Реализация квантовых вычислений с использованием спинов электронов и ядер в качестве элементной базы
Диссертация
Актуальность работы. Во всем мире ведутся работы по созданию квантовых компьютеров. Перспективы использования квантовых компьютеров в будущем связаны с тем, что они позволят решать задачи, которые не могут быть решены на сегодняшний день на классических компьютерах за приемлемое время. Такими задачами, например, являются сортировка больших массивов данных, разложение больших чисел на множители… Читать ещё >
Список литературы
- Moore G.E. Cramming more components onto integrated circuits / G.E. Moore //Electronics. 1965.-V. 38, № 8.-P. 114−117.
- Wang M. Lithography / M. Wang InTech, 2010. — 656 p.
- Наноматериалы и нанотехнологии / B.M. Анищик, В. Е. Борисенко, С. А. Жданок и др. Минск: Изд. центр БГУ, 2008. — 375 с.
- Wu В. Extreme ultraviolet lithography: A review / В. Wu, A. Kumar // Journal of Vacuum Science and Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 2007. — V. 25, № 6. — P. 1743−1761.
- Glanville J. Focused ion beam technology for integrated circuit modification / J. Glanville // Solid State Technology. 1989. — V. 32, № 5. — P. 270−272.
- Reyntjens S. A review of focused ion beam applications in microsystem technology / S. Reyntjens, R. Puers // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2001. — V. 11, № 4. — P. 287−300.
- Binnig G. Scanning tunneling microscopy / G. Binnig, H. Rohrer // Surface Science. 1983. -V. 126, № 1. — P. 236−244.
- Tersoff J. Theory of the scanning tunneling microscope / J. Tersoff, D.R. Hamann // Physical Review B. 1985. — V. 31, № 2. — P. 805−813.
- Киреев В.Ю. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы / В. Ю. Киреев, А. А. Столяров. М.: Техносфера, 2006. -192 с.
- Неверов В.Н. Физика низкоразмерных систем / В. Н. Неверов, А. Н. Титов. -Екатеринбург: УрГУ, 2008. 240 с.
- Манин Ю.И. Вычислимое и невычислимое / Ю. И. Манин. М.: Сов. Радио, 1980.- 128 с.
- Feynman R. Simulating physics with computers / R. Feynman // Inter. Jour. Theor. Phys. 1982. — V. 21, № 6/7. — P. 46788.
- Benioff P. Quantum-mechanical Hamiltonian models of Turing machines / P. Benioff// Jour. Stat. Phys. 1982. — V. 29, № 3. — P. 515−546.
- Deutsch D. Quantum theory, the Church-Turing principle and the universal quantum computer / D. Deutsch // Proc. Roy. Soc, Lond. 1985. V. A400, № 1818,-P. 97−117.
- Feynman R.P. Quantum mechanical computers / R.P. Feynman // Foundation of Phys. 1986. V. 16, № 6. — P. 507−531.
- Валиев К.А. Квантовые компьютеры: можно ли их сделать «большими»? / К. А. Валиев // УФН. 1999. — Т. 169, № 6. — С. 691−694.
- Нильсен М. Квантовые вычисления и квантовая информация / М. Нильсен, И. Чанг. М.: Мир, 2006. — 824 с.
- Elementary gates for quantum computation / A. Barenco, C.H. Bennett, R. Cleve et al. // Physical Review A. 1995. — V. 52, № 5. p. 3457−3467.
- Quantum computation and spin electronics / D.P. Divincenzo, G. Burkhard, D. Loss, E.V. Sukhorukov // Quantum Mesoscopic Phenomena and Mesoscopic Devices in Microelectronics. 1999. — V. 559. — P. 399−428.
- Knill E. A scheme for efficient quantum computation with linear optics / E. Knill, R. Laflamme, G.J. Milburn // Science. 2001. — V. 409, № 6816. — P. 4652.
- Politi A. Shor’s quantum factoring algorithm on a photonic chip / A. Politi, J.C.F. Matthews, J.L. O’Brien // Nature. 2009. — V. 325, № 5945. — P. 1221.
