基于量子调控高灵敏度双量子金刚石磁力计（英文）

高保真度量子比特控制对基于金刚石氮-空位磁力计实现起着十分重要的作用。但是,氮-空位色心的非平庸自旋-自旋相互作用常常导致能级劈裂,进而降低探测信号的对比度,最终导致磁力传感新能变坏。本文提出微波幅度调制的技术克服这一限制,允许实现探测信号对比度100%恢复。与传统磁力探测结果相比,双量子冉塞协议直流磁场探测信号对比度在实验上提高3倍。该方法可以直接推广到基于氮-空位色心温度、应力、电场传感,以及其他自旋-自旋耦合导致能级劈裂的体系。     

基于腔场中氮空穴色心的几何量子计算（英文）

利用纯几何操作,提出腔场中的氮空穴色心作为量子比特实现几何量子计算的方案.在暗态子空间中,选取合适的闭合演化回路,可以构造出单比特和双比特控制相位门.因此,该文提出了一种很有前景的实现容错量子计算的方案.     

核磁共振量子计算中有效纯态的制备方法

核磁共振可以作为实现量子计算的实验手段之一. 而进行核磁共振量子计算研究的初始态是"有效纯态". 有效纯态的制备方法已引起人们广泛的研究. 概述了目前主要的几种制备有效纯态的方法,并将它们作了比较,在具体实验中应根据不同的实验情况选择合适的制备有效纯态的方法.     

基于量子测量的量子计算模型综述

基于测量的单向量子计算是重要的通用量子计算模型,可以模拟一般量子计算任务。单向量子计算基于量子簇态作为计算资源,利用每个量子位的局部量子测量和经典通信执行一般量子计算。单向量子计算是与量子线路模型等价的量子计算模型。近年来,研究者们对单向量子计算的量子资源、纠缠度量、局部操作简化,以及量子通信等给出一系列研究成果,并基于光学平台开展了一些量子模拟实验。量子簇态与单向量子计算为一般量子计算提供非常好的量子任务处理方式,受到研究者们的广泛关注。该文主要总结基于测量的单向量子计算模型,包括重要的量子资源态、局部信息处理方式,以及与单向量子计算相关的研究;该文对单向量子计算存在的问题和前沿研究方法进行展望,为研究者提供借鉴。     

基于系综金刚石氮空位色心量子调控系统设计

为了实现量子的自旋调控和精密测量,将金刚石作为自旋载体材料,设计了基于系综金刚石氮空位（Nitrogen-vacancy, NV）色心量子调控系统。通过利用金刚石独特的自旋三重态容易被初始化,操控和读出,基于LabVIEW软件,设计编写了脉冲序列发生模块并搭建了共聚焦系统,调控了系综NV色心的自旋量子态。结果表明：该系统可以调控系综NV色心的自旋量子态;实现了NV色心拉比振荡实验的测量;拉比振荡周期为100ns。可见该系统结构设计简单,为下一步延长退相干时间,提高系统灵敏度打下基础。     

应用核磁共振实验实现量子计算的注记

从量子力学的基本原理出发,阐述了利用核磁共振进行量子计算的实验方法,澄清了有关文献中若干容易混淆而又十分重要的概念,并进一步报道CNOT门操作的实验方法和结果.实验结果与理论的预言一致.     

基于量子算法的电力系统潮流计算

潮流计算是各种电力系统计算的核心基础.求解节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵是电力系统潮流计算中非常重要的一步.当电力系统规模非常大时,使用经典算法来求解需要大量计算.为了解决这一计算难题,将量子计算引入到传统的电力系统分析计算中,通过对节点电压方程的转化及矩阵分块等一系列操作,利用HHL算法和量子迭代算法求解节点电压矩阵方程,然后得到节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵.与已有的经典方法相比,量子算法使电力系统潮流计算的复杂度达到了指数级别的降低.     

量子计算的挑战与思考

量子计算时代使用什么密码,是摆在我们面前的紧迫的战略问题,研究并建立我国独立自主的抗量子计算密码是唯一正确的选择.从基于HASH函数的数字签名、基于格的公钥密码、MQ公钥密码、基于纠错码的公钥密码4个方面讨论了抗量子密码的发展现状,介绍了自己的研究工作,并从量子信息论、量子计算理论、量子计算环境下的密码安全性、抗量子计算密码的构造理论与关键技术4个方面给出了进一步研究的建议.     

旋转单晶体系下的量子门的实现（英文）

在魔角旋转的固体核磁共振体系中,实现了量子逻辑门.首先,利用魔角旋转去除掉样品中核间的耦合.然后,利用特殊的恢复耦合序列或者条件恢复实现量子门需要的耦合.此方法相比液体中实现量子门有较简单的序列,因为其不需要复杂的去耦序列,另外构成量子门的序列的时间也较短.最后,模拟了一系列量子门,模拟结果与理论预期一样.     

