超导约瑟夫森量子比特中的相干量子调控

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1、CoherentQuantumControlinSuperconductingJosephsonQubitsJindanChenDepartmentofPhysicsNanjingUniversityAthesissubmittedforthedegreeofMasterofScienceMay20th，20111wouldliketodedicatethisthesistomylovingparents，mycollaboratorWenXueda，andmyspecialfriendWangLi．壹室盘堂盟塞生生些途塞主塞揎垩苴夏旦筮毕业论文题目：壑昱丝蕉走盔量王￡垦盐主的

2、担王量孟翊揎2008级硕士生姓名：指导教师(姓名、职称)：至鱼褪塾撞士扬整撞本论文报告了我们最近建立在实验基础上的两个理论工作。一个是讲怎样利用三角波脉冲控制一个多免交叉系统的状态。另一个是讲如何运用射频超导量子干涉仪(rfSQUID)中的Rabi振荡提高磁强计的分辨率。在第一章中，我们提出了一个研究多免交叉系统的统一的物理模型。它可以用来研究在单个大幅度三角波驱动下多免交叉系统的动力行为。我们的方法可以解释最近报道的在一个三体系统中Landau．Zener-Stiickelberg的干涉图样[NatureCommunications1：5l(2010)】。我们专门研究了免交叉

3、的大小对干涉的影响，并比较了计算得到的干涉图样和数值模拟结果。此外，干涉图样的傅里叶变换可以给出能级结构的信息。在第二章中，我们设计了一个宏观量子相干磁强计，简称为MAQCOM。它以超导量子电路的宏观量子相干性为基础。可以将其看做一个人工的二能级量子系统。我们利用其中的光致能级跃迁来探测磁场。在目前的实验装置水平下，这个方案的磁通分辨率可以达到2．5l，tcI)o，是欠阻尼直流超导磁场干涉仪的100倍。它的小体积，高分辨率使其在测量量子纳米器件方面具有很大的应用前景。关键词：超导约瑟夫森结，相位量子比特，二能级系统，免交叉，相干动力学，Landau-Zener跃迁，Landau

4、-Zener-Stiickelberg干涉，Rabi振荡，射频超导量子相干仪，磁通量子比特。THESIS：CoherentQuantumControlinSuperconductingJosephsonQubitsSPECIALIZATION：CondensedMatterPhysicsPOSTGRADUATE：JindanChenMENTOR：Prof．WangBaigeng，Prof．YuYangInthisthesis，wereport．ontwoofourtheoreticalworksbasedonrecentexperimentation．Oneisabouthow

5、tousethetrianglepulsetocontrolthestateofamulti—anticrossingsystem．TheotherisabouthowtouseRabioscillationintherfSQUIDtoimprovetheresolutionofamagnetometer．Inchapter1，weproposeauniversalanalyticalmethodtostudythedynamicsofamulti-anticrossingsystemsubjectedtodrivingbyonesinglelarge-amplitudetri

6、anglepulse，withinitstimescalessmallerthanthedephasingtime．OurapproachCanexplainthemainfeaturesoftheLandau．Zener-Stiickelberginterferencepatternsrecentlyobservedinatripartitesystem[NatureCommunications1：51(2010)]．Inparticular,wefocusontheeffectsofthesizeofanticrossingsoninterferenceandcompare

7、thecalculatedinterferencepatternswithnumericalsimulations．Inaddition，FouriertransformofthepatternsCanextractinformationontheenergylevelspectrum．Inchapter2，weproposeamacroscopicquantumcoherencemagnetometer,namely,MAQCOM，whiChisbasedonthemacroscopicq