超导电荷量子比特研究综述

随着量子计算机以及量子算法的提出，人们开始寻找可以实现量子计算机的真实物理体系。超导量子电路以其丰富的可设计性和优良的易集成性成为最有潜力实现量子计算机的人造量子体系。文章介绍了超导电荷量子比特的基本原理、超导电荷量子比特的耦合以及耗散和退相干问题，展望了超导电荷量子比特在量子计算和量子信息科学中的应用前景。     

量子计算机的量子力学基础

文章从量子力学的基本原理出发论述了量子计算机的量子比特、量子寄存器和量子逻辑门的量子力学基础及量子计算机的优越性和存在的困难。     

信息

<正>超导量子计算机有了首个光电开关量子比特是未来量子计算机的基本构建单位,主要用来存储量子信息。量子数据传输总线(量子客车)使得量子比特可以一个一个连接起来,从而实现信息传递。量子总线由空腔(cavity)组成,其可让单个微波光量子伪装成标准波,还能在短时间内储存量子位。某量子位中的信息被编码后,在转移到另一量子位前可在空腔中储存10纳秒。最近美国国家标准技术研究院(NIST)的科学家首次为由量子比特和量子传输总     

基于概率信道的远程制备三比特态方案与实验研究

量子通信是一项涉及量子力学和物质量子特性的新型通信技术,具有高效性和在理论上的无条件安全性等特性,使其在电子通信、金融安全和军事工业等领域有着广泛的应用前景。为了从实践应用的角度讨论量子通信,本文讨论基于Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)概率信道的远程制备三比特量子态的方案并以单量子比特为例,通过IBM量子实验平台进行量子系统隐形传态实验,验证该系统的保真度为0.819。远程利用量子计算机进行线路模拟仿真的实验,为今后进一步理论和实践研究做好铺垫。     

量子计算机原理

本以与经典计算机对照的方法，介绍量子图灵机、量子位、量子寄存器、量子逻辑门、量子并行计算和量子编码，从量子计算机的物理和工作原理阐明量子计算机的优越性。     

2010年第10期半月科技要闻

成功实现世上最大“薛定谔猫”态“薛定谔猫”态在宏观世界并不存在,但在微观量子世界中,科学家可以用光子或原子等制造这样的状态。两个和两个以上量子比特的“猫态”就是纠缠态。量子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机和绝对保密的量子通讯的基础。     

量子计算及其应用

讨论量子计算机模型及其物理实现方案，量子计算过程，量子计算模型和量子并行算法，分析量子计算的指数级存储容量和指数加速特征，并简述量子计算和量子信息技术在保留通信、密码系统、数据库搜索等重要领域的应用。     

量子计算机的核心与发展

分析、对比了经典计算机和量子机的异同，讨论了量子计算机的核心与发展趋势，指出经典计算机和量子计算机的结构结合将是计算机发展的最佳模式。     

基于d级量子系统相互无偏基的量子安全多方求和及其应用

本文提出一种新颖的基于d级量子系统相互无偏基的量子安全多方求和协议.n个秘密持有者通过变换操作将自己的秘密编码在相互无偏基量子态上,以环形模式将其进行传输.安全性分析表明,所提出的协议能抵抗外在攻击和参与者攻击.本文协议适用于d级量子系统,采用整数加整数技术计算模d和,相比于采用比特加比特计算的量子安全求和协议,会具有更高的计算效率;相比于求和模较小的量子安全求和协议,会具有更广泛的应用.而且,这个协议能被用于量子多方隐私比较和量子多方匿名投票.     

关于量子算法理论

本文讨论在量子计算机上进行量子计算的方法。重点讨论Shor的量子因子分解方法。经典的大数因子分解对所有的现行计算机而言是难解的。现在通用的公共加密系统正是利用这一困难作为加密的基础。但是，在量子计算机上进行的Shor量子算法，使大数因子分解不再是难解的而是有效的，因而可能对现在通用的公共加密系统形成挑战。本文介绍在量子计算机上进行的Shor量子算法，即利用量子态的相干叠加和纠缠特性以及量子逻辑门实现量子计算的方法：并着重从理论原理和实验实现这两方面说明利用余因子函数和分立福里叶变换使这种量子算法对因子分解是有效的。     

量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

量子点受限长度对量子比特自由旋转品质因子的影响

利用抛物量子点中电子的二能级系统作为一个量子比特．研究了量子比特的自由旋转品质因子和量子点受限长度的关系．在本文的量子比特模型中。得到了量子比特的自由旋转品质因子随着纵向受限长度的增加而减少。而不随横向受限长度发生变化．同时发现能级结构也随受限长度的变化而发生变化．     