- Demonstration of an all-optical quantum controlled-NOT gate / J.L. O’Brien, G.J. Pryde, A.G. White et al. // Nature. 2003. — V. 426, № 6964. — P. 264 267.
- Experimental demonstration of five-photon entanglement and open-destination teleportation / Z. Zhao, Y.A. Chen, A.N. Zhang et al. // Nature. 2004. — V. 430, № 6995.-P. 54−58.
- Sanders B. Single photons on demand / B. Sanders, J. Vuckovic, P. Grangier // Europhysics News. 2005. — V. 36, № 2. — P. 56−58.
- Shields A.J. Semiconductor quantum light sources / A.J. Shields // Nature Photonics. 2007. — V. 1, № 4. — P. 215−223.
- Hadfield R.H. Single-photon detectors for optical quantum information applications / R.H. Hadfield // Nature Photonics. 2009. — V. 3, № 12. — P. 696−705.
- Lukin M.D. Colloquium: Trapping and manipulating photon states in atomic ensembles / M.D. Lukin // Reviews of Modern Physics. 2003. — V. 75, № 2. -P. 457−472.
- Experimental demonstration of quantum memory for light / B. Julsgaard, J. Sherson, J.I. Cirac et al. // Nature. 2004. — V. 432, № 7016. — P. 482−486.
- Photon-echo quantum memory in solid state systems / W. Tittel, M. Afzelius, T. Chaneliere et al. // Laser Photonics Reviews. 2010. — V. 4, № 2. — P. 244−267.
- Cirac J.I. Quantum computations with cold trapped ions / J.I. Cirac, P. Zoller // Physical Review Letters. 1995. — V. 74, № 20. — P. 4091−4094.
- Demonstration of a fundamental quantum logic gate / C. Monroe, D.M. Meekhof, B.E. King et al. // Physical Review Letters. 1995. — V. 75, № 25. -P. 4714−4717.
- Paul W. Electromagnetic traps for charged and neutral particles / W. Paul // Rev. Mod. Phys. 1990. — V. 62, № 3. — P. 531−540.
- Тамм И.Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм. М.: Наука, 1989. -504 с.
- Ionic crystals in a linear Paul trap / M.G. Raizen, J.M. Gilligan, J.C. Bergquist et al. // Physical Review. 1992. — V. A45, № 9. — P. 6493−6501.
- Чу С. Развитие методов охлаждения и пленения атомов с помощью лазерного света. Информация Нобелевского комитета / С. Чу, К.Н. Коэн-Тануджи, У. Д. Филипс // УФН. 1999. — Т. 169, № 3. — С. 271−273.
- Балыкин В.И. Охлаждение атомов давлением лазерного излучения / В. И. Балыкин, B.C. Летохов, В. Г. Миногин // УФН. 1985. — Т. 147, № 1. — С. 117−156.
- Wineland D.J. Laser cooling of atoms / D.J. Wineland, W.M. Itano // Physical Review. 1979. — V. A20, № 4. — P. 1521−1540.
- Филипс У.Д. Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов / У. Д. Филипс // УФН. 1999. — Т. 169, № 3. — С. 305−322.
- Optical-sideband cooling of visible atom cloud confined in parabolic well / W. Neuhauser, M. Hohenstatt, P. Toschek, H. Dehmelt // Physical Review Letters. -1978. V. 41, № 4. — P. 233−236.
- Resolved-sideband cooling of a micromechanical oscillator / A. Schliesser, R. Riviere, G. Anetsberger et al. // Nature Physics. 2008. — V. 4, № 5. — P. 415— 419.
- Чу С. Управление нейтральными частицами / С. Чу // УФН. 1999. — Т. 169, № 3.- С. 274−291.
- Коэн-Тануджи К. Н. Управление атомами с помощью фотонов / К.Н. Коэн-Тануджи // УФН. 1999. — Т. 169, № 3, — С. 292−304.
