幾何量子計算和自旋電子學.pdf

1、近來量子計算的研究逐漸成了一個熱門課題。任何量子計算都要解決量子計算面臨的容錯、量子門的退相干以及如何制備高信度的量子門等問題。最近一些文獻提出單純用幾何相來實現(xiàn)各種量子門的幾何量子計算方案，其基本思路是考慮到僅與幾何相的立體角有關的幾何相位不依賴于演化的速率，所以期望用幾何相構造的量子門是高信度的量子門，而高信度的量子門的實現(xiàn)對提高量子計算容錯性能的價值是勿庸置疑的。 然而，學術界對幾何相量子門是否真具有特殊的抗?jié)q落能力，目前

2、仍存在很大的爭議。有研究表明，相對于Berry動力學相，幾何相的失真小于動力學相的失真。其結果顯示相對于絕熱動力學相，Berry幾何相對漲落不敏感。而對取消了絕熱近似的非絕熱量子計算方案，也有文獻認為非絕熱的A-A幾何相并無特殊的抗?jié)q落能力。 本論文不討論量子門的糾錯、退相干等棘手問題，著重研究幾何量子門的抵抗外場隨機漲落的能力。用控制外場的隨機漲落研究幾何量子門的信度問題的數(shù)值結果表明，相對于對應的動力學相，無論Berry相或

3、A-A幾何相位相均無抗?jié)q落優(yōu)勢。此結果質疑單純消除動力學相位實現(xiàn)幾何量子計算的價值，而Berry位相(幾何相位，動力學相位)的抗?jié)q落能力要遠強于AA位相，可視為由絕熱近似導致這種差別。此外本文還驗證了利用正交態(tài)方案構造的量子門具有很強的抗?jié)q落能力。 最后，本文還就自旋電子學領域的一些問題做了相關探討。自旋電子學是一門磁學和微電子學相交叉的新興學科，是當前凝聚態(tài)物理的熱點領域之一。本文主要分析在考慮雜質散射的情況下，求解具有Ras