發(fā)布時(shí)間：2024-02-02 18:01

　　量子計(jì)算是一種可以超越經(jīng)典計(jì)算能力的計(jì)算模型,基于其量子力學(xué)特性,在特定場(chǎng)景下能顯現(xiàn)量子加速能力。量子計(jì)算機(jī)的概念從上世紀(jì)80年代就被提出來,至今已經(jīng)過去三十多年,依然處于襁褓期,而要實(shí)現(xiàn)真正意義上的通用量子計(jì)算機(jī)可能還需要更長時(shí)間的努力。量子計(jì)算之所以困難是因?yàn)榱孔酉到y(tǒng)非常脆弱,由于量子系統(tǒng)擁有的能量在單量子水平,環(huán)境中無處不在的擾動(dòng)都極有可能破壞量子態(tài)使其失去量子特性。盡管如此,由于量子計(jì)算機(jī)可能產(chǎn)生的顛覆性價(jià)值,多國政府、高校和諸如谷歌、微軟、IBM等高科技公司都在量子計(jì)算的研發(fā)投入了大量資源。雖然現(xiàn)階段的技術(shù)條件離實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算還比較遙遠(yuǎn),但是針對(duì)小規(guī)模多粒子體系的量子模擬是現(xiàn)階段技術(shù)水平有可能實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)可控粒子數(shù)達(dá)到五十以上時(shí),量子模擬機(jī)可以完成目前的超級(jí)計(jì)算機(jī)都很難應(yīng)付的模擬應(yīng)用。本文主要介紹我們建立了一個(gè)超導(dǎo)量子比特的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),隨后基于該平臺(tái)對(duì)兩類有代表性的凝聚態(tài)物理問題的初步的模擬實(shí)驗(yàn)展示。前兩章簡(jiǎn)單介紹了量子計(jì)算機(jī)的基本概念和我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。第三章介紹了我們使用超導(dǎo)相位量子比特和Xmon量子比特模擬了凝聚態(tài)物理中的任意子分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)行為。實(shí)驗(yàn)使用了由諧振腔耦合的多比特超...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖５－１樣品結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)設(shè)置

５基于超導(dǎo)比特的量子模擬??實(shí)驗(yàn)是通過監(jiān)控一個(gè)有序的初態(tài)在相互作用的哈密頓量中的演化來得到多體局域的特??征表現(xiàn)。我們用圖５－１?（ｂ）描述實(shí)驗(yàn)的波形序列。通過微波驅(qū)動(dòng)的把比特制備到直積態(tài)??｜辦）〉＝丨０１０１０１０皿〉。為了避免比特驅(qū)動(dòng)的相互串?dāng)_，初態(tài)制備時(shí)比特的分布在不同的....

圖１－１量子比特的布洛赫球表示

｜?屯〉＝ｃｏｓ》０〉＋?ｅ地?ｓｉｎ－｜ｌ〉?（１－２）??使用幾何表示，單比特量子態(tài)就是半徑為１的球面上的點(diǎn)，這個(gè)球叫做布洛赫球，如圖１－１所??不。??對(duì)于Ｎ個(gè)比特的系統(tǒng)，經(jīng)典比特可以處在Ｎ（０．．．００，０．．．０１，０．．．１０，ｌ．．．ｌｌ）個(gè)態(tài)中的某一．個(gè)??上，比....

圖１－２?—組通用量子門組

我們可以使用構(gòu)建經(jīng)典計(jì)算機(jī)同樣的思路，首先使用量子比特構(gòu)建量子邏輯門。??實(shí)際上，我們僅僅需要單比特量子門加上一個(gè)兩比特的受控非門（ＣＮＯＴ門）就可以組成??通用量子計(jì)算門，實(shí)現(xiàn)Ｎ量子比特系統(tǒng)上的任意門操作，如圖１－２給出了一組通用量子邏輯??門。因此任意對(duì)量子比特系統(tǒng)的操作都可....

圖１－３不同量子計(jì)算物理系統(tǒng)的比較

除了以上提到的三種量子計(jì)算系統(tǒng)外還有其他很多系統(tǒng)，比如基于金剛石空缺的ＮＶ??色心、液體核磁共振系統(tǒng)（ＮＭＲ）以及拓?fù)淞孔佑?jì)算等。以上提到的各種用于量子計(jì)算的??物理體系的特點(diǎn)可以由圖１－３得到對(duì)比。任何系統(tǒng)都沒有絕對(duì)的優(yōu)劣，只是相對(duì)權(quán)衡了不同??的方面。當(dāng)我們使用比特的尺寸去進(jìn)....

本文編號(hào)：3892930