- James D.F.V. Quantum dynamics of cold trapped ions with application to quantum computation / D.F.V. James // Appl. Phys. 1998. — V. B66, № 2. — P. 181−190.
- The Los Alamos trapped ion quantum computer experiment / R.J. Hughes, D.F.V. James, J.J. Gomez et al. // Fortschr. Phys. 1998. — V. 46, № 4−5. — P. 329−361.
- Deterministic quantum teleportation with atoms / M. Riebe, H. Haffner, C.F. Roos et al. // Nature. 2004. — V. 429, № 6993. — P. 734−737.
- Deterministic quantum teleportation of atomic qubits / M.D. Barrett, J. Chiaverini, T. Schaetz et al. // Nature. 2004. — V. 429, № 6993. — P. 737−739.
- Realization of quantum error correction / J. Chiaverini, D. Leibfried, T. Schaetz et al. // Nature. 2004. — V. 432, № 7017. — P. 602−605.
- Quantum information processing with trapped Ca+ ions / S. Guide, H. Haffner, M. Riebe et al. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2003. — V. 361, № 1808.-P. 1363−1374.
- Implementation of the semiclassical quantum Fourier transform in a scalable system / J. Chiaverini, J. Britton, D. Leibfried et al. // Science. 2005. — V. 308, № 5724. -P. 997−1000.
- Surface-electrode architecture for ion-trap quantum information processing / J. Chiaverini, R.B. Blakestad, J. Britton et al. // Quantum Information and Computation. 2005. — V. 5, № 6. — P. 419−439.
- Ion trap in a semiconductor chip / D. Stick, W.K. Hensinger, S. Olmschenk et al. // Nature Physics. 2005. — V. 2, № 1. — P. 36−39.
- Kane B.E. A silicon-based nuclear spin quantum computer / B.E. Kane // Nature. 1998. — V. 393, № 6681. — P. 133−137.
- Kessel' A.R. Multiqubit spin / A.R. Kessel', V.L. Ermakov // JETP Letters. -1999.-V. 70, № l.-P. 61−65.
- Jones J.A. Implementation of a quantum algorithm on a nuclear magnetic resonance quantum computer / J.A. Jones, M. Mosca // Journal of Chemical Physics.- 1998.-V. 109, № 5.-P. 1648−1653.
- Jones J.A. Implementation of a quantum search algorithm on a quantum computer / J.A. Jones, M. Mosca, R.H. Hansen // Nature. 1998. — V. 393, № 6683.-P. 344−346.
- Nielsen M.A. Complete quantum teleportation using nuclear magnetic resonance / M.A. Nielsen, E. Knill, R. Laflamme // Nature. 1998. — V. 396, № 6706. — P. 52−55.
- Experimental Quantum Error Correction / D.G. Cory, M.D. Price, W. Maas et al.//Physical Review Letters. 1998.-V. 81, № 10.-P. 2152−2155.
- Experimental realization of Shor’s quantum factoring algorithm using nuclear magnetic resonance / L.M.K. Vandersypen, M. Steffen, G. Breyta et al. // Nature. 2001. — V. 414, № 6866. — P. 883 — 887.
- Universal dynamical decoupling of a single solid-state spin from a spin bath / G. De Lange, Z.H. Wang, D. Riste et al. // Science. 2010. — V. 330, № 6000. — P. 60−63.
- Ryan C.A. Robust decoupling techniques to extend quantum coherence in diamond / C.A. Ryan, J.S. Hodges, D.G. Cory // Physical Review Letters. -2010. V. 105, № 20. — P. 200 402.
- Wrachtrup J. Processing quantum information in diamond / J. Wrachtrup, F. Jelezko // Journal of Physics: Condensed Matter. 2006. — V. 18, № 21. — P. 807−824.
- Wrachtrup J. Quantum computation using the С nuclear spins near the single NV defect center in diamond / J. Wrachtrup, S.Y. Kilin, A.P. Nizovtsev // Optics and Spectroscopy. 2001. — V. 91, № 3. p. 42937.
