Shor量子纠错码的改进和完善

利用量子异或门和Hadamard旋转门,设计了Shor量子纠错码的编码量子线路,提出了两种纠错方案以及实现这两种纠错方案的量子线路.     

叠加态量子纠错的5位编码

利用叠加态量子纠错思想，设计了由H门和CNOT门实现的5位量子编码纠错线路，实现了在量子Hamming界条件下用最少位的叠加态编码．     

去极化信道的多次量子纠错

本文利用量子过程层析成像建立了一个适用于多次量子纠错的通用方案,以去极化信道为例,说明了此方案的可行性.发现单次纠错之后等价量子噪声信道.依然可以看作是保真度提高的去极化信道,且保真度的提高有着严格的解析表达式.在对初始信道保真度要求不高的情况下,能够很好地实现多次纠错,让其保真度达到需要的精度.     

基于旋转算子的非交互式量子同态加密方案

量子同态加密是量子密码学的一个重要分支,它可以直接对密文量子态进行计算,同时保证计算的正确性和数据的安全性.对量子门T进行量子同态加密会产生额外的相位门S,如果不消除该错误则不能得到正确的输出.使用量子门隐形传态可以非交互地消除相位门错误,但是增加了解密复杂度.本文利用旋转算子实现了T/T^?门的量子同态加密,提出了非交互式量子同态加密方案.该方案解密复杂度为O(1),加密复杂度为O(N),其中N是量子线路中量子门的数量.本文证明了该方案是信息论安全的以及能够实现对任意量子线路的量子同态加密,并且在IBM Quantum Experience上实现了对Toffoli门分解线路的量子同态加密.     

信息理论的新进展——量子信息论与量子神经计算

正如信息论是现有通信和信息处理的理论指导一样,基于量子力学原理的量子信息论将成为下一代通信模式———量子通信的理论基础,量子计算与神经计算相结合的量子神经计算将成为未来信息处理的重要手段。从量子信息基础出发,讨论量子信息论和量子神经计算两个方面,前者涉及量子信源编码、量子纠错编码、量子信道容量计算以及量子信息加密等内容;后者涉及量子神经计算基本原理。并就量子信息理论与现有信息论、经典神经网络与量子神经网络之间的异同之处加以比较。     

量子与非门和量子或非门的理论实现

为了实现量子与非门和量子或非门,从而完善量子计算中的量子逻辑功能,提出二人零和单硬币量子博弈模型的理论方案,利用对量子硬币的不同量子操控从而分别实现量子与非和量子或非逻辑功能.研究结果表明,当两输入端信息相同时,可将量子与非门或者量子或非门视作两个独立的量子硬币,且实现这两种量子逻辑功能的量子操作相同;若两输入端信息不...     

量子纠错与经典纠错的比较

量子计算机利用其量子位态特有的相干叠加和纠缠性,使得在某些问题的处理上优于经典计算机,同时也导致量子计算过程中的出错图样不同于经典计算。讨论了二者的区别,在此基础上详细介绍了量子计算机中开发的量子纠错方案。     

量子计算中的矩阵方法

量子计算机是由包含连线和基本量子门排列形成的处理量子信息的量子线路建造而成的,本文主要从线性代数中的矩阵出发证明两个基本的逻辑门和量子线路.     

关于量子或门的再研究

本文利用量子博弈理论中量子策略比经典策略更具优越性这一结论,为实现量子或门又提供了一套新的方案,该方案的工作机制为：由单个量子硬币理论导出两个量子硬币理论,利用两个量子硬币博弈游戏的相关结论实现了量子或门。     

关于量子或门的再研究

本文利用量子博弈理论中量子策略比经典策略更具优越性这一结论,为实现量子或门又提供了一套新的方案,该方案的工作机制为:由单个量子硬币理论导出两个量子硬币理论,利用两个量子硬币博弈游戏的相关结论实现了量子或门。     

利用超导量子干涉仪制备N比特团簇态（英文）

利用两个超导量子干涉仪与腔场的相互作用,提出一种实现标准两比特量子相位门的方案。利用构造的两比特相位门,还提出了一种制备N比特团簇态的方案。在此方案中,量子信息被编码在两个超导量子干涉仪的相对稳定的基态上。在两个超导量子干涉仪与单模腔场的相互作用过程中,由于超导量子干涉比特的激发态被绝热地消去,激发态所引起的消相干得到了有效的抑制。此外,还讨论方案的实验可行性。     

An error-free protocol for quantum entanglement distribution in long-distance quantum communication

Quantum entanglement distribution is an essential part of quantum communication and computation protocols. Here, linear optic elements are employed for the distribution of quantum entanglement over a long distance. Polarization beam splitters and wave plates are used to realize an error-free protocol for broadcasting quantum entanglement in optical quantum communication. This protocol can determine the maximum distance of quantum communication without decoherence. Error detection and error correc-tion are performed in the proposed scheme. In other words, if there is a bit flip along the quantum channel, the end stations (Alice and Bob) can detect this state change and obtain the correct state (entangled photon) at another port. Existing general error detec-tion protocols are based on the quantum controlled-NOT (CNOT) or similar quantum logic operations, which are very difficult to implement experimentally. Here we present a feasible scheme for the implementation of entanglement distribution based on a linear optics element that does not need a quantum CNOT gate.     

