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超导约瑟夫森量子比特中的相干量子调控

作　者: 陈劲丹
导　师: 王伯根；于扬
学　校: 南京大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 超导约瑟夫森结相位量子比特二能级系统免交叉相干动力学 Landau-Zener跃迁 Landau-Zener-stückelber干涉 Rabi振荡射频超导量子相干仪磁通量子比特
分类号: O413
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文报告了我们最近建立在实验基础上的两个理论工作。一个是讲怎样利用三角波脉冲控制一个多免交叉系统的状态。另一个是讲如何运用射频超导量子干涉仪(rf SQUID)中的Rabi振荡提高磁强计的分辨率在第一章中,我们提出了一个研究多免交叉系统的统一的物理模型。它可以用来研究在单个大幅度三角波驱动下多免交叉系统的动力行为。我们的方法可以解释最近报道的在一个三体系统中Landau-Zener-Stiickelberg的干涉图样[Nature Communications 1:51 (2010)]。我们专门研究了免交叉的大小对干涉的影响,并比较了计算得到的干涉图样和数值模拟结果。此外,干涉图样的傅里叶变换可以给出能级结构的信息。在第二章中,我们设计了一个宏观量子相干磁强计,简称为MAQCOM。它以超导量子电路的宏观量子相干性为基础。可以将其看做一个人工的二能级量子系统。我们利用其中的光致能级跃迁来探测磁场。在目前的实验装置水平下,这个方案的磁通分辨率可以达到2.5μΦ0,是欠阻尼直流超导磁场干涉仪的100倍。它的小体积,高分辨率使其在测量量子纳米器件方面具有很大的应用前景。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-6
Acknowledgements  6-11
Contents  11-13
List of Figures  13-14
1 Introduction  14-19
  1.1 Superconducting Phase Qubit  15-17
  1.2 Superconducting Flux Qubit  17-19
2 Landau-Zener-Stuckelberg interference in a multi-anticrossing system  19-34
  2.1 Landau-Zener Transition  21-26
    2.1.1 Quantum Two-level System (TLS) Driven by External Fields  21-23
    2.1.2 Landau-Zener Transition in a Multi-anticrossing System  23-26
  2.2 Landau-Zener-Stiickelberg Interference in a Two-Anticrossings Sys-tem  26-31
  2.3 Extracting the Energy Spectrum using Fourier Transform  31-34
3 Macroscopic Quantum Coherence Magnetometer  34-42
  3.1 Method and Model  36-41
    3.1.1 Typical Circuit of the MAQCOM  36-38
    3.1.2 Rabi Oscillation:Improving Resolution of the MAQCOM  38-40
    3.1.3 Readout Equipment of the MAQCOM  40-41
  3.2 Application of the MAQCOM  41-42
4 Conclusions  42-44
Publications and Preprints  44-45
References  45-50

超导约瑟夫森量子比特中的相干量子调控

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