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。     

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。     

利用相差进行量子信息读取

讨论了用一维简谐势阱中的Bose-Einstein凝聚体(BECs)帝l成的多原子级非平衡Schroedinger猫态作为量子计算机中的量子位，在此基础上利用共振射频场对量子位作用的相差优化量子信息的计算结果，从而进行信息的读取，并从单个量子位推广到多量子位系统。     

新设计或许能使量子计算机更容易制造

量子计算机（tolerant quantum computation，TQC）在很多领域具有广泛应用前景，如药物设计、电子学甚至破译编码。多年来科学家一直醉心于建造能在量子水平工作的计算机，其量子系统由安排好的纠缠量子所构成，使用量子比特或“昆比特”来存储信息。量子微粒能同时存在于两个位置，这让量子计算机具有强大的计算能力。理论上，量子计算机可以设计来破解公共密钥，或模拟复杂系统，比传统计算机更快。然而这种机器难以制造，人们曾经认为量子计算机对失误非常敏感，过去20年来该领域也一直争议不断，至今仍找不到管用的量子计算机。     

耗散腔量子电动力学系统中量子Fisher信息和量子相干性分布

基于耗散腔量子电动力学系统,研究了两量子比特间的量子Fisher信息和量子相干性受环境耗散的影响.发现量子Fisher信息在初始时刻会随着时间的演化而增大,而且经过较长相互作用时间后,两量子比特间会呈现稳态的量子Fisher信息.其次,还发现环境耗散并不会完全摧毁两量子比特间的量子相干性,当作用时间较长时,稳态量子相干...     

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。     

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．     

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。     

基于集体噪声信道三量子比特纠缠态测量相关性的鲁棒量子对话

利用三量子比特纠缠态作为初始量子资源,提出两个分别运行在集体退相位噪声信道和集体旋转噪声信道上的鲁棒量子对话(Quantum Dialogue,QD)协议.Alice制备一系列三量子比特纠缠态,将它们分成一个物理量子比特序列和一个逻辑量子比特序列,然后将逻辑量子比特序列发送给Bob.接着,Alice和Bob分别对物理量子比特序列和逻辑量子比特序列进行测量.根据他的测量结果,Bob制备新的没有测量过的逻辑量子比特序列,并利用逻辑酉操作编码他的秘密消息.接着,Bob将编码的逻辑量子比特序列发送回Alice.最后,Alice对编码的逻辑量子比特序列施加逻辑酉操作以编码她的秘密消息并公布她对其的测量结果.这样,Alice和Bob就能解码出彼此的秘密消息.借助于三量子比特纠缠态的测量相关性,两个参与者秘密地共享信息逻辑量子比特的初态.这样,信息泄露问题被克服.所提出的协议只需要单光子测量.与之前提出的可运行在集体噪声信道上的QD协议相比,所提出的协议具有最高的信息论效率.     

量子信息论及其哲学思考

量子信息论是经典信息论与量子力学相结合的新兴交叉学科 ,它是一门用量子力学的世界观来重新构建信息理论的科学。如今 ,量子信息论已经成为一门独立的学科 ,并且在许多方面已显示了它超越经典信息论的地方。这一点可以体现在量子信息领域的两位权威Bennett和DiVincenzo最近在《自然》杂志上对量子信息所做的总结性评价上 :从经典信息到量子信息的推广 ,就像从实数到复数的推广一样。[1]一、量子信息的实质与表征经典信息是以比特作为信息单元。从物理角度讲 ,比特是两态系统 ,它可以制备为两个可识别状态中的一个 ,如是或非、真或假、0…     

中科大实现光子比特与原子比特间的量子态隐形传输

中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟研究小组在国际上首次实验实现了光子比特与原子比特之间的量子态隐形传输。光子是量子通信中最好的信息载体,但却难以存储;而原子态可用来存储量子态。在不破坏其量子特性的情况下,将飞行（光）量子比特所载信息传送到静止（原子）量子比特上．并在需要时成功读取原子量子比特内存储的信息,将是未来量子信息处理中的重要组成部分。研究人员利用极化光子态作为量子信息的载体,利用由大约100万铷原子构成的冷原子系综作为量子存储器．制备了光子与原子系综态之间的纠缠。通过这个光子-原子纠缠源,进行了光量子比特到远程原子比特的量子态隐形传输。传输到原子比特的量子信息在存储了8S后,被成功地转换为光量子态以作进一步的量子信息处理。     

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。     

核磁共振实现多回合量子稠密编码

提出并实现了多回合量子稠密编码方案. 该方案以量子相位估算为工作机制. 利用m+1 量子位系统, Bob只操作1个量子位, 通过与Alice进行m个回合的传递, 把2^m+1 个信息传递给Alice. 信息容量由经典方案的m位增加到m+1位. 我们在3位核磁共振量子计算机上演示了本方案, 取得了与理论预期一致的实验结果.     

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。     

单原子量子信息储存首次实现

不久前，科学家首次成功实现了用单原子存储量子信息——将单个光子的量子状态写入一个铷原子中，经过180微秒后将其读出。这项新突破有望助力科学家设计出功能强大的量子计算机，并让其远距离联网构建“量子网络”。     

Grover算法的非定域实现

用核磁共振技术目前只能做到对7个量子比特的演示计算。为此有人提出"分布式量子计算机"的方案。该文考察Grover搜索算法非定域实现,分析为实现这种非定域操作所需的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)纠缠对资源。以2个量子比特为例,说明非定域实现Grover搜索的全过程,并推广到N个量子比特情况下非定域实现的资源需求情况。N为要搜索数据库的大小。结果表明,某些情况下,非定域Grover算法耗用比经典Grover算法更多个EPR对,甚至比经典计算机所用的资源还多,此时的非定域量子计算失去了量子计算的优势。     

两块相距3米钻石首次实现量子比特纠缠

＂钻石恒久远,一颗永流传＂。钻石不仅是妙龄女郎的爱物,现在也成了科学家的宠儿。研究人员在最新一期的《自然》杂志撰文表示,未来的量子互联网有望由钻石晶体构成,他们已经让两块相距3米远的钻石内的信息发生纠缠。这样,测量一个量子比特的状态立刻会让另一个量子比特的状态固定下来，这是实现远距离量子信息交换所必需的步骤。     

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。     

振幅阻尼通道中原子系统的量子Fisher信息动力学特性

对二能级原子单量子比特系统的量子Fisher信息在振幅阻尼噪声环境中的动力学过程进行了研究，并分析量子Fisher信息的演化特性.结果表明：在振幅阻尼的马尔可夫环境中，量子Fisher信息单调递减直至消失;在振幅阻尼的非马尔可夫环境中，量子Fisher信息出现振荡现象.