量子计算与量子通信浅说(下)

本文介绍量子计算基本原理和量子线路.通过3种最基本的量子算法,即Deutsch算法、Grover算法和量子Fourier变换对量子计算的原理做简单的说明,并介绍量子计算给RSA密码系统带来的挑战.     

矩阵在量子计算与量子信息中的应用

介绍了量子计算与量子信息中的一些重要的矩阵及其应用,包括密度矩阵、酉矩阵等.     

量子层析中几种状态估计方法的研究

量子层析是对量子状态进行估计的标准技术,由于量子态测量的随机性,以及实际应用中测量次数的限制,必须通过随机优化算法来获得量子态的估计.文章介绍了量子层析中的几种量子状态估计方法,从量子比特层析方法的原理与步骤,到基于量子层析状态估计的最小二乘法,最大熵估计法,极大似然估计法,贝叶斯估计法,重点研究了各种优化方法的应用条件,并通过性能对比分析讨论了各自的特点与优劣.     

量子系统辨识与参数估计

量子信息的飞速发展对人们调控量子系统的能力提出了更高的要求,而对量子系统进行辨识与参数估计是进行量子控制的基本且重要的环节.本文综述量子系统辨识和参数估计这一方向,侧重于量子度量学、量子层析、量子滤波和量子噪声谱学4个分支,介绍其问题建模、分析工具、求解方法及不同的应用等.     

量子顶点代数理论和量子仿射代数

在广义的顶点代数领域中,一个基本的公开问题是,建立一个适当的量子顶点代数理论使得量子仿射代数和量子顶点代数自然地联系起来.部分地受Etingof和Kazhdan的量子顶点算子代数理论的启发,自2005年,作者系统地发展和研究了一个(弱)量子顶点代数及其拟模和φ-坐标拟模理论,建立了一些经典代数(如双杨氏代数)同量子顶点代数的自然联系,特别是最终给出了量子仿射代数同该意义下的弱量子顶点代数的一个自然联系.在此联系中,相对应的弱量子顶点代数在理论上存在,但其具体结构仍需要进一步去确定,并需证明它们是量子顶点代数.在某种程度上讲,这给所提的公开问题提供了一个初步答案.另一方面,这个理论在其发展的同时已被用来建立一些重要的代数同量子顶点代数的联系,显示了该理论的实用价值.本篇综述概括总结作者在这方面的主要结果,其中包括Zamolodchikov-Faddeev代数、无中心双杨氏代数、量子βγ-系统和量子仿射代数同(弱)量子顶点代数的联系.     

量子坐标代数的表示

量子坐标代数的表示理论与Poisson几何、组合数学、PI(polynomial identity)代数和丛代数等密切相关.本综述文章简要介绍量子坐标代数的表示理论和一些最新进展,特别是不可约表示与辛叶片之间的对应关系.     

InAs/GaAs单电子量子点量子比特的失相率

在有效质量包络函数理论近似下, 计算了InAs/GaAs量子点的参数相图，确切定义了InAs/GaAs量子点的参数的范围,使得该量子点能作为二能级量子系统用于量子计算；发现静电场能够有效延长消相干时间，当外加静电场超过20 kV/cm时，消相干时间能够达到毫秒量级. 这些结果有助于未来实现固态量子计算.     

任意量子位Grover量子搜索算法的NMR脉冲序列的理论设计及NMR实验验证

Grover量子搜索算法是目前量子计算理论和实验中研究最广泛, 而且已被核磁共振(NMR)实验所验证的一种量子算法. 提出了多量子算符代数理论(Miao X. Mol. Phys. 2000, 98: 625), 设计了任意量子比特的Grover算法的NMR实验脉冲序列, 即NMR量子计算程序, 并用NMR实验验证了其中2个量子比特的Grover算法计算程序, 初步表明了多量子算符代数理论的正确性.     

量子比特系统的特征多项式表示

量子比特是量子信息与计算的基本单元.如何表征、探测以及操纵多量子比特系统之间的量子关联是量子信息处理和量子测量理论的重要课题.文章采用特征多项式方法表征量子比特系统,并指出了这一方法在揭示多量子系统间量子关联中的重要性.首先,通过密度算子的特征多项式表示,得到了密度算子正定性的充分必要条件.其次,通过研究两比特系统的量子关联,推导出特征多项式系数与Quantum Steering Ellipsoid(QSE)体积间存在的等式关系.最后,通过研究三比特纯态系统,重新证明了系统之间量子关联存在单配关系.     

对稳态NUT- Kerr-Newman黑洞的量子隧穿特征的研究

运用Parikh的量子隧穿模型, 研究了NUT- Kerr- Newman黑洞的量子隧穿辐射特征. 研究结果表明, 当考虑能量守恒与角动量守恒时, 稳态NUT- Kerr- Newman黑洞的真实谱不再是纯热谱, 视界处粒子的隧穿率与Bekenstein-Hawking熵有关, 且满足量子力学中的幺正性原理.     

