量子算法与量子计算实验

从量子体系的基本特性出发 ,介绍了量子计算的基本概念和物理背景 ,系统阐述了几种主要的量子算法以及量子计算在实验方面的发展现状。对比经典计算机 ,讨论了量子计算机的优越性、实现量子计算的困难和以期克服的途径。     

量子信息讲座读讲 第一讲 量子计算中的因子分解

因子分解对所有的现行计算机而言是难解的。这是现在通用的公共加密系统的基础。文章介绍了在量子计算机上的进行的Shor量子算法,即利用量子态的相干叠加和纠缠特性以及量子逻辑门实现量子计算的方法;并着重从理论原理和实验实现忱两方面说明利用余因子函数和离散傅里叶变换使这种量子算法对因子分解是有效的。     

指向量子计算的约瑟夫森线路

在量子信息处理所涵盖的各分支领域中 ,尽管量子密钥分发的实验已经发展到了实际保密通信中可以利用的阶段 ,量子计算的真正实现仍是一个 10— 2 0年的远期目标 .已建成的核磁共振量子计算机 ,仅仅包括 7个量子位 (qubit) ,其体积却比真空管计算机还要大 .在这台计算机上 ,已经完成的“复杂”运算是 ,将合数 15分解为 3和 5两因子的乘积 .然而理论已经证明 :要想对一个十进制 6 0位数进行因子分解 ,用现行最快的电子计算机 (10 13 次 /s)需作 10 3 0 次运算 ,耗时10 17s(约等于宇宙年龄 ) .如若采用量子算法 ,在量子计算机(运算速度同样是 1…     

量子计算的新实验方案

量子计算机的实现将引起信息技术新的革命.已经实验和提出的量子计算实验方案有:原子和光腔相互作用法、冷阱束缚离子法、核磁共振法、量子点方法等.在量子计算中,需要使量子位(qubit)耦合、处于纠缠态(entangled states).简单的纠缠态可以由自旋向上和向下的两个粒子A和B组成,根据它们的波函数可以分别预言粒子A(或B)测得的自旋向上(或向下)的概率为1/2.但一旦实际测得A的自旋向上,则B的自旋必定向下(或反过来),不管A,B相距多远,它们都处于这种关联状态.这就是量子力学的非局域效应.最近加州Santa Barbra分校的物理学家提出了一种量子…     

量子信息与计算

量子信息与计算是物理学目前研究的热门领域,本文简要地介绍量子计算的一些基本概念：量子纠缠、量子位、量子寄存器、量子并行计算和量子纠错,并介绍两种典型的量子信息技术：量子密码和量子传物。     

核磁共振量子计算机与并行量子计算(续完)

3　刘维尔量子计算中的指数加快的搜索算法———Bruschweiler算法3 .1　Bruschweiler算法[4 5]与Grover搜索算法一样 ,Bruschweiler算法也是在无序数据库中寻找目标态 .对于搜寻问题可以总结为 :对于输入态x ,除了当x=z时 ,f(z) =1,其余的 f(x) =0 .z是我们要寻找的目标 .在经典计算机中 ,大概要O(N)步 ;用Grover算法大概要O(N )步 ;用Bruschweiler算法大概仅需要O(n)步 .其中 ,N =2 n.Bruschweiler利用NMR是自旋系综的特点 ,将初始态制备成不同自旋态的线性叠加 ,使初始态处于完全混合态 ,当U变换作用其上时 ,不同的自旋态在做不同…     

七量子位Deutsch-Josza量子算法的核磁共振实验实现

近年来 ,量子计算机的研究有了很大的发展 ,在目前提出的各种量子计算的方案中 ,核磁共振技术对模拟和演示量子算法以及验证量子计算机的优越性做出了巨大的贡献 .Deutsch Jozsa算法是一种研究较为广泛的量子算法 ,它可以用核磁共振实验予以验证 ,并可根据Cirac等人提出的方案予以简化 .报道了在核磁共振量子计算机上实验实现七位Deutsch Jozsa算法的过程和结果. Recent years, remarkable progresses in experimental realization of quantum information have been made, especially based on nuclear magnetic resonance (NMR) theory. In all quantum algorithms, Deutsch-Jozsa algorithm has been widely studied. It can be realized on NMR quantum computer and also can be simplified by using the Cirac s scheme. In this paper, at first the principle of Deutsch-Jozsa quantum algorithm is analyzed, then we implement the seven-qubit Deutsch-Jozsa algorithm...     

量子计算算法介绍

量子计算机利用量子力学原理进行计算,具有量子并行计算的优势,能够超越经典计算1990年中期,量子算法取得突破,舒尔(Shor)构造了大数质因子的量子算法,葛洛沃(Grover)构造了无序数据库的量子搜索算法,引起了人们对量子计算的重视,极大地推动了量子计算的研究.文章简单介绍了几个典型的量子算法以及量子算法研究的一些新进展.     

