摘要: 量子信息学是一门新兴的学科，近年来引起很多科学家的极大关注，目前在理论和实验上已经取得很大的进展。完成量子信息处理任务需要利用量子逻辑门对编码后的量子态进行幺正操作，因此量子逻辑门是实现量子计算机的关键。纠缠在量子信息科学中同样发... 展开 量子信息学是一门新兴的学科，近年来引起很多科学家的极大关注，目前在理论和实验上已经取得很大的进展。完成量子信息处理任务需要利用量子逻辑门对编码后的量子态进行幺正操作，因此量子逻辑门是实现量子计算机的关键。纠缠在量子信息科学中同样发挥着非常重要的作用，是实现量子信息处理的基本资源，例如:量子隐形传送、量子密集编码以及量子密钥分配等。GHZ态是一类普通的多粒子纠缠态，在制备的过程中受到噪声的干扰会产生退相干导致它的纠缠度下降。为了保护普通GHZ态，科学家提出一类新型的纠缠态—级联GHZ态。目前有许多系统可以实现量子纠缠态和量子逻辑门，如腔量子电动力学(腔-QED)系统，线性光学系统，金刚石氮空穴中心等。 本文中，基于腔的输入输出过程分别完成了多比特受控相位翻转门和级联GHZ态的制备。首先在纠缠门的辅助下，我们提出了多目标量子比特受控相位翻转门的制备方案。借助于编码在无消相干子空间中的两个相同原子和单光子之间的选择定则，纠缠门的制备方案被实现。这些操作都是在无消相干子空间内完成，所以该方案避免了环境噪声引起的整体退相位。因为该方案在中度耦合的条件下就能实现，所以大幅度的降低了实验的复杂程度。其次，在Bell态、GHZ态以及多个两比特控制非门的辅助下，我们实现级联GHZ态的制备方案。该纠缠态不仅保留了普通GHZ态的优点，而且在噪声环境中更加鲁棒。在讨论部分，文章分析了腔衰减对级联GHZ态的保真度的影响。 收起