郑文强[1]2015年在《基于核自旋系统的量子信息保护》文中研究表明量子力学无疑掀起了物理学的一阵暴风,其与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱。对于这样一种异于经典世界感观的理论,人们在不断揭示其神秘面纱的同时,自然也渴望它能够为人类社会的文明来带一场全新的革命。当人们将数学,信息科学,计算机科学,以及材料科学融合进量子力学这块大基石时,一座雄伟夺目的科学大厦呼之欲出。量子信息和量子计算是它的两个组成部分。首先,量子信息拥有巨大的存储能力,这是经典信息完全无法企及的。不仅如此,量子信息具有诸如纠缠,不可克隆性,测量塌缩等异于经典信息的特性,正是这些特性未来将有可能改变我们信息的存储、通讯及处理的方式。基于量子系统这个新的信息载体,量子计算科学快速发展,一些量子算法相比于经典版本,显示出了更高的计算效率,有时甚至达到了指数加速。量子信息和量子计算的美好愿景正在被科学家们一点点描绘出来,在这个过程中,人们对量子系统的操控技术也得到了飞速发展,相信这段量子力学应用快速扩散、量子调控技术迅猛发展的时期,必将是科学史上炫丽的一页。然而,在通往量子世界的道路上布满荆棘,其中最大的阻碍就是退相干效应对量子信息的影响。退相干效应会破坏量子系统的相干特性,因而抑制退相干成为一个备受关注的热门课题。为此科学家们提出了多种抑制退相干的方法,有的是主动对系统施加作用,有的是利用系统自身对称性质的,归根结底,都是在寻找或者构造需要的不变子空间。其中,量子纠错以及基于量子纠错码发展起来的容错量子计算理论为未来的大规模量子计算线路提供了基本框架。但在这样的框架下,要实现普适量子计算,必须引入一类被称为“魔态”的特殊量子态作为辅助。高可信度量子计算要求魔态具有极高的纯度,这使得魔态提纯成为一个重要的研究方向。目前,多种物理系统都是量子计算机实现的潜在载体,其中,核磁共振体系由于其发展多年的控制技术以及较好的退相干时间,在量子计算和量子模拟领域始终处于领跑位置。大量的量子算法和量子模拟方案在核磁共振上得到了演示,核磁共振中运用的许多控制思想都被移植至诸如离子阱、超导等其他平台。尽管传统液体核磁共振体系在扩展性上存在瓶颈,但其目前仍是许多量子算法演示的很好平台。此外,随着固态核磁技术的发展以及核自旋与电子自旋操控的结合,核自旋操控正在步入一个新的阶段。基于以上背景,本论文基于核磁共振体系,围绕量子信息保护以及普适容错量子计算课题,总结并介绍本人攻读博士学位期间的研究工作,主要内容有：(1).前两章是论文大背景的介绍,包括量子信息科学,以及核磁共振体系量子计算实现。(2).第三章围绕量子信息保护课题。介绍了量子Zeno效应,动力学去耦,以及量子纠错这三种量子信息保护方式,利用不变子空间理论解释了它们抑制退相干效应和错误的基本原理。(3).第四章介绍了本人在基于动力学的量子Zeno效应方面的研究工作。与传统基于投影测量的量子Zeno效应不同,动力学形式的量子Zeno效应给出了更丰富的现象——临界测量时间现象,这也启示我们去思考投影测量假设的动力学解释。基于原子核之间的纠缠,我们在核磁共振体系中完成了动力学形式量子Zeno效应的实验观测,并描述了临界测量时间的实验现象。此外,我们还实验演示了如何利用这种形式的Zeno效应保护纠缠态。(4).第五章主要介绍本人在利用量子Zeno效应保护未知量子态方面的研究工作。基于一种量子Zeno效应的类似现象——“算符量子Zeno效应”,我们提出了利用2个辅助比特保护n比特系统未知态的普适方案。相比于传统利用纠错码稳定子测量实现Zeno效应对未知量子态保护的方法,我们的方案需要更少的辅助比特,并且编码无需纠缠操作。