核磁共振量子计算机与并行量子计算

在本文，我们首先回顾了量子计算的发展历史，阐述了核磁共振量子计算的原理．在叙述了利用有效纯态方法进行核磁共振量子计算之后，我们阐述了利用混合态进行核磁共振的量子计算的方法．首先是刘维尔量子计算方法，它是由Madi，Brushweiler，Ernst等人1998年提出的，在这一模式中，可以对搜索算法进行加速算法，Brushweilet。提出了一个指数速度的搜索算法．我们在3个比特的量子计算机中实现了这一搜索算法．我们在这一模式中提出了一个只需要一次搜索即可找标记物的直接拿取算法，并且在7个比特的核磁共振的量子计算机中实现了这一直接拿取算法．本文提出了在一个核磁共振量子计算机，或者更一般地一个系统量子计算机中实现多个量子计算机的并行计算．我们着重对量子搜索算法和Shor。的大数分解算法进行了并行实现．在并行量子计算中，一部分量子比特处在纯态，一部分量子比特处在混合态．如果所有的量子比特都处在纯态上，则就是有效纯态量子计算，如果所有的量子比特都处在混合态上，则就是刘维尔量子计算．在这两个极限中间，相当于2个到N／2个量子计算机的并行计算．量子搜索方法可以很有效地进行并行计算，而Shor算法则只能在小的范围内进行并行计算．     

固态量子计算

量子计算机拥有比经典计算机更强大的计算能力，人们普遍认为，量子计算机最终将会在固态系统中实现，文章介绍了三种固态量子计算机的方案，它们分别基于固态核振磁共振，超导结和量子点。     

利用NMR谱仪及模拟机实现量子算法

报道了利用NMR谱仪和NMR模拟机实现量子算法.以天然苯为样品,我们分别用500 M谱仪和NMR模拟机实现了量子D-J算法,Grover搜寻算法及受控非门(C NOT).通过比较实验谱和模拟谱发现二者能很好符合.利用NMR模拟机实现量子算法比用NMR谱仪更为方便、清晰.     

量子信息与计算

量子信息与计算是物理学目前研究的热门领域 .本文简要地介绍量子计算的一些基本概念 :量子纠缠、量子位、量子寄存器、量子并行计算和量子纠错 .并介绍两种典型的量子信息技术 :量子密码和量子传物 .     

激光场的经典极限条件及其在量子门中的应用

当一个二能级原子(在量子计算中可看成一个量子位)与一相干光场作用时,一般来说原子将与光场关联,原子不再作幺正演化.这样,在量子计算中,即使不考虑量子位与环境的耦合,量子位态也将发生消相干;但当光场的平均光子数足够大时,可忽略它们之间的关联,原子则作幺正演化.本文详细说明了这一点,并指出大的平均光子数是实现量子计算中量子门的必要条件.     

让新实验诉说量子理论

在1998年完成和分析的几个新的物理实验显示了量子理论的微妙性,包括“波粒二重性”以及二粒子缠结态的不可分性.本文的分析表明:测量在破坏原来存在于客体及其环境间的量子相干性时必然要改变客体.因而“物理实在”应在两个层次上定义:“自在之物”与“为我之物”.量子力学中的波函数则正起了通过“虚拟的测量”将这两个层次的物质联系起来的作用.     

核磁共振量子计算机与并行量子计算(续)

2　核磁共振量子计算机2 .1　量子计算机物理实现的基本要求量子计算可以分三个步骤 ;第一是对体系进行初始化 ,将其制备成计算所需要的输入状态 ;第二是对量子体系进行操作 ,也就是对之进行幺正变换 ,让它按照实际要求进行演化 ,这就是量子计算的过程 ,是整个量子计算的核心 ;第三是正确读出运算结果 .因此 ,对做量子计算的物理体系的要求是 :(1 )有一个合适的 2能级体系来作为量子比特 ,这些量子比特可以被很好地表征 ;(2 )能够将体系进行初始化到一个所需要的量子态上 ,如| 0… 0〉 ;(3 )各量子位之间应存在合适的相互作用类型 ,而且可以…     

脉冲激光作用下的量子定位实验方案的设计及分析

基于量子相干和量子空间定位的原理,设计了量子空间定位的实验方案.讨论了在脉冲激光作用下,由第二类自发参量下转换所产生的纠缠光子对的光谱特征、对应的相干函数特点以及对量子定位的影响.结果表明,随着激光脉冲宽度的增加,纠缠光子对的相干性减小,量子定位的测量准确度降低.