SU(1,1)型双输入量子系统能量最优控制

基于极大值原理,讨论了在李群SU(1,1)上演化的量子系统的能量最优控制问题,针对正常极值和非正常极值两种不同情形,分别给出了双输入时最优控制的解析表达式.所研究的系统是一类在非紧李群上演化的典型量子系统,可用其来描述大量实际物理问题.     

自组装InAs/GaAs量子点材料和量子点激光器

利用分子束外延技术和Stranski_Krastanow生长模式 ,系统研究了In(Ga)As GaAs,InAlAs AlGaAs GaAs,In(Ga)As InAlAs InP材料体系应变自组装量子点的形成和演化 .通过调节实验条件 ,可以对量子点的空间排列及有序性进行控制 ,并实现了InP衬底上量子点向量子线的渡越 .研制出激射波长λ =96 0nm ,条宽 1 0 0 μm ,腔长 80 0 μm的InAs GaAs量子点激光器 ,室温连续输出功率大于 1W ,室温阈值电流密度 2 1 8A cm2 ,0 .5 3W室温连续工作寿命超过 30 0 0h .     

量子随机分析(英文)

本文扼要介绍量子随机分析的某些最新发展。在第一部分,阐述了量子概率论的vonNeumann公理系统,并把它与经典概率论的公理系统作了比较。第二部分介绍Fock空间上的基本运算及Fock空间的各种概率解释。最后一部分介绍了由Hudson和Parthasarathy建立并引起大家注意的非交换随机分析理论。     

自组织生长CdSe-ZnSe量子点的光致发光

利用不同温度下的光致发光和时间分辨光谱研究了生长在GaAs(110)衬底上的CdSe-ZnSe自组织量子点的发光特性,发现浸润层量子阱的激子发光淬灭比量子点的淬灭过程快得多,量子点的激子辐射复合寿命远大于浸润层量子阱的激子复合寿命.根据不同尺寸的量子点复合寿命的差异,观测到来自不同量子点的锐线发光.     

量子计算与公钥密码

首先介绍P.Shor的量子算法,然后运用该算法,对几种公钥密码体制(基于整数分解的困难性的RSA公钥体制;基于离散对数的困难性的公钥体制,如E lG am a l体制、椭圆曲线密码(ECC)体制等)进行了分析.     

基于XOR和量子傅里叶变换的多量子图像秘密共享方案

安全的图像数据共享是无线网络中一个值得探索的课题.本文提出了一种基于异或(XOR)和量子傅里叶变换的多量子图像秘密共享方案.在共享过程中,首先,通过XOR运算操作对一个量子秘密图像进行预处理;其次,通过哈希函数生成的密钥对这些图像做进一步处理;最后,通过执行量子傅里叶变换(QFT)得到一个共享图像.在恢复阶段,只有当所有参与者都在场时,秘密图像才能被恢复.同时给出了实现该秘密共享方案的量子线路图.实验结果表明,该方法在共享过程和恢复过程中都具有良好的安全性.此外,该方法在共享图像生成和秘密图像恢复方面的计算复杂度较低.     

原子核量子能谱的统计性质

以原子核为例,通过观察和分析量子谱的统计性质,研究有限物理体系中量子混沌的一些问题.首先给出球形原子核中量子谱显示的有序-混沌现象随激发能变化的实验数据.而后描述了原子核有序混沌相变现象与原子核形变以及原子核转动的依赖关系,并讨论了量子体系中的对效应对有序混沌相变的影响.最后,用有序-混沌相变的概念解释和理解了核物理中一些重要的实验现象.     

多量子弛豫时间的直接测量

本文建议在演化期使给定阶的多量子相干性弛豫衰减,并使之确定探测期容许的单量子相干性的幅度.因此,可以用一维谱Hahn回波直接测量自旋体系的多量子弛豫时间.这种方法避免了费时的二维谱,并易于消除外加恒定场非均匀性的影响,实验省时、结果准确.本文对于AX_n(n=1-3)体系研制了选择性地探测各阶多量子弛豫时间的方法.由测量的结果推算得出体系的交叉相关性,这是单量子弛豫研究不可能获得的宝贵信息.     

对角量子信道纠错码空间的存在性与构造

通过量子信道的Kraus算子,提出了对角量子信道的概念,证明了对角量子信道的一些性质:一个量子信道成为对角量子信道的充要条件是所有对角矩阵都是它的不动点;同一对角量子信道的所有压缩矩阵具有相同的秩;一个对角量子信道不可纠错的充要条件是其压缩矩阵是行满秩的.进而证明了一个对角量子信道在整个空间上可纠错当且仅当其压缩矩阵为1秩阵.最后,利用一个具体例子给出了构造对角量子信道的码空间的一种方法.     

量子杨-Baxter方程新解系的一般量子偶构造

本文通过建立新型的Hopf代数及其相应的量子偶,构造了一个新型的普适R矩阵.在具体表示下,由此得到了(无谱参数)量子杨-Baxter方程的系列新解,所谓的A₂非标准解也包含于我们的新解系之中.