摘要
量子计算是一种遵循量子力学规律的新型计算模式。从计算的效率上看，由于量子叠加性的存在，一些已知的量子算法在处理问题时的速度要远快于经典计算。目前已有多种量子系统被用来研究实现量子计算，且不同系统的优缺点不一样。所以综合不同量子系统优点的杂化量子系统引起了广泛关注。众多杂化系统中，由易扩展和易操控的超导量子系统与拥有长退相干时间的金刚石氮空位中心系综（NVE）耦合的系统成为了实现量子信息处理很好的平台。理论研究构建基于非局域NVE的高保真度普适量子逻辑门，对实现基于NVE的大规模普适量子计算具有重要意义。在NVE与超导量子电路杂化的系统中，已有的构建基于非局域NVE的普适量子逻辑门方案要么需要NVE与超导量子电路频率大失谐，要么需要多步量子操作才能完成，这分别增加了操作时间和实验实现难度。本论文旨在寻找步骤少且不需要NVE与超导量子电路频率大失谐的方案来构建速度更快，实验实现更简单的基于非局域NVE的普适量子逻辑门操作。 本研究中，我们在两个NVE分别与两个超导谐振器耦合且超导谐振器通过超导transmon量子比特连接的装置中提出了基于两个非局域的NVE的一步全共振受控相位门构建方案。由于共振是一种快速量子操作，我们的门操作速度要快于已有方案。考虑到实验中得到的可行参数，门操作保真度约为97.8%，已经达到了容错量子计算的阈值。此外，单步操作也让我们的受控相位门实验实现起来更容易。
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