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 1 998年提出的 ,在这一模式中 ,可以对搜索算法进行加速算法 ,Brushweiler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

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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...

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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 ...

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本文围绕着量子算法的研究和应用,共分为三个阶段,分别实现多量子位量子算法体系的研究与核磁共振(NMR)模拟实现;符合Grover算法实现过程的经典谐振子系统的设计与分析;基因信息处理中DNA复制和蛋白质合成符合量子信息处理机理的过程描述和模型建立三个阶段目标。本文第一阶段首先通过算符法进一步完整地证明经典Grover算法是可以扩展的,即经典Grover算法中组成Grover迭代过程的W-H变换可以用任意幺正变换替代,对均匀叠加初态和目标态相位反转的操作可以用任意角度的位相旋转替代。核磁共振(NMR)技术被认为是最为有效地实现量子计算的物理体系之一。多量子算符代数理论可以将幺正变换分解为一系列有限的单量子门和对角双量子门的组合。我们以多量子算符代数理论为基础,结合矩阵的扩展Kronecker积、正移置换矩阵和位元反转置换矩阵,提出了实现任意相位旋转角度的扩展量子搜索算法、量子傅立叶变换和量子小波变换的核磁共振脉冲序列设计方法,并设...

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量子计算是新近发展起来的,利用量子力学原理进行信息处理的前沿学科。随着理论与技术的成熟及更多专家和学者加入该领域的研究,量子计算得到突飞猛进的发展,对计算机科学的发展和进步起到巨大的推动作用,将来人类社会会步入量子信息时代。近20年来的量子计算理论研究表明了量子计算在很多方面比经典计算优越得多,特别是在量子系统的模拟和大数因子分解等问题上尤为突出并且提出了诸多量子算法。我们研究的是Grover量子搜索算法,可以平方根级地加速经典算法的搜索速度。本文主要是通过对Grover量子算法的研究,以及对多量子算符代数理论和核磁共振(NMR)技术的理解和应用,来设计出完整的用NMR物理技术实现3量子位Grover量子搜索算法的脉冲序列,同时利用量子计算仿真器进行模拟验证所设计的脉冲序列的正确性、合理性和可行性。在整个设计核磁共振脉冲序列的过程中,关键在于:在多量子算符代数理论的基础上,将Grover量子搜索算法相应的么正变换矩阵转化为1位和...

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量子信息处理(Quantum Information Processing, QIP)利用量子力学规律表示和操作信息,其能力大大超过了传统的经典信息处理方式,因而激发了研究者对此研究领域的极大兴趣。然而,由于在实际的实验中需要对脆弱的量子体系进行相干操作和控制,因此建立量子计算机证明是极端困难的。从现有的实验方案看,液态核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)技术是最成功的一种量子信息处理手段。在这领域的研究成果,特别是此过程中积累的丰富的量子相干控制技术,为下一代的QIP的发展提供可借鉴的经验,同时也将增进我们对实际的量子信息过程以及它的强大功能的理解。因此,本学位论文选用液态NMR技术实现量子信息处理作为研究主题,涉及NMR体系的量子特性研究、NMR量子计算和量子通信三方面的工作,主要包括以下内容:提出了一个同时施加若干适当的线选择脉冲以制备赝纯态的方案,并在两量子比特的体系中实现。和先前的...

(本文共167页)

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