量子計算是通過使用量子力學(xué)原理進(jìn)行信息處理的前沿學(xué)科,由近幾十年來量子計算理論研究可知,量子計算在處理許多復(fù)雜難題時比經(jīng)典計算有效的多,尤其是在數(shù)據(jù)庫搜索、大數(shù)分解以及全局優(yōu)化等問題上特別突出,所以量子計算具有非常誘人的前景。然而目前主要的量子計算模型各自都擁有不同的優(yōu)缺點,所以針對基于測量的量子計算模型消耗量子比特資源大和量子總線模型無法進(jìn)行局域酉變換的缺點,提出了一種混合量子計算模型的新方案。本文首先分析了量子線路模型、基于測量的量子計算模型、量子總線模型的特點,在此基礎(chǔ)上提出了一種基于測量和量子總線的混合量子計算模型,該模型引入了量子總線模型中的中介粒子來輔助完成基于測量的量子計算模型中的關(guān)鍵步驟簇態(tài)的制備。然后,參考FPGA的結(jié)構(gòu)設(shè)計了混合量子計算模型的應(yīng)用實例:基于FPGA的混合量子體系結(jié)構(gòu),該量子結(jié)構(gòu)是由量子邏輯單元和量子布線資源兩部分組成,其作用分別是用來完成量子邏輯門和對各個量子邏輯單元進(jìn)行連接的。此外,還通過理論驗證了該混合量子體系結(jié)構(gòu)的錯誤閾值小于0.01,保證了該結(jié)構(gòu)的正確性。最后,論文研究了基于FPGA的混合量子體系結(jié)構(gòu),給出了通用量子門和量子Grover搜索算法的實現(xiàn)方法,具體而言就是對于單量子門采用ZXZ分解,多量子比特門采用Cosine-sine分解和量子香農(nóng)分解以此來實現(xiàn)量子門的構(gòu)建。通過量子計算語言QCL對混合量子體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真驗證,仿真結(jié)果直觀的顯示了量子Grover搜索算法的迭代次數(shù)、成功率、搜索過程。理論分析和仿真結(jié)果的一致性充分說明了該混合量子計算模型的可行性。
【學(xué)位單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O413.1;TP38
【部分圖文】：

單個量子位就可以了，測量之后的狀態(tài)是：雙量子態(tài)，其可以被描心。Bell 態(tài)在測量第后的狀態(tài) ψ ′=00，結(jié)果是對于第二個量兩個量子比特的測量結(jié)以稱為糾纏態(tài)。示量子比特例如圖 3 122α + β=，所以 ψ是這種直觀的想象是由

并且可以構(gòu)造一個能夠有效計算量子 Fourier 變換的量子線路。具體而言量子 Fourier 變換的量子線路圖如圖3.2 所示：圖 3.2 量子 Fourier 變換的量子線路在其中量子邏輯門 Rk表示酉變換 Rk= kie2/2010π，量子邏輯門 H 表示Hadamard 門。很多的量子算法都需要用到量子 Fourier 變換，特別是 Shor 算法和計算離散對數(shù)相關(guān)的算法。量子 Fourier 變換主要是應(yīng)用在相位估計和求階還有隱藏子群問題

2θθ 縮 成 為 ： + ψ=α++β θθie12， 如 果 是θ ， 那 么 狀 態(tài) 會 ψ=α+ β θie12。能夠假設(shè)本征態(tài)θ± 所對應(yīng)本征值是 ± 1，可以取觀測變量 m 為 {0 , 1}，特 2 的狀態(tài)可以寫成 α+ + β miθ( 1)e，其相當(dāng)于2(θ )ψZmX HR，其 X 是由測量結(jié)果隨機得到的，也稱為附加算子。基于測量的量子計算量子測量結(jié)果的不確定性，致使了最終酉變換的不確定性，得到的附換就是不確定性的表現(xiàn)。通過上式的結(jié)果能夠得到單量子比特門，先子比特的測量結(jié)果是im ，則能夠得到下面的等式：[(1)][(1)]()(0)()()()(0)()()()42312143214321γβαγβαγβαzmxmzmmmmzmxmzmzmzmzmzmzmXzRRRXHRXHRXRXRXHRXHRXHRXHR= ="

本文編號：2814093