- Stoneham A.M. Optically-driven silicon-based quantum gates with potential for high temperature operation / A.M. Stoneham, A.J. Fisher, P.T. Greenland // Journal of Physics: Condensed Matter. 2003. — V. 15, № 27. — P. 447−451.
- Stoneham M. The quantum in your materials world / M. Stoneham // Materials Today. 2008. — V. 11, № 9. — P. 32−36.
- Ohlsson N. Quantum computer hardware based on rare-earth-ion-doped inorganic crystals / N. Ohlsson, R.K. Mohan, S. Kroll // Optics Communications. 2002. — V. 201, № 1−3. p. 71−77.
- Initial experiments concerning quantum information processing in rare-earth-ion doped crystals / M. Nilsson, L. Rippe, N. Ohlsson et al. // Physica Scripta. -2002.-V. 102, № i.p. 178−185.
- Experimental demonstration of efficient and selective population transfer and qubit distillation in a rare-earth-ion-doped crystal / L. Rippe, M. Nilsson, S. Kroll et al. // Physical Review A. 2005. — V. 71, № 6. — P. 62 328.
- Кубиты на основе спектрально выделенных групп ионов Рг3+ в кристалле LaF3 / Р. А. Ахмеджанов, А. А. Бондарцев, JI.A. Гущин и др. // Письма в ЖЭТФ. 2011. — Т. 94, № 12. — С. 945−950.
- Molecular prototypes for spin-based CNOT and SWAP quantum gates / F. Luis, A. Repolles, M.J. Martinez-Perez et al. // Physical Review Letters. 2011. — V. 107, № 11.-P. 117 203.
- Shakurov G.S. High-frequency tunable EPR spectroscopy of Cr3+ in synthetic forsterite / G.S. Shakurov, V.F. Tarasov // Applied Magnetic Resonance. 2001. -V. 21, № 3.-P. 597−605.
- Salikhov K.M. Entangled electron spin states at work in spin dependent molecular processes / K.M. Salikhov // Proceedings of SPIE. 2005. — V. 5833. -P. 52−61.
- Salikhov K.M. Quantum teleportation across a biological membrane by means of correlated spin pair dynamics in photosynthetic reaction centers / K.M. Salikhov, J.H. Golbeck, D. Stehlik // Applied Magnetic Resonance. 2007. — V. 31, № l.-P. 237−252.
- Kandrashkin Yu.E. Numerical simulation of quantum teleportation across biological membrane in photosynthetic reaction centers / Yu.E. Kandrashkin, K.M. Salikhov // Applied Magnetic Resonance. 2010. — V. 37, № 1. — P. 549 566.
- Mehring M. Entanglement between an electron and a nuclear spin ½ / M. Mehring, J. Mende, W. Scherer // Physical Review Letters. 2003. — V. 90, № 15.-P. 153 001.
- Repetitive readout of a single electronic spin via quantum logic with nuclear spin ancillae / L. Jiang, J.S. Hodges, J.R. Maze et al. // Science. 2009. — V. 326, № 5950.-P. 267−272.
- Cory D.G. Nuclear magnetic resonance spectroscopy: an experimentally accessible paradigm for quantum computing / D.G. Cory, M.D. Price, T.F. Havel // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1998. — V. 120, № 1−2. — P. 82 101.
- Quantum simulations on a quantum computer / S. Somaroo, C.H. Tseng, T.F. Havel et al. // Physical Review Letters. 1999. — V. 82, № 26. — P. 5381 — 5384.
- Deutsch D. Rapid solution of problems by quantum computation / D. Deutsch, R. Jozsa // Journal of Magnetic Resonance. 1992. — V. 439, № 1907. — P. 553 558.
- Construction and implementation of NMR quantum logic gates for two spin systems / M.D. Price, S.S. Somaroo, C.H. Tseng et al. // Journal of Magnetic Resonance. 1999. — V. 140, № 2. — P. 371−387.