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随着量子信息科学的发展,量子信息的处理成为了人们在物理学和信息科学研究中的重要课题之一,量子计算作为量子信息处理的重要部分,成为了人们集中关注的焦点。离子阱是被用于各个科学技术领域研究的重要的物理系统,自1995年Criac和Zoller提出离子阱的量子计算方案以来,基于囚禁离子的量子信息处理得到了飞速的发展,并且取得了很大的成绩。通过囚禁离子与光场的相互作用,可以实现的对离子内态和集体振动量子态控制,为实验上进行精确的可控操作提供了可靠的理论基础。基于受激拉曼绝热技术的囚禁离子的量子操作的研究在量子信息科学的发展中有重要的理论和实际意义。本文主要讨论研究了基于离子阱的量子计算方案和利用受激拉曼绝热技术的量子操作。主要包括四个部分: 1.介绍量子计算的理论基础和基本的物理实现、离子阱的理论结构,尤其是对受激拉曼绝热技术的实现过程和囚禁离子与光场的相互作用过程做了详细的介绍。 2.介绍基于囚禁离子的量子计算方案,分别从最初的Criac和Zoller的冷囚禁离子的量子计算和1999年MΦlmer和SΦzensen提出的对离子的外部振动态不敏感,并且在操作过程中对集体振动运动态的变化也不敏感的热离子量子计算方案以及具有较强容错性的几何量子计算三个方面进行介绍,另外,还介绍了另一种,利用受激拉曼绝热技术,基于热运动囚禁离子的几何相位门的实现方案。 3.提出一种,利用四能级的tripod型结构的热囚禁离子,通过受激拉曼绝热技术实现两比特的受控相位门,并且在这个基础上经过连续的操作实现 N比特的Cluster态的量子操作。这两个操作过程在实验操作上比较简单,只通过改变激光的耦合强度和相位,进行演化,这个方案结合了绝热通道和热运动囚禁离子的优势,在实验上具有更大的可行性。 4.提出一个,通过暗态的演化,连续的产生多比特的对称Dicke态的离子阱方案,主要通过对囚禁离子的集体振动纵向模和横向模的利用,代替了腔方案中的双模结构,这个方案主要优点在于一步接一步连续的产生多样的确定的多比特的Dicke态且对实验参数的涨幅不敏感。