基于光與物質相互作用的量子信息處理

第1章 緒論
1.1 量子信息處理
1.1.1 量子計算
1.1.2 量子通信
1.1.3 量子測量
1.1.4 量子網絡
1.1.5 量子中繼器
1.1.6 量子信息處理的物理實現(xiàn)
1.2 光與物質的相互作用
1.2.1 自然原子與光子的相互作用
1.2.2 超導人工原子與微波光子的相互作用
第2章 電磁場的量子化
2.1 電磁場的量子化
2.2 單模諧振子和光子數(shù)態(tài)(Foek態(tài))
2.3 相干態(tài)
2.4 電磁場的正交分量算符
2.5 壓縮態(tài)
2.6 多模壓縮態(tài)
2.7 連續(xù)光場的量子態(tài)
2.7.1 三維連續(xù)模量子場
2.7.2 Fock態(tài)光子波包
2.7.3 相干態(tài)光子波句
2.7.4 不同模式的一維波包形式
第3章 原子與電磁場的半經典相互作用
3.1 二能級原子
3.1.1 玻爾原子模型與二能級近似
3.1.2 二能級原子的贗自旋1／2模型表示
3.2 二能級原子與經典電磁場的相互作用
3.2.1 偶極近似和偶極相互作用
3.2.2 單個二能級原子和單模經典場的相互作用
3.2.3 旋波近似(RWA)
第4章 原子與量子化電磁場的相互作用
4.1 量子Rabi模型
4.1.1 旋轉波近似和Jaynes-Cummings模型
4.1.2 非耦合的原子-腔場系統(tǒng)
4.1.3 原子-腔場的耦合系統(tǒng)
4.2 共振條件下的原子一腔場耦合
4.2.1 真空Rabi振蕩
4.2.2 相干場引起的坍縮和恢復
4.3 自由空間原子的自發(fā)輻射
4.4 腔QED系統(tǒng)的不同耦合機制
4.4.1 弱耦合：Purcell效應
4.4.2 強耦合：阻尼Rabi振蕩
4.4.3 超強耦合：量子Rabi模型
第5章 原子與光脈沖的一維相互作用
5.1 量子海森堡-朗之萬方法
5.2 原子的布居數(shù)
5.2.1 再訪原子的自發(fā)輻射
5.2.2 單光子Fock態(tài)波包對應的原子激發(fā)
5.2.3 單光子相干態(tài)波包對應的原子激發(fā)
5.3 關于光子脈沖時間包絡的數(shù)值分析
5.3.1 特例：偶極子模式
5.3.2 脈沖帶寬的影響
5.3.3 阻尼Rabi振蕩
第6章 半腔中基于單個二能級原子的
量子存儲器
6.1 量子存儲器模型
6.1.1 一般光學布洛赫方程
6.1.2 量子存儲器的特征
6.1.3 信息寫入過程：光子吸收
6.1.4 讀出過程：光子再輻射
6.2 time-bin量子比特的量子存儲仿真過程
6.3 物理實現(xiàn)
第7章 量子電路QED系統(tǒng)的基本器件
7.1 基本電路元件
7.2 電路量子化
7.3 超導量子比特
7.4 四結磁通量子比特
第8章 超強耦合的物理實現(xiàn)和實驗進展
8.1 半波長超導共面波導諧振腔
8.2 超導量子比特的制備
8.3 超強耦合的實驗進展
第9章 電路QED中的超快量子計算
9.1 一種通用的磁通量子比特的設計方案
9.1.1 量子比特的勢能
9.1.2 量子比特的動能
9.2 非均勻傳輸線諧振腔
9.2.1 非均勻諧振腔的拉格朗日量
9.2.2 正常模式分解
9.2.3 增強的相位偏置
9.2.4 邊界條件的影響
9.2.5 傳輸線諧振腔的量子化
9.2.6 色散關系
9.3 磁通量子比特-諧振腔的整體系統(tǒng)
9.3.1 量子比特-諧振腔系統(tǒng)的哈密頓量
9.3.2 數(shù)值分析
9.3.3 非均勻的傳輸線諧振腔的特性
9.3.4 整體哈密頓量的數(shù)值模擬
9.4 雙量子比特的超快量子門方案
參考文獻