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。     

用基本的两位量子门构造Fredkin门

本文在Ａ Ｂａｒｅｎｃｏ的工作基础上，提出了用基本的两位量子门实验Ｆｒｅｄｋｉｎ门的功能。与Ｈ Ｆ ＣＨｈａｕ的方案相比较，该方案具有结构简单，地理解和实现的特点。     

一位量子逻辑门的物理实现

作者研究了自旋为1／2的粒子在随时间变化的磁场中的运动情况．该系统哈密顿量具有SU(2)代数结构．用代数动力学方法对此系统进行求解,得到了严格的解析解．基于严格解,就可构造一位量子逻辑门．通过调节磁场强度和频率,可以控制该量子逻辑门,实现一位量子逻辑门的任何操作．     

自旋1/2态下的量子逻辑变换

作者利用对自旋算符的量子线性变换理论，提供了一种考察自旋1/2态下的量子逻辑门变换的一种有效方法，并给出了几个基本量子逻辑操作的变换表达式。     

二分法在多线量子逻辑门分解中的应用

将经典的对称二分法应用于多线量子可逆逻辑门的分解中,证明当量子位数n≥5且3≤k≤n-2时,任意多线量子可逆逻辑门('k'-CNOT门)可以在没有辅助位的情况下由少于[4「log2(k-2)」+1-3(2「log2(k-2)」+1-k+1)2「log2(k-2)」]个'2'-CNOT门(Toffoli门)构成.利用该方法可以使由多线量子可逆逻辑门分解而生成的物理电路门阵列数大幅下降.与Yang等报道的实验结果相比,'2'-CNOT门的数量级由O(2k)减少为O(k2).     

Clifford代数与量子逻辑门

以 Clifford代数为工具 ,讲座量子比特 ( Qubit)与量子逻辑门 (量子非门 ,Hadamard门 ,量子受控非门 ,Toffoli门等 )的有关性质。     

用微波-超导量子比特系统实现一位通用量子逻辑门

该文研究了二能级射频超导量子干涉仪量子比特与经典微波脉冲的相互作用.研究结果表明,当微波场的角频率接近于系统二能级|0〉|1〉跃迁频率时,即ω1-ω0≈ωm,可以得到一位通用量子逻辑门.通过调节控制微波场的角频率ωm,幅度Vm和脉冲作用时间t,可以得到不同的一位量子逻辑门.     

光逻辑门

用半导体激光器和雪崩光晶体管组合光双稳器件的不同电路形式实现了与、或、非以及与非、或非等逻辑门。特别是利用光可并行输入、输出特性实现了异或逻辑门(光学半加器)。这种光逻辑电路有结构简单、高光增益、响应速度快和便于单片集成等特点,因此,在光计算技     

量子计算机的物理实现

本首先着重讨论量子逻辑门的物理实现,包括单量子位旋转,幺正变换,以及Hadamard变换,以实现单量子位向相干叠加态和纠缠态的转变。接着对量子超距传输,量子计算,光子传声,量子网络以及量子计算机的研制等方面的研究近况作了简要介绍。     

利用无消相干子空间实现原子间的二位逻辑门

提出了一种在大失谐光学腔中实现两个原子间二位逻辑门操作的方案.通过受激拉曼作用使量子态在系统的无消相干子空间中演化,恰当选择原子与腔场的相互作用时间,从而实现受控非门和条件相位门操作.该方案不受原子自发辐射和腔场衰减的影响,在实验上更具可行性.     

细胞骨架微管中一种可能的量子计算

微管是细胞骨架中的重要组成部分和功能组件，其中充满了液体水．该文基于腔量子电动力学描述了微管中水的电偶极子与电磁辐射场的相互作用，并论述了基于量子力学原理的量子计算，探讨了微管实现量子计算的一种可能机理．     

基于GP算法的多模态门电路设计

多模态电路是与传统基于开关切换或者可重构实现方式的多功能电路不同的一种新颖的多功能电路,它在电路结构不发生改变的情况下,由电路某种参数(温度、电源电压、控制信号)的变化实现电路的多种功能.作为一种新的电路类型,多模态电路设计还没有标准的设计准则,针对现有的设计方法存在元件冗余,电路结构不合理的缺点,提出了用GP(遗传程序设计)算法来设计多模态门电路,并实现了一个控制信号控制的与,异或门,电路的分析结果说明了该设计方法的可行性.     

量子电路可逆逻辑综合的研究及进展

分析了量子电路可逆逻辑综合的意义、研究现状和研究进展,给出了相关的研究方法和目前量子可逆逻辑综合研究中存在的主要问题,提出了量子可逆逻辑综合中的最小量子代价、最小化垃圾信息位、最小化门的数量和可逆逻辑综合的规模等关键技术问题的解决思路.     

相干脉冲下磁通量子比特的几何量子计算

首先计算了旋转磁场下自旋1/2粒子的绝热几何相位。用微波电流脉冲控制量子比特,导致量子比特里产生振荡的磁场。这个效应可以通过一个扰动的哈密顿量增加到总哈密顿量里,对哈密顿量进行旋转变换,得到磁通量子比特哈密顿变化的总效果类似于一个自旋1/2粒子在旋转磁场中的行为,进而计算出相干脉冲下磁通量子比特的几何相位,给定参数得到单比特量子逻辑门。最后简述了基于几何相位设计两比特受控非门。     

利用腔QED实现非常规几何量子相位门

提出一个基于压缩算符的非常规几何量子相位门的方案.在腔QED系统中,在强共振经典场驱动下,利用两个三能级原子与腔模的双光子相互作用,研究了两量子比特非常规几何量子相位门,发现它与腔模占有数有关,当腔模初始时处于真空态,这个方案对腔模衰变不敏感.     

利用量子计算网络实现量子远距传态

利用处于纠缠的一对粒子，作为量子位传态通道，实现远程量子传态，并构造出量子计算网络。