NDQJava语言词法分析程序

随着计算机硬件的发展,电子元件的功能即将受到量子效应的影响.对量子计算和量子计算机的研究迫在眉睫.Shor(Journal of Computing,1994,26:1484～1509)提出的大数质因子分解算法,向人们展示量子计算诱人的潜力.为验证量子算法正确性、通用量子计算机的可行性以及帮助理解量子力学中诸多问题,南京大学量子计算与量子信息研究组于2006年春设计了一种量子程序设计语言--NDQJava,并于同年夏在经典计算机上模拟实现了NDQJava的处理系统.此处理系统遵循编译一解释的途径,由词法分析程序、语法分析与代码转换程序、量子汇编与解释程序三部分组成.作为处理系统的第一部分,词法分析程序须将能够正确分析源程序并给出结构明确的单词属性字序列,它的设计实现遵循了简明、易用两条准则.本文着重介绍词法分析程序,较为详细地讨论了其设计与实现过程,并讨论了其主要优缺点.     

量子计算的物理实现——Divincenzo判据在2004年被满足了吗？

量子信息处理是一门新兴的交叉学科。人们期待它能解决现有的数字计算机在现实允许的时间范围内不能解决的某些问题。尽管小尺度量子编码，7个量子位以下的量子计算已经实现，但大尺度的量子信息处理，以及可以用于实际工作的量子计算机的制备等仍然远远超出当前的技术水平，因而量子信息处理仍是一个极具挑战性的任务。     

柱形量子点qubit的振荡周期

通过精确求解能量本征方程获得柱型量子点中的电子能态,并利用电子的基态和第一激发态构造一个量子比特．对GaAs量子点的数值计算表明：量子点能量随半径或柱高的增大而减小;量子比特的振荡周期随半径或柱高的增大而增大．     

腔中利用人工原子实现多量子比特相位门

在量子信息研究中,多量子比特相位门具有非常重要的意义。本文介绍了实现多量子比特相位门的两种模型,提出了一个利用腔中四能级超导人工原子实现多量子比特相位门的方案。该方案采用一个量子场和两个经典场控制各能级之间的跃迁,提高了多量子比特系统抵抗退相干的能力。     

大数据与量子计算

大数据技术的迅猛发展对计算效率提出了更高的要求.由于量子系统的独特性质,量子计算具有经典计算不具有的量子超并行计算能力,能够对某些重要的经典算法进行加速.人们发现,除了大数分解算法,量子计算的更多用途是对量子体系的仿真计算和在数据分析领域的应用.近年来,大数据和量子计算开始融合.虽然实际使用的量子计算机尚未建成,量子计算在大数据的应用在理论上已经取得了一些重要的进展.实验上也有了一些发展.本文首先介绍量子计算的基本原理和Grover量子算法.随后以量子机器学习作为切入点,介绍了量子计算在数据挖掘领域的应用.     

基于IBM Q平台的量子图像算法研究

为使量子图像处理算法在量子计算机上得到验证与发展,结合IBM量子实验平台(IBM Q)上量子计算操作与量子图像处理理论的研究,设计了一种基于IBM Q平台的量子图像分割方法.提出了一种基于新型强化量子图像表达式(NEQR)的改进型强化量子图像表达式(IEQR),并根据IEQR表达式初始化量子图像分割电路.该电路由量子比较器(QBSC)和受控旋转门(Cswap)构成.最终在IBM Q和本地经典计算机仿真两种平台下实现了2×2和4×4大小的量子图像分割,实验结果表明了该算法的可行性和有效性,并验证了量子计算机的优越性.     

量子计算机准确算出氢分子能量

对于很多理论化学家来说，最大的困扰便是如何能准确地对化学分子系统进行模拟。最近美国联合澳洲的科学家使用了2个纠缠的光子编码信息，并对氢分子系统进行了模拟。量子计算机摈弃二进制，采用量子比特（qubits）存储信息，可以同时表达二进制中的“0”和“1”，在存储更多信息的同时也大大缩减了计算时间，从而可以对化学分子系统进行准确快速的模拟。     

超导量子比特中的Landau-Zener-Stckelberg干涉

超导量子比特是人工固态量子系统,在低温和弱耗散条件下,具有量子化的能级结构.这些能级之间的间隔可以随外加偏置电磁场连续变化,不同能级在某些偏置场可能形成量子系统中所特有的免交叉.最近研究成果表明,利用这些免交叉,可以在固态量子比特中实现Landau-Zener-Stckelberg（LZS）干涉,为测量系统的能谱、表征系统与环境的耦合、实现量子逻辑门、产生量子纠缠等提供了一个便捷的新手段.