收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

量子克隆的实验研究

陈宏伟  
【摘要】: 量子信息学是量子力学与信息科学相结合的一门新兴交叉科学。同经典计算机相比,量子计算机在一些方面具有独特的优势,例如可以有效解决某些对于经典计算机来说属于难解完全类的问题,以及可以较容易的模拟量子系统的行为。由于量子信息与量子计算所存在的巨大应用潜力,因而激发了研究者对此研究领域的极大兴趣同时也引起各国政府、科学界和信息产业界的高度重视。 1982年,Wootters和Zurek提出了量子不可克隆定理,证明对于一个完全未知的量子态进行精确的克隆是不可行的。这条定理的提出奠定了量子安全密钥分配方案的理论基础,从而也引起众多科学家对于量子克隆领域深入研究的兴趣。到1996年,Buzek和Hillery提出近似克隆机的理论模型,更引发了对于量子克隆理论和实验方面研究的热潮。由于量子克隆操作对于量子态的精密操控有着较高的要求,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,因此要建立一种能够满足要求的量子克隆机是非常困难的。从现有的实验方案来看,液体核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)技术是目前最为成功的量子信息处理手段之一。利用核磁共振系统成熟的技术条件,在量子克隆领域做一些相关的研究工作,特别是此过程中积累的丰富的量子相干控制技术,为量子克隆机乃至下一代的量子计算机的发展提供可借鉴的经验,同时也将增进我们对实际量子信息过程以及它的强大功能的理解。这也正是我选用液态NMR技术实验实现量子克隆机做为博士论文研究主题的重要原因。本论文在核磁共振系统中实现量子克隆机的实验研究中取得以下几个方面的研究成果: 1.实验实现1→2的非对称phase-covariant量子克隆机 作为近似克隆的一种,非对称克隆可以实现信息量在输入态和克隆拷贝间直接的传输控制。克隆态的保真度以及克隆过程对于初始态的破坏都依赖于控制参数的调节:即如果我们提高克隆态的保真度,那么同时对于初始态的破坏也会增加。这种信息交换关系决定了窃听者可以从一个有着一定误差率的信道中最多可以获取多少信息。在此论文中,我们构建了可以实现最佳1→2的非对称phase-covariant量子克隆的量子逻辑网络。克隆过程在NMR系统中通过使用核自旋作为量子比特实验实现并同时证明了输出态的保真度之间关系。实验中,我们设计了循环路径得到几何相门实现克隆过程。这种几何相门已被证明对于系统的一些随机扰动具有抵抗作用从而可以提高实验的保真度。 2.实验实现1→2的概率克隆机 量子克隆可以分为两大类:近似克隆和概率克隆。近似克隆以1的概率得到量子态的近似拷贝,而概率克隆则以小于1的概率得到量子态的精确拷贝。目前关于近似克隆的实验在光学和核磁共振体系中都有很多实验研究。但是由于复杂的逻辑网路和精确的实验操控的要求,对于概率克隆实验实现却一直没有进展。在此论文中,通过设计一个有效简化的逻辑网路并应用强调制脉冲和相循环技术,我们成功的在核磁共振系统中实验实现概率克隆机。实验的克隆效率和克隆态的保真度都与理论非常吻合,并且验证了克隆效率与输入态集的交迭度(overlap)的关系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李贞双;李争艳;;基于云模型的量子免疫优化算法[J];计算机工程与应用;2011年21期
2 吴骏;吴俊;;改进型免疫量子粒子群算法求解TSP问题[J];微电子学与计算机;2011年08期
3 尹新;谭阳红;孙义闯;;电力电子电路故障的ST和QNN诊断[J];电路与系统学报;2011年04期
4 刘士荣;张波涛;;采用生物信息机制的量子免疫克隆算法[J];模式识别与人工智能;2011年03期
5 于伟威;;一维氦原子在强激光场下电离的经典理论研究[J];产业与科技论坛;2011年02期
6 李盼池;宋考平;杨二龙;;基于相位编码的量子蚁群算法[J];系统工程理论与实践;2011年08期
7 杨富利;李岳黄;;量子密码技术与因特网[J];煤炭技术;2011年09期
8 桂卫军;江民斌;;一类X-态量子关联的几何测量[J];量子电子学报;2011年04期
9 刘喜梅;郭静;;改进的量子遗传算法用于函数极值优化[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2011年03期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 解光军;操礼程;范海秋;;改进型量子遗传算法及其性能分析[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
2 段乾恒;;以更少的物理资源实现通用绝热量子计算[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
