芯片上的离子囚禁与输运

【摘要】：随着大规模集成电路技术的发展,经典计算机将面临经典物理规律的极限,提高运算能力十分困难。量子计算机有可能实现指数加速的计算能力,有可能求解经典计算机不能求解的问题,引起了人们广泛的关注。实验上已经实现了少数量子比特的操控,下一步是规模化的问题。可扩展芯片离子阱方法可有效实现不同阱间的离子纠缠,有望实现大规模量子计算,已成为研究的热点之一。本文在介绍离子囚禁理论、表面阱特点以及阱控制方法的基础上,围绕量子位规模化这一根本目的,开展芯片阱中离子的囚禁与输运研究。首先,利用软件对表面阱的电势进行仿真,得到了表面阱的势阱深度和离子高度。然后,通过对阱连接构型(结)的优化,减小了输运过程中离子高度的变化,降低了输运路径上的势垒,使得离子能够平稳和尽量绝热地输运。最后在理论上提出了一种绝热输运方案,该方案不同于常见的非绝热输运,离子的运动态在离子输运过程中几乎不变。这种输运方案抗电压扰动能力强以及激发声子少。此外,即使离子内外态之间存在纠缠也不会破坏离子内态。最后,由于省略了冷却过程,绝热输运花费的时间与非绝热输运基本一致,都是毫秒量级。
【关键词】：离子阱量子计算 可扩展芯片离子阱方法 阱连接构型 绝热输运
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN401