多逻辑比特表面码结构设计及其逻辑CNOT门实现

量子计算因具有并行处理能力,相比于经典计算有着指数级的加速,但量子系统具有脆弱性,极易受到噪声的影响,量子纠错码是克服量子噪声的有效手段.量子表面码是一种拓扑稳定子码,由于其结构上的最近邻居特点和较高的容错阈值,表面码在大规模容错量子计算方面具有巨大的潜力.目前已有的基于边界的表面码均为编码一个逻辑比特的表面码,本文主要研究基于边界如何实现多逻辑量子比特的编码,包括设计表面码的结构,根据结构找出对应的稳定子和逻辑操作,进一步根据稳定子设计出基于稳定子实现的编码线路;在研究基于测量和纠正的单量子比特间CNOT实现原理和基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现原理的基础上,优化了基于融合操作和分割操作的单逻辑量子比特表面码间CNOT门实现方案,将其扩展到所设计的多逻辑量子比特表面码上实现了多逻辑量子比特表面码之间的CNOT操作,并通过仿真验证量子线路的正确性.本文设计的多逻辑比特表面码克服了单比特表面码不能密铺于量子芯片的缺点且提高了某些逻辑操作的长度,提高了容错能力.基于联合测量的思想降低了对辅助比特的要求且减小了实现过程中对量子资源的需求.     

逻辑门操控腔内多光子过程中原子最大相干性恢复

考虑初始处于最大纠缠态的两全同二能级原子,将其中一个注入单模真空态腔场中发生多光子共振相互作用,将腔外原子及腔场视为腔内原子的环境,研究通过操作腔外原控制腔内原子最大相干性恢复。考察对腔外原子作Haddmard(H)逻辑门操作及基态测量前后,腔内原子约化密度矩阵非对角元时间演化曲线。结果表明：对腔外原子操作前,腔内任意 光子过程原子密度矩阵非对角元任意时刻都为零,总是处于混合态或经典态,相干性不能恢复。对腔外原子操作后,在光子数 过程中,腔内原子密度矩阵非对角元呈现周期为 的时间演化,在 时刻最大相干性恢复及态被制备。对于多光子（ ）的过程,腔内原子密度矩阵非对角元时间演化呈高频振荡,振幅呈非线性变化,最大相干性恢复周期变小、恢复次数增多。通过利用腔场与原子之间的共振相互作用和原子之间的纠缠,可实现腔内原子相干性恢复远程控制。与单光之过程相比,多光子过程更有利于原子相干性的恢复。     

逻辑门操控腔内多光子过程中原子最大相干性恢复

考虑初始处于最大纠缠态的两全同二能级原子,将其中一个注入单模真空态腔场中发生多光子共振相互作用,而将腔外原子及腔场视为腔内原子的环境,研究通过操作腔外原子实现腔内原子最大相干性恢复调控.考察对腔外原子作Hadamard门操作及基态测量前后两种情况下,腔内原子约化密度矩阵非对角元时间演化曲线.结果表明:对腔外原子操作前,腔内原子总是处于混合态或经典态,相干性不能恢复;对腔外原子操作后,腔内原子密度矩阵非对角元呈现周期性演化,最大相干性可周期性恢复,而且最大相干性恢复周期随光子数目k增大而变小.通过利用腔场与原子之间的共振相互作用和原子之间的纠缠,可实现腔内原子相干性恢复远程控制,与单光之过程相比,多光子过程更有利于原子相干性的恢复.     

激光对分子振动态的控制与量子Fredkin逻辑门

基于激光相干合成分子的局域模振动态,提出利用激光对分子振动态的控制实现量子Fredkin逻辑门的功能,并对方案的特点及可行性进行分析.     

单离子阱中基本量子逻辑单元的实现

建议了一种利用单个囚禁冷却离子实现基本量子逻辑门操作(单比特门和两比特受控旋转门)的理论方法,通过数值计算给出了各种相关实验参量的合理设置要求.在这一方案中,量子逻辑门的操作既不要求离子辅助能级的参与,也不限定只在弱耦合的LambDicke区内进行,因而将更容易地为实验所实现 关键词： 量子计算机 受控量子逻辑门操作 LambDicke耦合参数     

核磁共振实现基本量子逻辑门和量子分立付里叶变换

本文详细研究了利用核磁共振方法实现基本量子逻辑操作,提出了实现量子分立付里叶变换的实验方案,设计了可供实验的脉冲系列,为实验研究量子分立付里叶变换提供了具体方案。     

设计合成亚胺类化合物用于金属阳离子逻辑门识别及双控荧光分子开关构建

报道了首次设计合成希夫碱还原产物N,N-双(4-甲氧基苯)乙基-1,2-二胺受体分子L.通过考察L与12种金属阳离子作用时的荧光性质变化,发现Cu2+和Fe3+对L有显著的荧光猝灭作用,Zn2+和Cd2+对L有明显的荧光增强作用;因此可构建受体分子L对两对金属阳离子的"OR"逻辑门作用关系,形成逻辑识别体系.测定了Zn...     

