本文關鍵詞：基于核磁共振體系的量子態(tài)制備與分團問題研究

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【摘要】：量子計算與量子信息是以量子力學為基礎,并結(jié)合了數(shù)學,計算機科學,通信學等學科的一門新興學科。相對于經(jīng)典的計算,量子計算在解決特定問題方面有著顯著的優(yōu)勢。例如,對于一個29位的整數(shù)的分解問題,用百萬次每秒計算速度的經(jīng)典計算機需要8400年,但用量子計算機卻只需要3.5小時!這種速度上的提升十分誘人,因此量子計算是國際科學界研究的熱門課題之一。在所有潛在的量子計算物理體系中,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,完成了量子計算方向的三個課題:(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問題。(3)7比特標記贗純態(tài)制備;具體內(nèi)容如下:在第一章中,與經(jīng)典計算相對比,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。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。第三章介紹第一項工作——任意維度的量子均勻疊加態(tài)制備。我們給出了一個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用領域。并且,我們還討論了疊加態(tài)的糾纏性質(zhì),設計出了對應的觀測算符來探測疊加態(tài)的糾纏性質(zhì)。第四章介紹第二項工作——利用量子算法解決分團問題。我們結(jié)合量子搜索算法,將分團問題的計算復雜度進行平方加速,即利用量子算法復雜度為O((?)),并在核磁共振體系中完成了一個最簡單圖的算法演示。第五章介紹第三項工作——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�？偨Y(jié)來說,在理論方面,我們展示了量子計算和量子算法的優(yōu)勢。雖然在實驗方面我們只能進行演示性實驗,還未曾體現(xiàn)出量子計算的巨大潛力。但是隨著對這些物理體系的更深入研究,總有一天,大比特量子計算機能夠在人們翹首期盼中誕生。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O413

【參考文獻】

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本文編號：1263404