量子力學(xué)是20世紀(jì)物理學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一,它和相對(duì)論共同構(gòu)成了近代物理學(xué)的主要基礎(chǔ)理論。在科研工作者的不懈努力下,量子力學(xué)飛速發(fā)展。時(shí)至今日,采用量子力學(xué)基本原理進(jìn)行的量子信息領(lǐng)域的相關(guān)研究已經(jīng)取得了可喜的進(jìn)展。許許多多的研究成果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)條件下得到驗(yàn)證。目前,量子信息的相關(guān)研究主要包括量子計(jì)算和量子通信兩個(gè)領(lǐng)域。其中,量子通信的經(jīng)典方案有:量子隱形傳態(tài),量子安全直接通信,量子密鑰分發(fā),量子秘密共享等。而量子計(jì)算包含量子算法和相關(guān)硬件設(shè)備的研究,如:Shor算法和Grover算法和各種量子邏輯門等。但是,不論是量子通信還是量子計(jì)算都不可避免的會(huì)受到外界環(huán)境的干擾而使系統(tǒng)中的量子態(tài)發(fā)生退相干現(xiàn)象。其中,為了解決量子通信中噪聲引發(fā)的問(wèn)題,量子態(tài)的邏輯編碼和糾纏純化與濃縮方案應(yīng)運(yùn)而生。邏輯編碼主要用于對(duì)量子態(tài)的糾錯(cuò)。而糾纏純化是為了解決量子態(tài)嚴(yán)重退相干變?yōu)榛旌蠎B(tài)的情況,糾纏濃縮是為了解決量子態(tài)退相干為非最大糾纏態(tài)的情況。因此,為了增強(qiáng)方案的抗干擾能力,邏輯編碼成為了一種不錯(cuò)的備選方案。采用級(jí)聯(lián)Greenberger-Horne-Zeilinger(C-GHZ)態(tài)為基礎(chǔ)進(jìn)行各種通信方案設(shè)計(jì)是其中一種比較常用的方式。C-GHZ態(tài)是一種由許多物理量子比特構(gòu)成的邏輯量子比特糾纏態(tài),這種糾纏態(tài)相比于普通量子態(tài)具有強(qiáng)的抗干擾能力,并且其效果已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。我們的研究都是針對(duì)這種編碼邏輯比特展開(kāi)的。本文第一項(xiàng)研究就是基于電子系統(tǒng)C-GHZ態(tài)的糾纏濃縮方案研究。為了完成對(duì)該方案設(shè)計(jì),我們首先采用電荷探測(cè)器構(gòu)造了P門。然后從最簡(jiǎn)單C-GHZ結(jié)構(gòu)開(kāi)始,對(duì)由這種邏輯比特構(gòu)成的糾纏態(tài)進(jìn)行濃縮,逐步推廣到針對(duì)電子構(gòu)成的任意C-GHZ態(tài)的濃縮方案,并且通過(guò)對(duì)濃縮結(jié)果的二次利用可以不斷提高濃縮成功概率。另一方面,因?yàn)榧?jí)聯(lián)GHZ態(tài)構(gòu)造的邏輯比特在量子信息處理中帶來(lái)的抗丟失性能是顯而易見(jiàn)的。因此,它在量子容錯(cuò)計(jì)算和分布式網(wǎng)絡(luò)中都有很大的應(yīng)用前景。最新的研究表明,采用級(jí)聯(lián)GHZ為單位構(gòu)造的編碼邏輯量子比特可以有效的防止光子丟失的問(wèn)題。因此,我們針對(duì)一種由這種C-GHZ為單位構(gòu)造的編碼邏輯量子比特設(shè)計(jì)了基本的操作門,包括單比特的相位翻轉(zhuǎn)門和比特翻轉(zhuǎn)門,以及兩比特的控制非門。采用這些邏輯門可以有效的對(duì)量子電路進(jìn)行比特操作。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN918;O413
【部分圖文】：

圖 2.1 線性光學(xué)條件下的貝爾態(tài)測(cè)量糾纏光子對(duì)同時(shí)從兩個(gè)入口 1 和 2 同時(shí)進(jìn)入光個(gè)極化分束器的作用，最后到達(dá)四個(gè)測(cè)量裝置的兩個(gè)光子處于哪種糾纏貝爾態(tài)。下面通過(guò)公為： 1212-12121212-121201-102101102100-1121001121 ，，后上述量子態(tài)分別變成下面的結(jié)果： 33334444-333344440110100110011210011001121

康腦黽櫻??梢允迪指?叩謀炊??治齔曬Ω怕省Ｍ?2.2 量子隱形傳態(tài)原理圖2.2.2 量子密集編碼量子糾纏的另外一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用就是量子密集編碼。量子密集編碼協(xié)議是一種在通信雙方Alice 和 Bob 傳遞一個(gè)粒子卻可以達(dá)到兩比特信息交互目的的通信方案。此方案最早是由Bennett 和 Wiesner 共同提出。下面我們將會(huì)簡(jiǎn)單描述密集編碼的通信方案。首先，Alice 和Bob 共享一對(duì) EPR 糾纏：

