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核磁共振量子计算机与并行量子计算

12 物理与工程　Vol . 13 　No . 3 　2003

专题讲座

核磁共振量子计算机与并行量子计算

龙桂鲁1 ,2 ,3 　肖　丽1 ,2

( 1 清华大学物理系 ,北京　100084)

(2 量子信息与测量教育部重点实验室 ,北京　100084)

(3 中国科学院理论物理所 ,北京　100083)

( 收稿日期 : 2003429)

NUCL EAR MA GNETIC RESONANCE QUANTUM

COMPUTER AND PARALL EL QUANTUM COMPUTING

Long Guilu1 ,2 　Xiao L i1 ,2

( 1Depart ment of Physics , Tsinghua Univer sity , Beijing 100084)

(2 Key Laboratory for Quantum Information and Measurement s ,

Minist ry of Education , Tsinghua Univer sit y , Beijing 100084)

摘　要　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 ,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. 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.

1 　量子计算界家喻户晓 ,深入人们的工作和生活的方方

面面 ,取得了巨大的成功. 但是 , 现在为什么

1. 1 　为什么要研究量子计算机人们又开始研究其他种类的计算机呢 ? 例如

计算机在短短的四五十年里 , 已经在世 DNA 计算机及量子计算机等. 我们从电子计

物理与工程　Vol . 13 　No . 3 　2003

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