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物理学报 1999年第8期48卷 1405-1411页

作者：方细明朱熙文冯芒高克林施磊中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071

After analyzing the course of forming ‘garbage blocks’,we proposed an alternative for preparing the pseudo\|pure *** can be used to reduce or even to remove the ‘garbage blocks’. PACC: 0367;

关键词：核磁共振量子计算赝纯态制备方案

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核磁共振量子计算赝纯态有效制备

核磁共振量子计算赝纯态有效制备

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作者：邱晓聪清华大学

学位级别：硕士

得益于量子力学和信息技术的快速发展,量子计算这一新型计算模式正给我们的世界带来巨大的变革。基于量子纠缠的特性,量子计算在一些特定问题上的处理能力可远远超越经典计算机。在实现量子计算的诸多方案中,核磁共振系统由于其长期发... 详细信息

得益于量子力学和信息技术的快速发展,量子计算这一新型计算模式正给我们的世界带来巨大的变革。基于量子纠缠的特性,量子计算在一些特定问题上的处理能力可远远超越经典计算机。在实现量子计算的诸多方案中,核磁共振系统由于其长期发展积累的优势,许多量子算法和模拟都在这种平台上完成。核磁共振量子计算属于系综量子计算,在初态制备方面采用赝纯态的方法。现有的赝纯态制备方案中有时间平均法、空间平均法、逻辑标记法等,但均存在一定的局限,例如多次实验带来的时间耗费、梯度场频繁使用所导致的信号衰减以及过多辅助比特所造成的量子比特资源浪费等。因而更加高效地制备得到具有高保真度的赝纯态是完成核磁共振量子计算实验的关键。本论文研究核磁共振量子计算系统的赝纯态制备,具体内容如下:第一章简要介绍了量子计算的发展历程和基本原理。第二章围绕核磁共振量子计算的具体实现和相关技术展开。第三章主要介绍了现有的赝纯态制备方案以及各自的特点。论文取得的主要成果在第四章:提出了一种在系综量子系统制备赝纯态的新方案,即“一步法”方案。相较于时间平均法需要进行多次实验、空间平均法需要多次使用梯度场以及逻辑标记法需要使用多个辅助比特,该方案对于任意量子比特个数的系统,均只需要进行一次实验采集、施加一次梯度场和使用一个辅助比特来完成赝纯态的制备。我们设计了方案的量子线路,通过构造量子线路的指数方案和多项式方案,我们分别给出了两种方案下量子线路的具体复杂度。结果显示当系统量子比特个数较多时,线路复杂度仍对应于多项式级。该方案与其他的赝纯态制备方案对比,该方案在实验采集次数、制备所得赝纯态形式、实验样品分子结构要求以及实验所得信号强度等方面存在优势。我们在核磁共振系统中对该方案进行了实验演示。量子态重构得到的实验结果与理论结果完全吻合,并且得到的赝纯态具有较高的保真度。我们对该方案在噪声环境下的鲁棒性进行了模拟研究。结果表明,该方案在有一定实验噪声的环境下仍然具有很好的鲁棒性。

关键词：量子计算核磁共振赝纯态量子算法

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典型量子通道下不同类型量子关联分布的单配性研究

典型量子通道下不同类型量子关联分布的单配性研究

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作者：王纱纱河北师范大学

学位级别：硕士

量子关联是量子力学的本质特征之一,也是量子信息处理中的一类重要物理资源。量子关联不仅包含量子纠缠,还包括了量子失协、贝尔非局域性和EPR导引等。量子关联的分布具有单配性的特点,即在多体量子系统中量子关联不能自由地分享。2017... 详细信息

量子关联是量子力学的本质特征之一,也是量子信息处理中的一类重要物理资源。量子关联不仅包含量子纠缠,还包括了量子失协、贝尔非局域性和EPR导引等。量子关联的分布具有单配性的特点,即在多体量子系统中量子关联不能自由地分享。2017年,程书明等人研究了三量子比特纯态中各向异性不变量及其与不同类型量子关联分布的单配性之间的联系(***.118,010401,2017)。然而,在实际的量子信息处理中环境噪声的影响是一个需要考虑实际的问题,噪声通道对各向异性不变量和量子关联分布的影响还需要进一步的研究。本论文的主要工作是研究在三量子比特纯态系统中局域比特翻转通道对不同类型量子关联单配性的影响,并进一步证明了在整体退极化通道下赝纯态的各向同性和各向异性不变量及其对三量子比特赝纯态系统中贝尔关联分布的影响。论文共分为三章。第一章介绍了贝尔非局域性、EPR导引、3-tangle、量子失协和三量子比特纯态的各向同性与各向异性不变量等多体量子关联描述的基本概念。第二章研究了局域比特翻转通道对三量子比特纯态系统中不同类型量子关联分布的影响。三量子比特纯态系统是由一个两量子比特纯态和一个单量子比特环境组成的;环境系统作为控制位对两量子比特中的一个做受控的比特翻转操作,从而形成了一个局域的比特翻转通道。我们研究了比特翻转通道的概率和两量子比特纯态中的振幅对三体纯态系统中贝尔关联的单配性、贝尔关联与量子纠缠的分布特性、贝尔关联与各向异性单配性、不同子系统间量子失协以及远程量子态制备的保真度之间单配性的影响。特别的,我们发现在研究的三体量子纯态系统中,AB和AC子系统的贝尔关联的分布可以达到饱和,而不依赖于比特翻转通道的概率和初始态的振幅。第三章,证明了在整体退极化通道下三量子比特系统中赝纯态的各向同性和各向异性的不变量。我们发现在三量子比特赝纯态系统中不同子系统中各向同性不变量之和等于整体退极化通道概率的平方,此外,三量子比特赝纯态中各向异性不变量的形式与纯态系统中相同。进一步,我们分析了退极化通道和比特翻转通道对三体赝纯态中不同子系统的贝尔关联及其在三体系统中分布的影响。

关键词：量子关联分布单配性各向异性不变量比特翻转通道退极化通道赝纯态

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