(5).第六章普适容错量子计算理论进行了介绍,并从中引出魔态提纯的概念和一般方法。(6).第七章介绍了本人在魔态提纯课题的研究工作,介绍了我们提出的杂化魔态提纯思想。我们将4比特H型魔态提纯方案和5比特T型魔态提纯方案相连接,通过优化提纯效率,提出了新的杂化提纯方案。一方面该方案整合了目前发现的所有可提纯区域,将T型魔态的可提纯区域扩展至稳定子八面体的边界上；另一方面该可以极大减小比特数资源的消耗。(7).最后一章是本人的总结和展望。
郝亮[2]2010年在《量子搜索算法的应用及其核磁共振实验研究》文中认为量子信息是结合量子力学、信息科学、计算机科学等多学科的交叉学科,具有重要的科学意义和战略意义。近二十年来,量子计算与量子通信在理论与实验方面取得了飞速发展。量子搜索算法作为量子计算的重要算法之一,能够以经典算法无法匹敌的速度将搜索目标锁定,在安全领域和量子通信领域中有着广泛的应用。核磁共振作为实现量子计算的重要方案之一,具有退相干时间长,运算控制简单,样品制备容易等优点,是到目前为止演示量子算法比特数最多的实验系统。同时,核磁共振量子计算也为其它量子计算实现方案提供了重要参考和宝贵经验。本论文围绕核磁共振量子计算开展了以下几个方面的研究:在核磁共振有效纯态初始化方面,我们提出了两种初始化有效纯态的叠加标记方案,找到了适用于包含任意比特数系统的幺正变换,设计了相应的可转化为脉冲序列的量子线路,并在两比特核磁共振系统中实现了第一种方案。此外我们还通过三比特核磁共振模拟对这两种方案进行了验证。在量子算法的应用方面,我们提出了基于两比特Grover搜索算法的四态量子秘密共享方案,分析了现有十六态方案的漏洞给出了相应的改进方法,并将我们的方案在核磁共振系统中予以实现。通过对未知单比特量子态机密放大方案的研究,我们给出了相应的核磁共振实现方案。实验结果与理论值吻合。基于现有的对偶定点量子搜索算法,我们给出了相应的核磁共振演示方案,并通过三比特量子模拟器对其搜索过程进行了验证。此外,我们还提出了对偶定点量子搜索算法的改进型方案,提高了现有方案的搜索效率。在量子控制方面,我们给出了?-型三能级原子模型的动力学解耦操作集。通过理论分析,我们证明了这些动力学解耦操作在理想极限条件可以将消相干效应完全抑制。通过数值模拟,我们证实了动力学解耦方法在有限脉宽条件下依然可以将消相干效应有效抑制。最后我们构造了该解耦操作集的核磁共振脉冲序列方案。
肖丽[3]2000年在《基于核磁共振的量子计算和量子信息传递》文中提出量子信息科学是将量子力学应用于信息科学而产生的一个新兴的领域。近二十年来，人们利用量子力学的一些奇妙特性，如纠缠性，叠加性，不可克隆性等在计算和信息传递上突破了经典信息的限制。这些将成为推动这一领域继续发展的动力。现在，量子信息处理已经成为人们研究的热点，是量子物理学的前沿课题。在如何建造实用的量子计算机方面人们正在作出努力。在量子信息处理的众多实验方案中，NMR是发展最快的。液态NMR技术在做少量子位计算机方面远远领先于其它方法。因此本文以液态NMR量子计算机为研究课题，主要完成了以下几项工作：1)利用NMR中射频脉冲序列，构造三量子位的一些逻辑门，如Controlled-Controlled phase shift gate。在NMR模拟机上实现了三量子Grover搜寻算法。2)在制备有效纯态的基础上，又用脉冲序列制备出有效EPR态。并在NMR谱仪中演示了EPR态的量子关联—一种没有经典对应的纯量子效应。证明了NMR量子计算机可以用来演示量子力学效应。3)利用Swap变换和量子超密编码实现了没有直接相互作用的自旋间的信息传送，并可扩展到多量子位的情况。4)评价了当前液态NMR量子计算机在扩展至多量子位的过程中可能遇到的困难及可能的解决方案。
