本文關(guān)鍵詞：基于核磁共振體系的量子態(tài)制備與分團(tuán)問題研究

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【摘要】：量子計(jì)算與量子信息是以量子力學(xué)為基礎(chǔ),并結(jié)合了數(shù)學(xué),計(jì)算機(jī)科學(xué),通信學(xué)等學(xué)科的一門新興學(xué)科。相對(duì)于經(jīng)典的計(jì)算,量子計(jì)算在解決特定問題方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。例如,對(duì)于一個(gè)29位的整數(shù)的分解問題,用百萬(wàn)次每秒計(jì)算速度的經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要8400年,但用量子計(jì)算機(jī)卻只需要3.5小時(shí)!這種速度上的提升十分誘人,因此量子計(jì)算是國(guó)際科學(xué)界研究的熱門課題之一。在所有潛在的量子計(jì)算物理體系中,核磁共振體系是發(fā)展最迅速的體系之一。本論文正是基于核磁共振體系,完成了量子計(jì)算方向的三個(gè)課題:(1)任意維度的量子均勻疊加態(tài)制備;(2)利用量子算法解決分團(tuán)問題。(3)7比特標(biāo)記贗純態(tài)制備;具體內(nèi)容如下:在第一章中,與經(jīng)典計(jì)算相對(duì)比,我們介紹了量子信息處理中的一些基本概念:量子比特,量子邏輯門,量子測(cè)量以及DiVincenzo判據(jù)。在第二章中,我們具體介紹了核磁共振技術(shù)。根據(jù)DiVincenzo判據(jù),解釋如何在核磁共振體系中構(gòu)造量子比特,邏輯門等基本概念。第三章介紹第一項(xiàng)工作——任意維度的量子均勻疊加態(tài)制備。我們給出了一個(gè)制備任意維度均勻疊加態(tài)的方法,其目的是為了拓寬一些量子算法的應(yīng)用領(lǐng)域。并且,我們還討論了疊加態(tài)的糾纏性質(zhì),設(shè)計(jì)出了對(duì)應(yīng)的觀測(cè)算符來探測(cè)疊加態(tài)的糾纏性質(zhì)。第四章介紹第二項(xiàng)工作——利用量子算法解決分團(tuán)問題。我們結(jié)合量子搜索算法,將分團(tuán)問題的計(jì)算復(fù)雜度進(jìn)行平方加速,即利用量子算法復(fù)雜度為O((?)),并在核磁共振體系中完成了一個(gè)最簡(jiǎn)單圖的算法演示。第五章介紹第三項(xiàng)工作——7比特贗純態(tài)制備。我們用貓態(tài)法搭建脈沖序列圖,并利用脈沖編譯程序,完整了7比特巴豆酸樣品的編輯贗純態(tài)制備。總結(jié)來說,在理論方面,我們展示了量子計(jì)算和量子算法的優(yōu)勢(shì)。雖然在實(shí)驗(yàn)方面我們只能進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn),還未曾體現(xiàn)出量子計(jì)算的巨大潛力。但是隨著對(duì)這些物理體系的更深入研究,總有一天,大比特量子計(jì)算機(jī)能夠在人們翹首期盼中誕生。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O413

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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本文編號(hào)：1263404