,首先构造全系统的哈密顿量

3、,然后求解波函数的薛定谔方程,求得波函数随时间演化的情况,再推出在节点间量子态传送、生成静态比特和动态比特的纠缠以及在远距离节点间制造纠缠的方程表达式,从而理论上初步验证了方案的可行性。接下来我们分析了退相干的来源,并在目前技术可实现的条件下进行了数值模拟。模拟了在单光子的发射和吸收、纳米机械比特和光子比特的纠缠生成以及远距离节点间的量子态传送这些情况下的保真度。计算结果显示这几种情况的保真度都比较高。从而进一步验证了方案的可行性。综合理论分析和数值模拟来看,这种方案是能够完成量子网路的基本功能,是切实可行的,有一

4、定的实用价值。关键词:量子纠缠;单光子;纳米机械;量子接口IV浙江理工大学硕士学位论文光—纳米机械量子接口AbstractAquantuminterface,whichcaninterconvertstationaryqubitsandflyingqubits,isthekeycomponentofaquantumcomputer.Ifeverynodewithaquantuminterfacecanbecombined,wecanrealizeoperationssuchasquantumstatetransfe

5、r,entanglementswappinganddeterministicentanglementcreationinaquantumwork.Theveryquantuminterfacewehavestudiedisanoptical—mechanicalquantuminterface,whichincludesafiber、amicrotoroidalcavityandananomechanicalresonator.Inthisinterface,ananomechanicalqubitplayther

6、oleofastationaryqubit.Herewecandealwiththematchbetweenthepulseshapeofthedrivingpulseandthewaveformoftheincomingsinglephoton,incasethesinglephotonqubitcanbereflectedbythecavity,whichpreviousapproacheshavenotsolved.Allofourworkconsistsoftheoreticalanalysisandnum

7、ericalsimulation.Intheoreticalanalysis,wefirstfabricatedtheHamiltonofthesystem,thensolvedtheSchrodingerequationintheinteractionpicture,asaresultofwhich,wehadknownhowtheamplitudesoftheOMsystemevolved.Furthermore,weattainedtheequationswhichdescribetheoperationss

8、uchastransferringanddistributingquantumentanglementbetweentworemotenanomechanicalqubits.Next,weanalyzedthesourceofdecoherence,andthendidnumericalsimulationsintherealisticconditions

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