朱晶[4]2009年在《核磁共振量子计算中的实验技术》文中研究指明量子计算研究的根本目标是建造基于量子力学原理,能在许多复杂计算问题上大大超越经典计算机性能的新型计算机。作为经典计算方式的继承,量子计算能有效处理一类计算问题,这些问题在经典计算科学中具有相当计算复杂度甚至无法完成,比如大数的质因数分解。量子计算机的实验实现需要对脆弱的量子体系进行初始化,相干控制和操作以及读出。要建立一种能够满足各方面要求的量子计算机是非常困难的。相比较而言,核磁共振是当前技术上最为成熟的量子计算实验手段之一。利用成熟的传统磁共振技术,人们完成了初态制备、量子逻辑门操作,实现了12量子比特的相干调控(迄今最大数量的量子比特操控),大量的量子算法也已在低量子位水平上得到了验证。这些实验验证了量子计算的可行性,给予了人们研究量子计算机的极大信心。在本文中,我们从核磁共振量子计算技术开始,说明了如何利用NMR体系来完成量子计算任务,并详细介绍了NMR核磁共振实验中的强调制脉冲技术。通过使用强调制脉冲和梯度场脉冲等技术,我们完成了一些实验:实验观测了混态几何相(Uhlmann相和Sjo¨qvist相),并把它们统一到同一个框架中,这是Uhlmann几何相的首次实验观测。此外,还实验观测了拓扑相,它和SO(3)的双连通性质有着直接的关系。这些相位的实验观测,能对几何相和拓扑相量子计算的发展,起到推动的作用。我们还实现了DJ算法的单向量子计算,这个是液体核磁共振体系中单向量子算法的第一次实验实现,而且是在一个与线性4量子比特图态不同的图态上实现的。通过这里运用到的系综量子计算技术,我们发现在这个实验中不需要用到主动的前反馈,实验的计算结果依然是确定和正确的。这个独特和有趣的特点避免了主动反馈实现的技术难度。最后,我们讨论了液晶体系中的量子计算实验技术,并研究了各种赝纯态的制备方法。通过我们的工作,找到了一个新的简单易行的方法来实现赝纯态的制备,并通过了实验的检验。这些实验工作为我们最终实现量子计算积累了丰富的实际经验,从液体和液晶中发展起来的量子态相干控制技术将来可能被用到固体量子计算中,或者其它量子体系,甚至是可扩展的量子计算机实现中。
张汛[5]2006年在《基于双模波导中光场横向模式的量子纠缠的经典模拟》文中认为量子纠缠是量子力学中最基本也是最独特的性质之一,由于它是实现量子计算和量子隐形传态的关键,在国际上得到了广泛关注和深入研究。 本文首先介绍了以量子计算为代表的量子信息学,量子纠缠的基本性质以及量子纠缠在量子信息学中的重要性。然后介绍了一种基于双模波导中光场横向模式的量子计算方案,该方案将波导中光场的横向模式编码为量子比特,并基于非线性光学实现了控制非门。在此基础上,本文提出了一种利用光场横向模式实现量子纠缠的经典模拟的思想,利用控制非门或线性光学器件实现的模式纠缠态作为量子纠缠态的经典模拟,并对这种模式纠缠态的性质进行了研究。这篇论文主要的工作如下: 首先,利用有限差分光束传播方法(FD-BPM)对基于非线性光学实现模式纠缠态的方案进行计算机模拟,通过基于Bell不等式的相关测量,得到模式纠缠态中两个场的相关函数,这个相关函数能够对Bell不等式产生破坏,证明模式纠缠态中的两个光场之间存在一种非局域的关联,可以作为量子纠缠态的经典模拟。进一步,本文建立了一个由随机相位差标定的系综模型来对模式纠缠态进行描述。 然后本文提出一种全新的基于线性光学的方案来实现两个光场的模式纠缠态。对这个方案进行的计算机模拟结果表明,这种模式纠缠态可以产生和量子纠缠态完全类似的相关函数,同样能够对Bell不等式产生破坏。