基于绝热量子演化的量子状态转换方法

量子算法成功的标志体现为实现了正确的量子状态转换,这一过程主要通过适当的量子算符来实现。然而,事实证明寻找合适的量子算符是非常困难的。之前大多数研究主要采用机器学习的方法解决这一问题,这些算法与以酉量子操作为特征的量子电路模型有较大差距,也难以分析其在量子计算机上的实现。提出利用绝热量子演化实现量子状态的转换,与标准量子计算模型相比,量子状态的转换更加直接,也不用考虑算符的酉性,因此是在量子计算及量子通信中值得借鉴的量子状态转化方法。     

基于W态的代理型单服务器盲量子计算协议设计

三粒子W态与GHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)态相比具有较强的鲁棒性,根据这一特性并结合量子计算机未来的发展需求,提出了一种通过测量方式、利用三粒子W态的纠缠和坍缩性、并通过增加可信任中心的代理功能,来实现单服务器模式下盲量子计算的方案,协议主要是针对计算准备阶段来进行设计。协议执行过程中,可信任中心代理客户端完成与服务器之间的通信和数据发送任务,服务器无法获知客户端的属性信息。协议可以实现客户端完全经典,并且客户端可以不具有量子信道的访问能力,但与可信任中心之间需具有双向通信能力。协议具有结构简单、易于实现、执行步骤较少等特点。最后对提出的协议进行了安全性分析,协议具有无条件安全性。     

面向分布式量子网络的匿名盲量子计算协议

量子网络安全旨在研究分布式量子网络中通信和计算的安全性.本文研究了量子计算任务中的两个安全问题,即隐私性和匿名性.为此,本文提出了一种新的单服务器多用户匿名盲量子计算协议,利用在服务器和用户之间生成的匿名纠缠作为量子资源用于实现盲量子计算任务.匿名性、盲性和安全性分析表明所提出的协议在实现盲量子计算的同时保证了用户身份的保密.和现有的盲量子计算协议相比,本协议为盲量子计算增加额外的安全保障,也为其他匿名量子密码协议的设计提供了新思路.     

基于金刚石NV色心的电流传感器仿真

NV色心是金刚石中的一种点缺陷,可以用于高精度磁场测量。文章探讨将NV系综作为磁传感器来测量电流的可行性,并对电流强度、NV色心荧光强度与偏共振的关系进行建模仿真,分析传感器放置距离、激光、微波功率、金刚石NV色心浓度等对传感器性能的影响,从而为金刚石NV色心电流传感器的设计与研制奠定了理论基础。     

基于腔场耦合的超导比特的量子计算(英文)

利用超导量子比特实现量子计算在世界范围内备受理论界和实验界的关注.在这一体系中实现量子计算的明显好处是具有非常好的操控技术及容易集成化.过去10年实验的快速突破验证了体系的这些优势.在调节不同比特耦合方面,利用微波腔场耦合比特的平台已经建立起来.该综述将重点介绍如何形成等效的超导电荷比特、它和腔场的耦合,以及利用腔场耦合多个比特等内容.     

激光与微波功率对金刚石NV色心磁强计ESR谱线的影响研究

金刚石氮空穴色心磁强计广泛采用连续波光探测磁共振脉冲进行磁测,其灵敏度指标主要受到激光功率和微波功率影响.基于金刚石氮空穴色心系综搭建了一套共聚焦磁场检测系统,调节激光功率和微波功率测量相应的电子自旋共振谱的谱线半高宽和谱线对比度.实验表明,谱线半高宽主要受到微波功率影响,谱线对比度同时受到微波功率和激光功率影响;保持微波功率不变提高激光功率,观测到了明显的谱线半高宽变窄.系统的最优参数可分两步获得,首先调整微波功率获得较好谱线半高宽,再提高激光功率获得更好的对比度和谱线半高宽.      

基于光开关的量子交换器

为了研究量子通信系统,提出了一种基于光开关的量子交换器,它是量子通信网络的节点．该量子交换器主要由交换模块、控制模块和输入输出模块组成．它在量子通信网络的发信者与收信者之间建立光子链路,为通信双方提供量子信道,用于传输量子信息．搭建了量子交换器平台,并用微弱光源对该量子交换器平台进行了测试,结果表明该量子交换器具备了量子通信网络中节点的功能,能够成功实现量子通信网络的功能．     

基于随机顺序重排的单服务器盲量子计算模型

在现有的单服务器盲量子计算模型中,通常客户必须具备诸如制备或测量单量子比特态的能力.不同于现有的单服务器盲量子计算模型,本文将随机顺序重排技术应用于单服务器盲量子计算.通过对服务器制备分发的Bell态粒子序列进行随机顺序重排操作,客户保留了其输入、输出和算法对服务器的盲性.此外,客户不需要具备任何量子计算能力,只需具备重排粒子顺序的能力.     

一个高效的量子安全多方计算协议

安全多方计算是一类重要的密码原语,在电子投票、数据挖掘、区块链、云计算等领域有着广泛的应用.本文利用量子纠缠特性和欧拉定理,提出了一个高效的量子安全多方计算协议.协议中,所有参与方在一个半可信第三方的帮助下实现多元多项式函数的安全计算.性能分析表明该协议是正确的,并且可以抵抗一些常见的外部和内部攻击.此外,本文所提协议不仅可提高粒子的检测效率,还能有效降低协议所需的通信复杂度.     

计算机学家的量子计算

量子计算是计算机科学、数学和物理学的交叉学科。在跨学科研究领域中,量子计算开创了量子力学的许多出人意料的新方向,并拓展了人类的计算能力。本书直接引领读者进入量子计算领域的前沿,给出了量子计算中最新研究成果。该书从必要的预备知识出发,然后从计算机科学的角度来介绍量子计算,包括计算机体系结构、编程语言、理论计算机科学、密码学、信息论和硬件。