量子計(jì)算是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律的新型計(jì)算模式,由于其強(qiáng)大的并行計(jì)算能力和本質(zhì)上的可逆特性,不僅能解決現(xiàn)有計(jì)算機(jī)難以運(yùn)算的數(shù)學(xué)問題,且大大降低硬件體積和能耗。量子線路模型是目前使用最廣泛的量子計(jì)算模型之一,其演化步驟是將量子計(jì)算轉(zhuǎn)化成由量子門構(gòu)成的量子線路作用到量子初態(tài)上而實(shí)現(xiàn)。因而如何有效地制備任意量子態(tài)問題和生成任意量子計(jì)算的最優(yōu)化量子線路問題,成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。本文針對(duì)這兩個(gè)問題,選取正交矩陣中的旋轉(zhuǎn)矩陣和Householder矩陣作為過渡矩陣,利用矩陣QR分解的方法展開研究,所取得的成果如下:1、基于多路旋轉(zhuǎn)門的量子線路綜合結(jié)合量子線路的幺正特性,提出一種角度可變的多路旋轉(zhuǎn)門和帶固定控制位的多路旋轉(zhuǎn)門,給出這兩種門到控制非門和單量子比特門的有效分解方法,以及這兩種門之間級(jí)聯(lián)的優(yōu)化準(zhǔn)則。針對(duì)任意量子計(jì)算,采用矩陣QR分解方法,提出基于多路旋轉(zhuǎn)門的量子線路綜合方法,給出具體的綜合和優(yōu)化步驟,并以任意3量子比特計(jì)算為例說明綜合的過程。經(jīng)分析,在采用QR分解的綜合方法中,所生成量子線路的代價(jià)最低。2、基于多路Householder門的量子線路綜合結(jié)合多路器的特點(diǎn)和Householde... 

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
引言
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目標(biāo)與主要內(nèi)容
    1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)
2 基于二階幺正矩陣的量子線路綜合
    2.1 量子比特
        2.1.1 概念及表示
        2.1.2 多位量子比特
    2.2 量子門
        2.2.1 單量子比特門
        2.2.2 兩量子比特門
        2.2.3 多量子比特門
        2.2.4 量子通用門庫
    2.3 量子線路綜合
        2.3.1 相關(guān)概念以及方法
        2.3.2 基于二階幺正矩陣的量子線路綜合
    2.4 本章小結(jié)
3 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的量子線路綜合
    3.1 旋轉(zhuǎn)矩陣
    3.2 多路旋轉(zhuǎn)門及分解
        3.2.1 多路旋轉(zhuǎn)門的概念
        3.2.2 多路旋轉(zhuǎn)門的分解和優(yōu)化
    3.3 基于多路旋轉(zhuǎn)門的量子線路綜合
        3.3.1 多路旋轉(zhuǎn)門是通用的
        3.3.2 基于多路旋轉(zhuǎn)門的量子線路綜合
        3.3.3 量子線路綜合示例
    3.4 綜合算法分析
    3.5 本章小結(jié)
4 基于Householder矩陣的量子線路綜合
    4.1 Householder矩陣及應(yīng)用
        4.1.1 Householder矩陣
        4.1.2 基于Householder矩陣的QR分解
    4.2 多路Householder門及實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 多路Householder門
        4.2.2 多路Householder門的實(shí)現(xiàn)
    4.3 基于多路Householder門的量子線路綜合
        4.3.1 相關(guān)理論
        4.3.2 量子線路綜合方法及示例
    4.4 綜合算法分析
    4.5 本章小結(jié)
5 正交矩陣在量子態(tài)制備中的應(yīng)用
    5.1 量子態(tài)制備概述
    5.2 基于多路旋轉(zhuǎn)門的量子態(tài)制備
        5.2.1 間接制備方法及分析
        5.2.2 直接制備方法及分析
    5.3 基于多路Householder門的量子態(tài)制備
        5.3.1 任意量子態(tài)到基態(tài)的變換
        5.3.2 量子態(tài)制備方法及分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝
Abstract of Thesis
論文摘要


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于矩陣變換的線性最近鄰量子線路綜合與優(yōu)化[J]. 鹿玉,管致錦,程學(xué)云,談瑩瑩,張宗源.  電子學(xué)報(bào). 2018(03)
[3]基于新型量子邏輯門庫的最優(yōu)NCV三量子電路快速綜合算法[J]. 李志強(qiáng),陳漢武,劉文杰,薛希玲,肖芳英.  電子學(xué)報(bào). 2013(04)
[4]基于二分法量子可逆邏輯電路綜合[J]. 楊忠明,陳漢武,王冬.  電子學(xué)報(bào). 2012(05)
[5]量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 郭光燦,周正威,郭國平,涂濤.  中國科學(xué)院院刊. 2010(05)
[6]量子計(jì)算的進(jìn)展和展望[J]. 周正威,涂濤,龔明,李傳鋒,胡勇,楊勇,郭光燦.  物理學(xué)進(jìn)展. 2009(02)



本文編號(hào)：3666717