基于金刚石固态自旋体系的量子模拟实验研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第14-40页 |
| 1.1 量子计算简介 | 第14-28页 |
| 1.1.1 量子比特 | 第15-18页 |
| 1.1.2 量子逻辑门 | 第18-21页 |
| 1.1.3 量子态的测量 | 第21-23页 |
| 1.1.4 密度算符表示 | 第23-24页 |
| 1.1.5 量子计算的优与劣 | 第24-28页 |
| 1.2 量子模拟的基本概念 | 第28-33页 |
| 1.2.1 量子模拟的定义 | 第29-30页 |
| 1.2.2 数字量子模拟 | 第30-32页 |
| 1.2.3 类比量子模拟 | 第32-33页 |
| 1.3 量子模拟的当前进展 | 第33-37页 |
| 1.3.1 冷原子体系 | 第33-35页 |
| 1.3.2 离子阱体系 | 第35页 |
| 1.3.3 超导体系 | 第35-36页 |
| 1.3.4 光子体系 | 第36页 |
| 1.3.5 自旋体系 | 第36-37页 |
| 1.4 本文结构 | 第37-40页 |
| 第2章 金刚石氮-空位色心自旋体系 | 第40-56页 |
| 2.1 金刚石NV色心的特性 | 第40-45页 |
| 2.1.1 NV色心的组成 | 第40-41页 |
| 2.1.2 能级结构 | 第41-44页 |
| 2.1.3 动态过程 | 第44-45页 |
| 2.2 NV色心用于量子信息领域 | 第45-52页 |
| 2.2.1 初始化和读出 | 第45-47页 |
| 2.2.2 量子操控 | 第47-49页 |
| 2.2.3 弛豫过程 | 第49-50页 |
| 2.2.4 可扩展性 | 第50-52页 |
| 2.3 光探测磁共振实验平台 | 第52-56页 |
| 第3章 数字量子模拟的实验实现:反事实计算 | 第56-78页 |
| 3.1 研究背景 | 第56-58页 |
| 3.2 广义反事实计算 | 第58-60页 |
| 3.3 数字量子模拟过程与结果 | 第60-74页 |
| 3.3.1 量子线路图 | 第60-63页 |
| 3.3.2 实验过程与结果 | 第63-70页 |
| 3.3.3 误差分析 | 第70-74页 |
| 3.4 反事实成像 | 第74-75页 |
| 3.5 小结 | 第75-78页 |
| 第4章 类比量子模拟的实验实现:拓扑相变 | 第78-94页 |
| 4.1 研究背景 | 第78-79页 |
| 4.2 拓扑系统 | 第79-82页 |
| 4.3 类比量子模拟过程与结果 | 第82-92页 |
| 4.3.1 对NV系统哈密顿量的调控 | 第82-86页 |
| 4.3.2 初态制备与末态读出 | 第86-88页 |
| 4.3.3 实验过程与结果 | 第88-91页 |
| 4.3.4 数值计算与误差分析 | 第91-92页 |
| 4.4 小结 | 第92-94页 |
| 第5章 朝向大规模量子模拟 | 第94-124页 |
| 5.1 金刚石体外自旋用作量子模拟的资源 | 第94-96页 |
| 5.2 NV色心与体外单电子自旋的耦合 | 第96-102页 |
| 5.2.1 NV色心测磁信号的基本原理 | 第96-97页 |
| 5.2.2 DNA在金刚石表面均匀分散 | 第97-99页 |
| 5.2.3 单个电子自旋的检测 | 第99-102页 |
| 5.3 体外多电子自旋的高效检测 | 第102-123页 |
| 5.3.1 当前检测方法的局限性 | 第103-104页 |
| 5.3.2 纳米尺度零场顺磁共振方法 | 第104-112页 |
| 5.3.3 实验验证 | 第112-121页 |
| 5.3.4 零场方法与非零场方法的对比 | 第121-123页 |
| 5.4 小结 | 第123-124页 |
| 第6章 总结与展望 | 第124-126页 |
| 参考文献 | 第126-146页 |
| 致谢 | 第146-148页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 | 第148-149页 |