硫杂杯[4]荧光探针的离子识别及分子逻辑门研究

以硫杂杯[4]芳烃为母体,在其1,3-位连接羟乙基邻苯二甲酰亚胺,2,4-位以三氮唑为连接基,将苄基引入硫杂杯[4]芳烃的下沿,得到硫杂杯[4]-邻苯二甲酰亚胺衍生物荧光探针(s1)。探针s1发射强烈荧光,在CH₃CN介质中的相对荧光量子产率为0.43。在DMF/H₂O介质中,以310 nm为激发波长,Fe3+能选择性猝灭探针s1在390 nm处的荧光;在CH₃CN介质中,以245 nm为激发波长,I-能选择性猝灭探针s1在310 nm处的荧光,光谱滴定和等温滴定量热均测出探针s1与Fe3+或与I-形成1∶1配合物,结合常数均达105。结合自由能表明配合为自发过程。荧光猝灭检测Fe3+和 I-的浓度线性范围分别为1.0×10-7～1.6×10-4 mol·L-1和1.0×10-7～8.5×10-5 mol·L-1,检测限分别为2.30×10-8 mol·L-1和1.17×10-8 mol·L-1。同时,利用识别和竞争配合作用,控制Fe3+和F-的输入使探针s1发射荧光或荧光猝灭,构建了分子水平上的逻辑电路。红外光谱推测探针s1分子中三氮唑基的氮原子参与了识别Fe3+的配位,而探针s1分子中三氮唑环上的芳氢与I-形成氢键而实现识别。     

光学并行阵列逻辑门系统整体结构以及液晶编码脉动进位加法器的优化设计及其实现

本文报道了利用布尔偏振编码逻辑代数(BPLA)理论来设计光学并行阵列逻辑门及液晶编码脉动进位加法器的详细过程,最后给出了加法器的实验结果。     

光学并行阵列逻辑门系统整体结构以及液晶编码脉动进位加法器的优化设计及其实现

本文报道了利用布尔偏振编码逻辑代数（ＢＰＬＡ）理论来设计光学并行阵列逻辑门及液晶编码脉动进位加法器的详细过程，最后给出了加法器的实验结果。     

用激光-二能级原子系统实现一位通用量子逻辑门

使用代数动力学方法，对激光-二能级原子系统的含时薛定谔方程进行求解.该系统哈密顿量具有SU(2)代数结构，得到了严格解.基于严格解，适当调节单模激光场的频率和振幅以及短脉冲激光与二能级原子的二阶虚光子作用强度，可实现一位通用量子逻辑门. 关键词： 代数动力学 激光-二能级原子系统 一位量子逻辑门     

基于共振里德伯偶极-偶极相互作用的双反阻塞机制及量子逻辑门的实现

里德伯原子由于具有较长的能级寿命和易于操控的特点已成为卓越的信息载体之一.近年来,关于里德伯原子性质的研究得到逐步的发展和完善,特别是基于里德伯原子间范德瓦耳斯力诱导的单能级里德伯阻塞和反阻塞效应.然而,随着原子间距离的改变,里德伯相互作用将导致更加复杂的动力学行为.本文主要研究在原子间距小于其特征长度的情况下,如何根据构建的里德伯反阻塞及双反阻塞机制一步实现两量子比特控制相位门和交换门,在此范围内的原子间相互作用将涉及多个能级的布居交换.数值模拟表明:里德伯阻塞与双反阻塞机制的解析和数值结果能够达到高度一致,理想情况下控制相位门和交换门的平均保真度分别为99.35%和99.67%,此结果对于抵抗高激发里德伯态的自发辐射具有一定的鲁棒性.希望本文的研究能够为里德伯原子系统中实现大规模容错量子计算提供必要的理论支持与实验依据.