这种方案更清晰地说明随机相位系综能够对模式纠缠态所显示的非局域性质进行准确的刻画,非局域性质很有可能就来源于这种随机相位机制。 接下来对线性光学方案进行推广,利用三个光场实现三粒子GHZ态的经典模拟。由GHZ定理可知,三粒子的完全关联可以给出量子纠缠存在的非统计判据,这种判据比基于统计性质的Bell不等式更为可靠。进一步的计算机模拟结果显示三个经典光场实现的模式纠缠态的相关函数与量子GHZ态完全类似,并且得到了模式纠缠态中非局域关联的非统计判据。这进一步证明了利用波导中横向模式来实现量子纠缠的可行性。 本文提出的实现量子纠缠的经典模拟方案在现有的实验条件下是完全可以实现的,因此我们进行了一些实验方面的工作,为进一步的实验验证作准备。文章的结尾给出了讨论和总结。
吴楠, 宋方敏, LIXiang-Dong[6]2016年在《通用量子计算机:理论、组成与实现》文中研究表明通用量子计算机是指可以在不改变量子计算机物理组成和基本体系结构的条件下针对所有可计算问题进行量子计算及其它量子信息处理的设备.通用量子计算机的研究和制造具有重要的理论和实际意义.要达成制造通用量子计算机的目标,需要在底层量子物理设备、量子计算机体系结构、量子资源调度和上层量子程序设计语言、量子算法及量子应用软件等多方面进行努力.文中结合国内外在上述各方面研究的最新进展以及作者自身的研究结果,从计算机系统的角度为通用量子计算机的研究和制造绘制一幅蓝图,并详细阐述了其中的困难与努力方向.
姚淅伟[7]2008年在《子空间量子计算的核磁共振实验研究》文中研究说明本文的内容是关于核磁共振量子计算。量子计算是量子力学和计算机信息科学之间的新兴交叉学科,近20年来得到了快速的发展。与传统的计算机相比,基于量子力学理论的量子计算机呈现出新的特性及随之而来的优势。随着计算机处理器的微型化趋势,芯片中的逻辑门尺寸正在接近原子尺寸,空间尺度越小,量子效应越明显。目前的理论和实验都已经显示,量子效应能被控制利用并带来通讯和计算的新模式,在某些情况下比经典情形更具有优势,信息通过物理的方法储存、传输和处理,因此,信息的产生、处理和提取实际上是一个物理的过程,信息的研究应该和相关过程的物理规律相联系。信息作为物理中一个基本概念的重要意义正在被发掘,量子信息和计算的理论把这种探索置于坚实的基础之上,并引出一些关于自然世界深刻的思考,推动产生出令人激动的自然新图景。量子密码术,量子隐形传态,量子纠错,量子计算等应用的共同点是都把量子态的叠加和纠缠等量子特性作为信息处理的基础.量子算法的出现说明了建造量子计算机的实际意义,与经典计算机相比,处理量子信息的量子计算机能更有效地计算一些有重要意义的特殊问题。日前研究者们已经使用线性离子阱,光学系统,液体核磁共振等方法建造了少量子位数的演示性量子计算机.由于要操作和控制的量子体系在实验环境中的脆弱性,使得建造更多量子位的量子计算机非常困难。从现有的实验情况看,液体核磁共振(Nuclear MagnetiC Resonance,NMR)技术是目前最成功的量子信息处理手段之一,它为量子信息的研究提供了一个有效的测试平台。该领域研究过程中积累的丰富量子相干控制技术和研究成果,不仅为下一代的量子信息处理平台的发展提供可借鉴的经验,同时也增进了人们对量子信息科学的理解。在丰富的量子信息研究内容中,有一类研究如何利用大的量子系统中包含的维数较低的子空间进行量子信息处理的问题。这类嵌入式的子空间量子信息处理方式对研究核磁共振Berry相位、容错避错量子计算、无噪声量子信息存储以及简化量子过程重构等课题都是很有意义的。