| 摘要 | 第4-5页 |
| abstract | 第5-6页 |
| 第1章 引言 | 第15-27页 |
| 1.1 量子计算简介 | 第15-23页 |
| 1.1.1 经典比特与量子比特 | 第16-18页 |
| 1.1.2 量子测量 | 第18-20页 |
| 1.1.3 量子门与量子线路 | 第20-22页 |
| 1.1.4 普适量子门 | 第22-23页 |
| 1.2 量子计算的物理实现 | 第23-24页 |
| 1.2.1 超导量子计算 | 第23-24页 |
| 1.2.2 其它量子计算平台 | 第24页 |
| 1.3 量子物理问题的研究 | 第24-25页 |
| 1.4 本文的研究内容与安排 | 第25-27页 |
| 第2章 超导量子电路 | 第27-49页 |
| 2.1 电路的量子化 | 第27-30页 |
| 2.1.1 从LC谐振电路开始 | 第27-29页 |
| 2.1.2 约瑟夫森结 | 第29-30页 |
| 2.2 基于约瑟夫森结的超导量子比特 | 第30-38页 |
| 2.2.1 电荷量子比特与传输子量子比特 | 第30-34页 |
| 2.2.2 位相量子比特 | 第34-35页 |
| 2.2.3 磁通量子比特 | 第35-36页 |
| 2.2.4 比特之间的耦合 | 第36-38页 |
| 2.3 单量子比特的操控 | 第38-40页 |
| 2.3.1 快速相干调制 | 第38-39页 |
| 2.3.2 虚拟Z门 | 第39-40页 |
| 2.4 两比特量子门的实现 | 第40-44页 |
| 2.4.1 iSWAP门 | 第40-41页 |
| 2.4.2 CZ门 | 第41-43页 |
| 2.4.3 CR门 | 第43-44页 |
| 2.5 量子比特的读出 | 第44-49页 |
| 2.5.1 量子非破坏测量(QND)的实现 | 第44-45页 |
| 2.5.2 量子态层析(State Tomography) | 第45-47页 |
| 2.5.3 量子过程层析(Process Tomography) | 第47-49页 |
| 第3章 量子比特的设计与制备 | 第49-59页 |
| 3.1 量子比特基本参数的选择 | 第49-50页 |
| 3.2 量子比特的设计与仿真 | 第50-57页 |
| 3.2.1 传输线与共面波导谐振腔的设计 | 第50-52页 |
| 3.2.2 Transmon等效电容的计算 | 第52-56页 |
| 3.2.3 对电感的有限元仿真 | 第56页 |
| 3.2.4 量子比特能级与本征态波函数的仿真 | 第56-57页 |
| 3.3 样品的制备 | 第57-59页 |
| 第4章 量子比特的基本测量 | 第59-81页 |
| 4.1 测量系统简介 | 第59-69页 |
| 4.1.1 稀释制冷机 | 第60-61页 |
| 4.1.2 噪声抑制措施 | 第61-64页 |
| 4.1.3 参量放大器 | 第64-65页 |
| 4.1.4 室温混频模块 | 第65-68页 |
| 4.1.5 样品的安装 | 第68-69页 |
| 4.2 测量程序QuLab的设计 | 第69-73页 |
| 4.2.1 QuLab的基本设计思路 | 第69-70页 |
| 4.2.2 QuLab的组成模块 | 第70-72页 |
| 4.2.3 QuLab的系统结构 | 第72-73页 |
| 4.3 样品基本参数的测量 | 第73-81页 |
| 4.3.1 信号的优化 | 第73-74页 |
| 4.3.2 读出点与工作点的确定 | 第74-77页 |
| 4.3.3 退相干时间的测量 | 第77-79页 |
| 4.3.4 单量子比特门的校准 | 第79-81页 |
| 第5章 相干态光子诱导的退位相研究 | 第81-93页 |
| 5.1 超导量子比特中退位相的研究现状 | 第81页 |
| 5.2 位相随机游走模型 | 第81-82页 |
| 5.3 实验的设置与基本参数 | 第82-83页 |
| 5.4 磁通噪声诱导退位相 | 第83-86页 |
| 5.5 相干态光子诱导退位相 | 第86-89页 |
| 5.6 相干态光子诱导退位相的统计学解释 | 第89-90页 |
| 5.7 小结 | 第90-93页 |
| 第6章 超导多能级系统中物理问题研究 | 第93-109页 |
| 6.1 双光场驱动下的Ξ型三能级系统 | 第93-95页 |
| 6.1.1 双光场驱动下的Ξ型三能级系统的哈密顿量 | 第93-94页 |
| 6.1.2 Ξ 型三能级系统中的Lindblad超算符 | 第94-95页 |
| 6.2 受激拉曼绝热通道(STIRAP) | 第95-101页 |
| 6.2.1 受激拉曼绝热通道(STIRAP)基本原理 | 第95-97页 |
| 6.2.2 STIRAP在 Xmon中的实现 | 第97-99页 |
| 6.2.3 STIRAP作为新型量子门的应用 | 第99-101页 |
| 6.3 强场探测下的Autler-Townes劈裂现象 | 第101-109页 |
| 6.3.1 Autler-Townes劈裂的理论解释 | 第101-102页 |
| 6.3.2 Transmon型量子比特中的Autler-Townes劈裂现象 | 第102-103页 |
| 6.3.3 人工三能级原子对一维光场的散射 | 第103-109页 |
| 第7章 超导耦合多量子比特系统的研究 | 第109-117页 |
| 7.1 多比特磁通串扰的矫正 | 第109-111页 |
| 7.2 多比特的并行读出 | 第111-112页 |
| 7.2.1 不同量子态的自动分辨 | 第111-112页 |
| 7.3 耦合两比特及两比特门的实现 | 第112-117页 |
| 7.3.1 比特间耦合对能谱的影响 | 第113页 |
| 7.3.2 iSWAP实验结果 | 第113-114页 |
| 7.3.3 bSWAP实验结果 | 第114-117页 |
| 第8章 总结与展望 | 第117-119页 |
| 附录 A 文中涉及的部分数学推导过程 | 第119-125页 |
| A.1 根据重复实验结果确定事件发生的概率 | 第119-121页 |
| A.2 随机变量的矩生成函数、特征函数 | 第121-122页 |
| A.3 读出模块下变频信号的处理 | 第122-125页 |
| 参考文献 | 第125-133页 |
| 作者简历 | 第133-135页 |
| 致谢 | 第135页 |