圖 2.3 量子密集編碼原理圖通信方案可以在理論上實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全。QSDC 對(duì)后來(lái)許許多多的通信方案提供這方面的研究數(shù)不勝數(shù)。目前，量子安全直接通信已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入試驗(yàn)階段，并的將來(lái)取得更大的進(jìn)展。本的量子邏輯門計(jì)算研究的最終目的就是產(chǎn)生可以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)的概念最早由家費(fèi)曼提出，經(jīng)過(guò)不斷的研究，IBM 的 David DiVincenzo 于 2000 提出實(shí)用的要滿足的五大條件：1.可以通過(guò)物理級(jí)的串聯(lián)增加量子比特 2.量子比特可以初 3.能實(shí)現(xiàn)通用操作門的集合 4.量子門操作的速度要大于量子態(tài)的退相干速度 5便讀取。而這些條件的實(shí)現(xiàn)都依賴于量子邏輯門的作用。因此，下面將簡(jiǎn)單介量子門，后續(xù)章節(jié)中我們會(huì)采用這里介紹的經(jīng)典量子門實(shí)現(xiàn)邏輯比特量子門的構(gòu)
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉偉洋;于海峰;薛光明;趙士平;;超導(dǎo)量子比特與量子計(jì)算[J];物理教學(xué);2013年07期

2 黃紅梅;;集體噪聲信道上基于邏輯量子比特可控的量子對(duì)話協(xié)議[J];激光雜志;2017年01期

3 潘健;余琦;彭新華;;多量子比特核磁共振體系的實(shí)驗(yàn)操控技術(shù)[J];物理學(xué)報(bào);2017年15期

4 張鳳芹;朱愛(ài)東;;在無(wú)消相干子空間中確定性地實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)量子比特相位翻轉(zhuǎn)門[J];延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年04期

5 王夢(mèng)真;李福林;陳中;王成志;;三量子比特系統(tǒng)中單個(gè)諧振子誘導(dǎo)的量子關(guān)聯(lián)（英文）[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2016年04期

6 陳丹;;部分坍塌的量子比特可通過(guò)“自旋回聲”恢復(fù)狀態(tài)[J];科技致富向?qū)?2013年35期

7 伍方舟;夏立新;;微波驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)量子比特產(chǎn)生Greenberger-Horne-Zeilenger態(tài)[J];湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào);2013年08期

8 杜江峰;馬文超;;碳化硅缺陷有望成為器件友好的量子比特——廣泛使用的商品級(jí)半導(dǎo)體晶片可在室溫下進(jìn)行相干操控[J];物理;2012年01期

9 ;科學(xué)家在半導(dǎo)體中生成新量子比特[J];黑龍江科技信息;2012年11期

10 趙虎;李鐵夫;劉建設(shè);陳煒;;基于超導(dǎo)量子比特的電磁感應(yīng)透明研究進(jìn)展[J];物理學(xué)報(bào);2012年15期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉偉洋;超導(dǎo)多能級(jí)與諧振腔耦合系統(tǒng)及nSQUID量子比特的研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2018年

2 郭學(xué)儀;超導(dǎo)Xmon量子比特中的量子模擬和量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2018年

3 李蒙蒙;電路量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的量子信息處理[D];南京大學(xué);2018年

4 邢健;固態(tài)自旋體系多量子比特的探測(cè)與操控[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2018年

5 何小靈;超導(dǎo)量子器件與量子信息處理的理論研究[D];復(fù)旦大學(xué);2007年

6 蔡建武;量子相位門的腔QED方案實(shí)現(xiàn)研究[D];湖南師范大學(xué);2007年

7 王昱權(quán);半導(dǎo)體納米環(huán)中的受限量子態(tài)特性及量子比特方案[D];清華大學(xué);2007年

8 陳愛(ài)民;固態(tài)量子比特中的量子信息和量子計(jì)算：多量子比特操作[D];重慶大學(xué);2011年

9 趙虎;超導(dǎo)量子比特的退相干與量子光學(xué)效應(yīng)研究[D];清華大學(xué);2014年

10 宋亞菊;量子比特系統(tǒng)中環(huán)境輔助的動(dòng)力學(xué)演化速度的調(diào)控[D];湖南師范大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 滕越;在超導(dǎo)線路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)兩量子比特Rabi模型與量子門[D];東北師范大學(xué);2018年

2 胡麗貞;共同非平衡環(huán)境對(duì)二能級(jí)復(fù)合系統(tǒng)量子關(guān)聯(lián)的影響[D];曲阜師范大學(xué);2018年

3 諶林;金剛石氮空位中心系綜-超導(dǎo)量子比特耦合系統(tǒng)中糾纏特性的研究[D];南昌大學(xué);2018年

4 丁尚平;基于C-GHZ態(tài)糾纏濃縮和邏輯量子門設(shè)計(jì)研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

5 張禮博;超導(dǎo)量子比特的高精度操控研究[D];浙江大學(xué);2018年

6 曹志敏;可調(diào)超導(dǎo)量子比特研究[D];南京大學(xué);2016年

7 何龍君;單量子比特的調(diào)控及與可調(diào)頻腔耦合的實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2013年

8 李增朝;固態(tài)量子比特退相干和消糾纏研究[D];寧波大學(xué);2009年

9 陳志銓;超導(dǎo)量子比特與環(huán)境的相互作用[D];江西師范大學(xué);2008年

10 朱美文;兩量子比特與各自獨(dú)立宏觀介質(zhì)相互作用的量子關(guān)聯(lián)動(dòng)力學(xué)[D];湖南師范大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2865537