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.     

光纤耦合的腔量子电动力学系统中的分布式量子信息（英文）

光纤耦合的腔量子电动力学系统是一个完美的理论模型,可以实现决定性的量子信息过程.该文综述了最近在光纤耦合的腔量子电动力学系统中实现分布式量子信息处理的工作.讨论了如何在该系统中实现量子态传输、纠缠分配和量子逻辑门,并概述了多种不同的方案,如共振耦合、绝热操控、虚激发过程.最后,讨论了这个方向上的实验进展.     

量子与门的实现

在定义了量子逻辑与门之后,利用在博弈游戏中量子策略比经典策略更具优越性这一特点,从理论上提出了一套实现量子与门的新方案:把量子逻辑与门的操作用两个可分辨的量子硬币来实现.     

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.     

超导非绝热几何量子计算及其优化控制

为实现量子门的高保真度和强鲁棒性,提出基于超导量子电路体系的非绝热几何量子计算方案.仅通过对超导比特施加含时共振微波驱动的方式,可以在超导比特上实现任意的单比特几何量子门.同时,在2个电容耦合的超导比特体系中,非平庸的2比特几何量子门也可以类似地实现.结果表明:提出的非绝热几何量子计算方案不仅对几何量子操作具有较好的鲁棒性,还可以与优化控制技术兼容,进一步增强量子门的鲁棒性.该方案的提出使容错固态量子计算的研究与发展向前迈出了重要的一步.     

实现量子或门的新方案

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,为实现量子逻辑或门提供了一套新的方案,该方案的工作机制为用两个单量子硬币理论来解释实现量子或门的过程。     

量子绝热捷径技术在三波导耦合器设计中的应用

通过将量子无摩擦动力学与绝热消除结合实现了量子绝热捷径技术在光波导耦合器中的设计.为了使该方案更实际可行,引入了幺正变换,以便对波导的宽度以及相邻波导之间的间距进行设计,并利用光束传播法对三波导耦合器进行模拟验证.模拟结果表明,相比于绝热耦合,利用绝热捷径设计的耦合器可以在传输长度缩短4倍的情况下实现能量的有效耦合.该方案可适用于量子信息处理和集成光学领域.     

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。     

利用耦合超导量子比特实现受控U门

运用两量子比特非局域操作的几何表示理论,提出了利用射频脉冲作用下的耦合超导量子比特构建受控逻辑门(受控U门)的一个理论方案,并进一步推导出在电容耦合和自感耦合系统中构建受控U门时,其哈密顿量中的拉比频率所需要满足的条件.最后通过两量子比特控制相位门的实现说明该方案的可行性.     

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.     

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。     

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。     

基于量子算法的图像边缘检测研究

为了提高图像边缘检测的质量,采用量子算法.首先在二维Hilbert空间建立量子基态,在量子旋转门的复空间的旋转中,调整的旋转角步长使得概率幅始终向着最优解出现的方向旋转;接着实现图像从灰度空间到图像量子空间的映射;最后在图像像素的叠加态关联中通过线性加权厄米算法投影的平均值对图像边缘检测,同时确定检测范围.仿真实验显示,此算法检测图像边缘清晰,检测的信息量丰富.     

量子环中量子比特的自由旋转品质因子

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的第一激发态和基态的能量及其波函数.数值计算结果表明自由旋转品质因子随量子环内径(或外径)的增大而减小,且随电子-声子耦合强度的增大而增大.     

实现量子远程控制的可编程处理器

利用共享的EPR纠缠和单个qubit量子态对量子动力学进行编程,提出一个可编程的量子处理器方案,实现对远程量子态的有限的系列操作. 进而讨论了利用线性光学元器件对该可编程门的物理实现方案.     

量子点体系中自旋过滤、自旋流产生和自旋注入

自旋电子学是一门新兴的交叉学科,其中心主题就是对固体电子系统中电子的自旋自由度进行有效地操作和控制.量子点体系中的自旋效应近期受到了理论和实验较多的关注.本文着重介绍了自旋轨道耦合效应对量子点体系输运性质的影响,探讨了怎样利用自旋轨道耦合效应来实现对自旋的有效过滤和纯自旋流产生.基于四铁磁端双量子点体系中电子的交换相互作用机制,指出了一种可以显著提高从铁磁金属到半导体量子点自旋注入效率的新方法.     

基于量子绝热捷径技术的光波导分束器设计

用于加快量子绝热“慢”过程的量子绝热捷径技术, 已广泛应用于原子、分子和光物理.基于耦合波导的量子光学类比, 利用量子绝热捷径技术设计光学波导的耦合系数与传播常数, 实现快速的光波导分束器件. 通过数值模拟, 并与共振耦合和绝热耦合波导进行比较. 结果表明, 量子绝热捷径技术所设计的光学波导分束器具有长度短、输出稳定性高的优势.     

基于真值表演算的四量子电路综合方法

为了能以较小的代价高效地自动构造量子可逆逻辑电路,提出了一种新颖的四量子可逆逻辑综合方法.该方法首先将一个四量子电路的函数表示成真值表的形式;然后利用传统的递归思想,通过对换演算,将四量子电路映射函数的真值表分解成2块相互独立的三量子电路映射函数的真值表;再查找相应的最优三量子电路,直接生成相关电路;最后将对换运算的电路并入该电路,经过局部优化即可生成最终电路.分析结果表明,用该方法综合四量子电路能大幅减少TOF门的数量,平均需要15.74个TOF门,最多只需24个TOF门.同时该算法避免了穷举法所需的时空复杂度太大的问题,便于经典计算机实现.     

量子遗传算法在目标分配上的应用

量子遗传算法是量子计算和遗传算法相结合的产物,量子遗传算法将量子比特和量子门表示引入到遗传算法中,具有比遗传算法更好的搜索效率和收敛性.目标分配问题是一种典型的NP难问题,传统的方法在求解此问题时很容易陷入局部最优.本文利用量子遗传算有效地解决了目标分配最优化的问题,数值模拟表明量子遗传算法在该类问题中具有效性和可行性.     

声子效应对量子比特自由旋转品质因子的影响

在三维抛物线性限制势量子点中电子与体纵光学声子强耦合下，应用Peter变分方法得出了电子的基态和第一激发态的能量及基态和第一激发态的本征波函数．量子点中这样的二能级体系作为一个量子比特，计算出了量子比特的自由旋转品质因子，并且得出了自由旋转品质因子随受限长度及电子-声子耦合强度的变化关系．