本文的工作主要围绕子空间量子计算相关内容开展,包括以下具体内容:利用液体核磁共振实现子空间量子计算。在实验中以C13标记丙氨酸的三个碳核自旋作为量子位,制备出α碳自旋标记的羧基碳、甲基碳两量子位子空间等效纯态,随后在该子空间里实现了Deutsch-Jozsa量子算法.实验中使用量子态重构方法重构了所制备的两量子位子空间等效纯态所在的整个体系的密度矩阵,并测量了量子态保真度,结果表明实验成功制备出子空间等效纯态。子空间内进行的Deutsch-Jozsa算法实验的结果也与理论预期很好地吻合,说明该子空间算法实验执行成功。使用强调制脉冲方法制备子空间等效纯态。使用计算机数值搜索方法优化参数获得强调制脉冲,使量子门操作在保持选择性的情况下操作时间明显减少,因此减少了在环境干扰下系统的弛豫和量子退相干对量子门的影响。实验同时制备出2个两量子位子空间有效纯态,由实验重构出的核自旋量子系统状态与理论预期吻合。强调制脉冲门操作脉冲不仅削弱了自旋系统在内部哈密顿量作用下的明显演化,而且避免施加多个低功率脉冲在不同核自旋时引起的偏共振,实验结束时不需额外的校正。当核磁共振量子位数目增加时,系统同核自旋数目和门操作脉冲数目会随之增加,强调制脉冲能有效地保证量子门执行准确度.在核自旋量子系统中实现两量子位子空间量子过程测量重构。量子过程重构由演化过程的—系列特定初、末态表征开放量子系统的未知动力学过程.通过它可给出量子门保真度,以便于实际量子计算中进行误差分析和相应操控.同无辅助位方法相比,具有标记位的子空间量子过程重构以付出适当的辅助量子位资源为代价,显著地缩减了试验输入的次数.对量子过程的快速准确的跟踪测量有助于及时了解量子调控的执行情况,这具有重要意义。实验中使用溶于重水的C13标记丙氨酸样品,以三个C13核自旋作为三个量子位,其中一个作为辅助位来标记另外两个量子位组成的子系统的量子态演化.考虑所用样品体系中羧基碳和甲基碳的核自旋J偶合强度很弱,在标记量子位和输入量子态选择合理,避免实验脉冲序列中使用最弱的J偶合演化等要求下,设计出初始输入态集合及相应脉冲序列操作的完整实验方案。实验执行结果与理论计算符合,完成对两量子位子空间内CNOT量子门的测量重构.对固体自旋填充富勒烯量子计算进行探讨。量子计算机的研究发展对特定计算问题具有重要的意义,由于可控性和扩展性优势便于大规模应用的固体量子计算方案受到研究者越来越多的关注。在目前已有固体方案中,有一类基于自旋填充的富勒烯量子计算方案引起研究者比较多的兴趣。在已提出的填充富勒烯的自旋方案里,单原子N,P填充富勒烯被作为量子载体。这一方案具有很多优点,但同时也存在一些困难。譬如合成有效复合物产率很低,并且识别单个原子填充富勒烯实验困难,样品不易提纯.使用单个填充富勒烯的量子位信号很弱,不便于控制、操作和读取。对产率问题,我们提出考虑使用某些特定基团填充富勒烯团簇作为备选量子位,从而可以在一定程度上解决量子位载体样品制备困难。从单自旋信号微弱问题出发,提出一种基于填充富勒烯简单长方纳米结构的自旋系综量子位系统并考虑其在量子计算中的可能应用。
苏晓琴, 郭光灿[8]2004年在《量子通信与量子计算》文中研究说明量子信息学是物理学目前研究的热门领域。它主要包括量子通信和量子计算。文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架,包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法,并介绍该领域的研究进展。
