高保真度量子门的物理实现是量子计算和量子通信的关键技术之一。根据电路量子声动力学和量子电动力学，提出了由两个具有较长相干时间的超导transmon qubit和一个具有高机械品质因数的薄膜体声波谐振器组成的量子门方案，体声波谐振器起到类似微波光子通道的作用，使两个transmon qubit之间实现量子态交互。该文先用Butterworth van Dyke模型分析体声波谐振器在方案中的等效电路，构建系统的量子化哈密顿量，再用二能级原子 声子混合量子态形式编码系统的量子态，通过调节外磁场来调控系统的输入态，系统的输出态可通过测量模块得到。在Jaynes Cummings模型下，该系统能完成具有高保真度的量子相位交换(iSWAP)门操作。

应用李雅普诺夫控制理论,对含约瑟夫森结电荷量子比特系统的状态实施了有效调控。 数值仿真表明:对超导电荷量子比特系统,采用基于偏差的李雅普诺夫控制方法,不管是 间接还是直接调控形式,选取适当的控制幅度可以达到对量子系统的调控目的;并 且增大控制幅度,得到的控制函数曲线更平滑,完成控制任务需要的时间越短。这种控制方法 避免了传统控制方法所需要的复杂的迭代计算,可以确保量子系统的稳定。因此,李 雅普诺夫方法是一种具有一定实用意义的调控方法。

基于耦合超导量子比特系统模型下,在非马尔科夫环境中利用共生纠缠的方法分析了耦合系统纠缠的产生及其动力学的演化。研究了不同初始纠缠态下的纠缠猝死(ESD)和纠缠再生(ESB)现象;主要分析了系统耦合强度、库的截止频率与系统的振荡频率间的比值、温度和约瑟夫森能级差对纠缠演化的影响。结果表明:系统纠缠取决于初始纠缠态和系统的耦合强度J,并且通过调节以上非马尔科夫环境的相干参数可以延长解纠缠时间来确保量子计算过程中的应用和量子信息的实现。

高度纠缠的簇态是一种常见的测量基的量子计算的资源。 提出了基于约瑟夫森比特的簇态实现方案。方案简单且易于操作, 每个量子比特是通过包括一个超导岛和一个库伯对盒来实现的,任意两个约瑟夫森结量子比特可以通过一个对称的直流射频 超导干涉仪相互耦合。通过调节每个实现量子比特的门电压,来设定合适的初态,通过调节系统内相应的参量从而实现 一个一个环路的耦合作用,以实现簇态。经过理论推导,方案简便易操作。在现在的技术条件下,方案完全可行。