Implementation of a Toffoli gate with superconducting circuits

The Toffoli gate is a three-quantum-bit (three-qubit) operation that inverts the state of a target qubit conditioned on the state of two control qubits. It makes universal reversible classical computation possible and, together with a Hadamard gate, forms a universal set of gates in quantum computation. It is also a key element in quantum error correction schemes. The Toffoli gate has been implemented in nuclear magnetic resonance, linear optics and ion trap systems. Experiments with superconducting qubits have also shown significant progress recently: two-qubit algorithms and two-qubit process tomography have been implemented, three-qubit entangled states have been prepared, first steps towards quantum teleportation have been taken and work on quantum computing architectures has been done. Implementation of the Toffoli gate with only single- and two-qubit gates requires six controlled-NOT gates and ten single-qubit operations, and has not been realized in any system owing to current limits on coherence. Here we implement a Toffoli gate with three superconducting transmon qubits coupled to a microwave resonator. By exploiting the third energy level of the transmon qubits, we have significantly reduced the number of elementary gates needed for the implementation of the Toffoli gate, relative to that required in theoretical proposals using only two-level systems. Using full process tomography and Monte Carlo process certification, we completely characterize the Toffoli gate acting on three independent qubits, measuring a fidelity of 68.5?±?0.5 per cent. A similar approach to realizing characteristic features of a Toffoli-class gate has been demonstrated with two qubits and a resonator and achieved a limited characterization considering only the phase fidelity. Our results reinforce the potential of macroscopic superconducting qubits for the implementation of complex quantum operations with the possibility of quantum error correction.     

NMR experimental realization of seven-qubit D-J algorithm and controlled phase-shift gates with improved precision

In this study, we report the experimental reali-zation of seven-qubit Deutsch-Jozsa (D-J) algorithm and controlled phase-shift gates with improved precision using liquid state nuclear magnetic resonance (NMR). Theexperimental results have shown that transformations Uf in the seven-qubit D-J algorithm have been implemented with different pulse sequences, and whether f is constant orbalanced is determined by using only a single function call(Uf). Furthermore, we propose an experimental method tomeasure and correct the error in the controlled phase-shift gate that is simple and feasible in experiments, and can have precise phase shifts. These may offer the possibility ofsurmounting the difficulties of low signal-to-noise ratio(SNR) in multi-qubit NMR quantum computers, morecomplicated experimental techniques, and the increase ofgate errors due to using a large number of imperfect selec-tive pulses. These are also applied to more complicated quantum algorithms with more qubits, such as quantumFourier transformation and Shor抯 algorithm.     

多光子W态的高效制备

量子纠缠的制备是量子信息科学研究的一个重要课题.利用已有的控制路径门和融合门,给出一类重要的多光子最大纠缠态——W态的制备方案.区别于此前线性光学方案,该方案的实现是确定性的,并且不是基于后验选择的方式,因此可以避免线性光学方案的概率问题以及制备出来的量子态在使用上的局限性.同时方案实现所需的资源仅随光子数的增加而呈线性增长,比之传统线路量子计算模式下的多项式增长有着极大的优化.总之方案的确定性、适用性、高效性等特点,将使得方案更具可行性,也更适用于大规模量子信息过程.     

量子逻辑门及其研究进展

量子信息代表了当代量子物理学的最新进展,代表着信息时代最具有潜力的发展方向,量子逻辑门是实现量子计算的最基本的逻辑单元。文章介绍量子信息技术中量子逻辑门的基本特点、方法以及实现量子门的物理实验进展。     

量子逻辑门及其研究进展

量子信息代表了当代量子物理学的最新进展,代表着信息时代最具有潜力的发展方向,量子逻辑门是实现量子计算的最基本的逻辑单元。文章介绍量子信息技术中量子逻辑门的基本特点、方法以及实现量子门的物理实验进展。     

概率门量子进化算法

量子进化算法(QEA)比传统进化算法(EA)有更好的种群多样性和全局寻优能力，但它采用概率操作过程，具有随机性和盲目性．将量子进化算法中的旋转门以概率门代替，在概率分析及实例验证的基础上，说明概率门量子进化算法(PGQEA)能使得对种群选取过程控制在全局优化的方向下，并且能更快地收敛于最优解。     

量子可逆电路综合的启发式快速匹配算法

提出了基于Reed-Muller展开式,使用CNT量子门库,以量子门表达式为启发式规则进行前向模式匹配的量子可逆逻辑电路快速综合算法.与通常所用的穷尽搜索算法相比,该算法利用量子门表达式作为启发式规则进行匹配代换,避免盲目匹配,有效降低了匹配复杂度,减少匹配代换的数量.同时该算法不会出现穷尽搜索中因不能找到有效解而进行回溯的现象,能以较小的时间空间复杂度生成最优或近似最优的量子可逆电路,特别在多量子可逆逻辑电路综合上,能够表现出更好的性能.     

MOS反型层和多晶硅栅量子效应的解析模型

在超深亚微米MOS器件中,量子效应对器件特性的影响很大.根据改进后的三角势场近似和曲线拟合,同时对MOS器件反型层和多晶硅栅中电子的量子效应进行了建模,得到了一个基于物理的解析模型,利用该模型计算MOS器件的阈值电压,与数值模拟的结果比较表明,模型的精度令人满意.