郝树宏[9]2016年在《连续变量量子逻辑门序列和量子误差修正》文中进行了进一步梳理量子信息科学是量子力学、信息科学和计算机科学等学科相结合而发展起来的的一门新兴学科,是国际研究的前沿领域。量子信息基于量子特性而具有独特的信息功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可以突破现有的经典信息系统的极限。量子信息主要包括量子通信与量子计算两大研究方向。量子计算在解决某些计算难题方面具有经典计算无法替代的优势。最初,量子计算研究主要集中在基于量子比特的分离变量领域。然后,随着以光场正交分量为基础的连续变量量子信息处理系统的快速发展,连续变量量子计算也从理论探讨进入实验研究阶段。连续变量量子计算在某些方面具有一些优势,可以比较有效的模拟连续变化的量子系统。连续变量多组份纠缠态光场是量子计算和量子通信网络的重要资源之一。基于多组份纠缠态的单向量子计算是一种重要的量子计算方式。量子逻辑门和量子误差修正是量子计算中的重要环节。我们研究组以连续变量多组份纠缠态光场为量子资源,开展了量子逻辑门序列和量子误差修正方面的研究工作。本文的主要研究内容如下：1.单模压缩操作和傅立叶变换操作是连续变量量子计算领域中的两个基本逻辑操作。我们利用Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)双模纠缠态光场,以一种更简单,更有效的方案实现了这些基本量子逻辑操作。理论计算和实验结果都表明,我们所提出的方案不仅在数量上最大程度地降低了对量子资源态的要求,而且在相同的资源条件下增强了输出模式的压缩度和保真度。这种利用双模纠缠态光场实现逻辑操作的方法可以作为基本计算单元应用在以后的大规模量子计算中。2.利用cluster纠缠态作为量子资源的单向量子计算是一种高效的量子计算模式。我们以连续变量六模cluster纠缠态作为量子资源,第一个完成了连续变量量子逻辑门序列的实验演示,它是由一个单模压缩操作和一个双模受控位相门组成的门序列。这个门序列的输出模式保真度和两个输出模式之间的纠缠度等量子特性在实验上得到了验证,输出模式之间的纠缠既依赖于压缩门也依赖于受控位相门,其序列作用得到证实。我们提出的门序列方案可以扩展至更多逻辑门组合,用以执行通用高斯计算。3.量子误差修正能够保护量子态在量子通信和量子计算过程中不受噪声和退相干作用的影响,这使得我们能够执行容错的量子信息处理。我们实验实现了一种针对单一随机误差的五波包结构编码方式的量子误差修正。我们采用的五编码通道是五模连续变量的纠缠态光场。特别是,在我们的编码方案中,输入态的信息仅仅被编码在五个传输通道的其中三个上,因此在剩余的两个通道上引入的任何错误将不会影响输出态的结果,即输出量子态对来自这两个信道上的错误有免疫功能。我们分别采用真空态和压缩态光场作为输入信号,验证了任意的单通道误差的量子误差修正过程,输出态的保真度超过了相应的经典极限。所完成的研究工作创新之处如下：1.利用光学模的EPR纠缠源实现了连续变量单模高斯操作——单模压缩操作和傅立叶变换,简化了操作方案,节省了量子资源。2.利用六模cluster纠缠态实现了包含一个压缩门和一个受控位相门的量子逻辑门序列,为实现包含多个逻辑门组合的复杂量子计算系统提供了实验基础。3.基于五模纠缠态光场,采用部分编码方式,实现了紧凑高效的连续变量五波包编码量子误差修正方案。