3 林青;何冰;李剑;;基于复合系统的高效量子计算(英文)[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
4 郭奇;张寿;;基于交叉克尔效应的光学量子信息处理[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
5 李文东;顾永建;刘凯;Yuan-Harng Lee;Yao-ZhongZhang;;Qubit和Ququart系统中的最优普适量子计算[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
6 杨磊;孙丰伟;李小英;;适用于量子信息处理的全光纤简并关联光子源[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
7 詹明生;叶朝辉;;量子计算与量子计算机[A];第十一届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2000年
8 郭光灿;;量子通讯和量子计算[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
9 周奇年;;海量数据搜索中的量子计算研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
10 毕桥;曾祥华;;在光子晶体中利用纠缠态构造量子计算[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭新华;量子算法和量子信息处理的核磁共振实现[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2003年
2 陈宏伟;量子克隆的实验研究[D];中国科学技术大学;2008年
3 姚淅伟;子空间量子计算的核磁共振实验研究[D];中国科学技术大学;2008年
4 朱晶;核磁共振量子计算中的实验技术[D];中国科学技术大学;2009年
5 居琛勇;量子计算中的新计算模式和新物理实现体系研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 郝翔;固态自旋系统中的量子纠缠和量子计算[D];苏州大学;2008年
7 胡艳敏;固态量子信息处理和离子阱量子模拟[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2012年
8 尹志;量子计算和量子关联在约瑟夫森结系统中的研究[D];浙江大学;2010年
9 邹平;量子计算的核磁共振实验实现[D];中国科学技术大学;2008年
10 董裕力;基于腔QED及连续变量的量子信息处理[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘海忠;约瑟夫森结与腔场相互作用动力学和量子信息处理[D];湖南师范大学;2004年
2 苏晓飞;代数动力学与一位量子逻辑门[D];四川大学;2005年
3 陈明;量子进化算法研究及应用[D];湖南师范大学;2007年
4 王凯宁;隐喻与量子世界的表征[D];山西大学;2008年
5 邓洪亮;高维Hilbert空间中量子信息的研究[D];湖南师范大学;2005年
6 李栋;量子衍生多目标进化算法及其应用研究[D];湖南大学;2008年
7 李絮;多宇宙并行量子多目标进化算法及其应用研究[D];湖南大学;2009年
8 吴超;三光子过程中两运动原子纠缠与超导比特分布量子计算[D];湖南师范大学;2010年
9 丁从宝;集合运算的量子算法设计及其应用[D];四川师范大学;2009年
10 王常春;量子博弈若干问题的研究[D];贵州大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 代群;我国刷新光子纠缠和量子计算领域两项世界记录[N];福建科技报;2007年
2 齐芳;我科学家刷新光子纠缠和量子计算两项世界纪录[N];光明日报;2007年
3 记者 李陈续;我国量子计算研究获重大突破[N];光明日报;2009年
4 记者 熊润频;量子计算前景诱人[N];新华每日电讯;2009年
5 记者 吴长锋;我科学家在量子计算研究中获重大突破[N];科技日报;2009年
6 王凯宁 郭贵春 山西大学科学技术哲学研究中心;从量子计算视角看计算观念变革[N];中国社会科学报;2010年
7 本报记者 刘丽丽;量子计算:摩尔定律终结者[N];计算机世界;2009年
8 王海滨;山西跻身量子光学研究第一梯队[N];中国技术市场报;2010年
9 本报特约记者  胡胜友;中国科技大学在量子信息国际前沿翱翔[N];大众科技报;2007年
10 王丹红;量子计算又进一步[N];中国矿业报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978