量子計(jì)算與量子通信是作為量子信息科學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)信息科學(xué)最顯著的兩項(xiàng)應(yīng)用與實(shí)踐。它們不僅力證了量子力學(xué)的正確性,而且作為量子力學(xué)與信息科學(xué)的交叉產(chǎn)物,它們賦予了傳統(tǒng)信息科學(xué)新的拓展思路,在特定的應(yīng)用場景下有著經(jīng)典方法無法比擬的優(yōu)勢。以“人造量子比特”-約瑟夫森結(jié)為主要核心元件的超導(dǎo)量子計(jì)算體系以其低噪聲,高集成度,優(yōu)秀的相干性等優(yōu)勢在近年來的量子計(jì)算競爭舞臺上大放異彩,贏得谷歌,微軟,英特爾等多方巨頭的關(guān)注與持續(xù)投入。我國首臺上線的量子計(jì)算機(jī)也是基于超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)研制而成。目前報(bào)道的主流的量子算法演示仍然以開環(huán)的靜態(tài)量子線路為主,其特點(diǎn)是在量子比特上施加一系列的門操控序列,最后以測量作為結(jié)束步驟。但是,僅僅依靠靜態(tài)量子線路是無法最終實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的量子計(jì)算機(jī)的。由于各方面的原因,激發(fā)態(tài)的量子比特的能量和相位都會隨時(shí)間產(chǎn)生退相干現(xiàn)象,而處于基態(tài)的量子比特也會以一定低概率被熱激發(fā)到激發(fā)態(tài)。這一自然的退相干以及熱激發(fā)過程都會給量子計(jì)算帶來內(nèi)稟的誤碼率。唯有實(shí)現(xiàn)量子糾錯,主動重置等關(guān)鍵算法,推進(jìn)容錯量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn),規(guī)�；孔佑�(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)才具備可能。這就對閉環(huán)的,能夠根據(jù)量子末態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整操控門序列的... 

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
縮略詞對照表
第1章 緒論
    1.1 背景及進(jìn)展
    1.2 量子信息基本概念簡介
        1.2.1 量子比特
        1.2.2 量子比特門
    1.3 超導(dǎo)量子計(jì)算
        1.3.1 量子計(jì)算發(fā)展歷程
        1.3.2 超導(dǎo)量子體系
        1.3.3 超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
        1.3.4 超導(dǎo)量子計(jì)算系統(tǒng)中經(jīng)典反饋的重要性及其要求
        1.3.5 超導(dǎo)量子計(jì)算經(jīng)典反饋系統(tǒng)的最新進(jìn)展
    1.4 RRDPS量子通信
        1.4.1 量子通信簡介
        1.4.2 RRDPS實(shí)驗(yàn)簡介及其中反饋的重要性和需求
    1.5 總結(jié)以及論文結(jié)構(gòu)
第2章 室溫電子學(xué)讀取系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 超導(dǎo)量子計(jì)算室溫電子學(xué)系統(tǒng)
        2.1.1 超導(dǎo)量子計(jì)算室溫電子學(xué)系統(tǒng)介紹
        2.1.2 讀出電子學(xué)需求分析
    2.2 讀取系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)
        2.2.1 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)模塊設(shè)計(jì)
        2.2.2 數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換(ADC)模塊
        2.2.3 數(shù)據(jù)與通信模塊
        2.2.4 讀出電子學(xué)同步以及控制
        2.2.5 時(shí)鐘管理模塊
        2.2.6 散熱結(jié)構(gòu)改進(jìn)
    2.3 讀取系統(tǒng)及基本功能測試
        2.3.1 千兆網(wǎng)性能測試
        2.3.2 ADC動態(tài)指標(biāo)性能測試
第3章 硬件實(shí)時(shí)解模算法設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
    3.1 實(shí)時(shí)解模的重要性及指標(biāo)需求
        3.1.1 靜態(tài)量子線路介紹
        3.1.2 實(shí)時(shí)解模的必要性
        3.1.3 實(shí)時(shí)解模的操作對象
    3.2 實(shí)時(shí)解模算法的實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 解模算法原理介紹
        3.2.2 FPGA計(jì)算資源介紹
        3.2.3 實(shí)時(shí)解模算法設(shè)計(jì)
        3.2.4 解模算法部分關(guān)鍵時(shí)序
    3.3 解模算法測試結(jié)果
        3.3.1 畫圓測試
        3.3.2 軟件后處理與硬件后處理對比測試
        3.3.3 畫�；�
第4章 超導(dǎo)量子計(jì)算實(shí)時(shí)量子反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 量子反饋系統(tǒng)背景介紹
    4.2 超導(dǎo)量子計(jì)算反饋功能需求
        4.2.1 量子反饋時(shí)序特點(diǎn)
        4.2.2 量子比特?cái)?shù)據(jù)存儲需求
        4.2.3 量子比特?cái)?shù)據(jù)壓縮與加速處理需求
    4.3 反饋系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.4 反饋功能模塊設(shè)計(jì)
        4.4.1 態(tài)判斷模塊設(shè)計(jì)
        4.4.2 量子比特信息編碼傳輸
        4.4.3 量子比特信息壓縮與統(tǒng)計(jì)
        4.4.4 數(shù)據(jù)存儲設(shè)計(jì)
    4.5 反饋功能時(shí)序測試結(jié)果
第5章 室溫電子學(xué)讀取系統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
    5.1 靜態(tài)量子線路演示—12超導(dǎo)量子比特真糾纏實(shí)驗(yàn)
    5.2 動態(tài)量子線路演示—主動重置實(shí)驗(yàn)
第6章 RRDPS-QKD實(shí)驗(yàn)及反饋穩(wěn)相系統(tǒng)應(yīng)用
    6.1 RRDPS-QKD實(shí)驗(yàn)背景
    6.2 電子學(xué)系統(tǒng)介紹
    6.3 基于閉環(huán)反饋設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)穩(wěn)相算法
        6.3.1 穩(wěn)相階準(zhǔn)備段
        6.3.2 密鑰分發(fā)階段
    6.4 穩(wěn)相及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本論文內(nèi)容總結(jié)
    7.2 未來展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果



本文編號：3672542