居琛勇[10]2010年在《量子计算中的新计算模式和新物理实现体系研究》文中研究表明量子计算研究的最终目标是建造实用的高性能量子计算机——一台以量子力学为基本原理对信息进行编码和计算的新型计算机。它在理论上被证明能够完全模拟当前的经典计算机,并且在一些特殊问题上更具有经典计算机无可比拟的优势。量子计算是近十多年来物理学研究中最热门的领域之一,已形成了集量子物理学、数学、材料科学和工程科学等多学科交叉研究的局面,吸引了大量的科研人员投身其中。然而,关于量子计算机最终以何种方式(模式)以及在何种物理体系中实现的问题,目前尚没有定论,仍处于多种途径并行研究的阶段。本文介绍了我们在量子计算新模式和新的物理实现体系上的工作。使用液体核磁共振技术,我们在核磁共振体系中第一次实验模拟了one-way量子计算模式的全过程,包括确定性地制备图态和实现one-way模式下的Deutsch-Josza算法。我们的工作验证了one-way量子计算模式的可行性,同时也将为其它物理体系开展one-way量子计算提供有益经验。在新的物理实现体系上,我们重点关注基于掺杂富勒烯的量子计算物理体系。我们提出了在掺杂富勒烯体系中构筑普适量子逻辑门集合的方案。通过电子自旋为媒介实现相邻核自旋之间的两量子比特逻辑门,这与核自旋上可进行的单量子比特逻辑门一起构成普适量子逻辑门集合。我们的方案将电子自旋3／2及其跃迁存在简并的特点和难点考虑在内,解决了前人方案中遗留的问题,为掺杂富勒烯量子计算的普适性提供了基础。进一步,我们提出了一个以电子自旋为辅助的基于掺杂富勒烯的普适和可扩展量子计算方案。充分利用掺杂富勒烯中电子自旋与核自旋并存的特点,使电子自旋在核自旋量子比特的寻址、初始化、量子逻辑门和读出上都起到重要的作用。与前人的方案相比,该方案在核自旋的寻址和量子逻辑门上具有明显的优势。此外,针对当前掺杂富勒烯仍属于系综实验研究的特点,我们给出了可在当前实验谱仪(含ENDOR功能的脉冲式电子自旋共振谱仪)上完成的自旋量子态重构技术,这为在掺杂富勒烯系综实验平台上开展少数量子比特的量子计算研究提供了方便。我们的工作力图展示将量子计算模式和物理实现这两个量子计算的不同层面紧密结合在一起的特点。我们提出的普适量子逻辑门集合实现方案,不仅是基于逻辑网络的量子计算模式的重要组成部分,也为在掺杂富勒烯体系中应用one-way量子计算模式提供了基础(建立图态)。以电子自旋为辅助的掺杂富勒烯量子计算方案中,我们通过综合使用基于逻辑网络和基于整体控制这两种量子计算模式,解决了核自旋的寻址问题,避开了原先存在的技术难点。我们预期最终量子计算机的实现将有赖于多种量子计算模式和物理实现体系的综合使用,而我们的工作初步展示了这一特征。
参考文献：
[1]. 基于核自旋系统的量子信息保护[D]. 郑文强. 中国科学技术大学. 2015
[2]. 量子搜索算法的应用及其核磁共振实验研究[D]. 郝亮. 清华大学. 2010
[3]. 基于核磁共振的量子计算和量子信息传递[D]. 肖丽. 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）. 2000
[4]. 核磁共振量子计算中的实验技术[D]. 朱晶. 中国科学技术大学. 2009
[5]. 基于双模波导中光场横向模式的量子纠缠的经典模拟[D]. 张汛. 浙江大学. 2006
[6]. 通用量子计算机:理论、组成与实现[J]. 吴楠, 宋方敏, LIXiang-Dong. 计算机学报. 2016
[7]. 子空间量子计算的核磁共振实验研究[D]. 姚淅伟. 中国科学技术大学. 2008
[8]. 量子通信与量子计算[J]. 苏晓琴, 郭光灿. 量子电子学报. 2004
[9]. 连续变量量子逻辑门序列和量子误差修正[D]. 郝树宏. 山西大学. 2016
[10]. 量子计算中的新计算模式和新物理实现体系研究[D]. 居琛勇. 中国科学技术大学. 2010
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