在同核系统上实现一个不需制备有效纯态的量子算法

论文以溶于重水的胞嘧啶中的两个氢的核自旋作为量子比特，直接从热平衡态开始进行Arvind算法，得到了预期结果；在同核系统中实验实现了Arvind算法，谱图中线形扭曲和误差主要是由于频偏效应和选择脉冲的不完美，了解和发展在同核系统中实现核磁共振量子计算的技术, 有助于我们实现实现需要侈个比特的量子计算，更好的理解量子计算。     

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。     

量子计算和量子信息习题及其解答（第二版）

量子信息和量子计算是近年来发展最快，也是最吸引人的物理学和信息科学的交叉研究领域。利用量子力学纠缠态的非局域特性，实现排序、查找、编码和整数因子分解等传统计算机难于实现的算法，量子计算和量子信息表现了强大的计算能力和异常的信息加工传输能力。人们对该领域进行研究的最终目标是想制造出量子计算机，     

量子纠缠科研平台反哺实验教学的探索

量子纠缠是量子信息处理中一种重要的物理资源，其广泛应用于量子通信、量子计算、量子精密测量等领域。本文介绍了一种基于线性光学系统的量子纠缠科研平台，该平台可以实现双光子偏振纠缠态的制备、操控和测量。作者在开展科研活动的同时，秉持科研反哺实验教学的理念，对科研实验做了教学化设计和改造，开发了两项适用于本科教学的实验项目：量子纠缠态制备和纠缠特性测量。这是提升课程高阶性、培养学生创新实践能力的有效探索和尝试。     

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.     

量子计算与量子电路仿真技术

采用量子计算研究中最具代表性的电路模型模拟量子计算过程,实现Deutsch算法和量子Fourier变换的演算,构建了量子信息与计算的仿真平台雏形.实验平台采用量子寄存器结构作为存储媒介,在空间上优于矩阵形式,运算过程采用位操作避免了大量乘法运算的时间,实验结果可直接被其他重要量子算法所引用.采用新型结构减少了时间和空间耗费,运算过程更加简单直观,为平台的进一步完善提供了基础.     

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.     

量子计算及信息原理：第2卷，基本工具与专门课题

量子计算与信息是一门新的、迅速发展的跨学科领域,必须面对许多技术细节,否则是很难掌握它的基本概念和重要结果的。本书分成两卷,第2卷是建立在第1卷中所介绍的基本概念的基础之上的,它涉及了量子计算及信息的理论与实验各个重要方面,其范围包括了量子数据压缩、可存取信息、纠缠聚集。由于去相干量子计算限制,量子错误纠正以及量子信息协议的第一次实验实现,本书还包括了精选的专门课题,即混沌和量子对经典的转变、量子轨迹、量子计算与量子混沌以及齐诺效应。为了理解本卷的内容,需要了解第1卷中讲过的知识。     

量子通信的理论基础与线路实现

量子通信是目前物理学和信息学科研究的热门领域,文章从量子通信的物理基础出发,研究了通信双方对信息的处理方法和信息的传输过程,从理论上分别计算了在4个Bell基下传输实体的量子态的变化和接收者的幺正变换矩阵;给出了实现通信的量子线路,并以该线路为基础计算了Bell基及对应的幺正变换矩阵和量子门.     

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。     

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。     

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。     

NDQJava语言处理系统量子汇编及解释程序

量子计算被认为是有可能超越经典计算的一种新型计算模型,目前国内外已有大量相关实验和理论工作围绕量子计算及量子计算机而展开.南京大学计算机系量子计算和量子信息研究小组在量子计算领域中的量子程序设计语言方向上开展了一些工作,设计了一种量子程序设计语言NDQJava并在经典计算机上对其处理系统加以模拟实现.为了更好地描述量子计算的逻辑流程并和物理模型相对应,在NDQJava处理系统的设计和实现过程中定义了量子汇编及机器语言.量子汇编语言作为高级量子程序设计语言和量子器件之间的接口语言,其设计必须考虑完备、简明、易用三方面的因素.为了模拟实现NDQJava处理系统亦定义了量子机器语言并通过软件解释执行.文中在定义了量子汇编及机器语言后着重描述了NDQJava处理系统中汇编及解释程序的设计思想与实现方法,对其中的若干关键问题给出了相应图表及源程序片段加以阐明.     

多宇宙并行量子遗传神经网络人脸识别算法研究

针对传统遗传算法交叉、变异过程过于繁琐和神经网络在极值判断及收敛速度受限等问题,提出了一种并行的量子遗传算法优化神经网络权值的算法.首先引入了量子计算的概念,在量子计算的过程中使用量子旋门实现染色体的训练,然后引入量子交叉克服了早熟收敛现象,避免了遗传算法中繁琐的交叉、变异过程.最后设计实现了并行的卷积神经网络,使用并行量子遗传算法优化了卷积神经网络权值,实现了并行量子遗传神经网络人脸识别系统.实验结果表明,相对于原来的遗传算法,该算法在鲁棒性和实验速度上都有明显的提高.     

基于IQGA的船舶电力系统故障定位方法

为了快速精准定位船舶电力系统故障，争取宝贵的船舶电力抢修时间，提出一种改进的量子遗传算法（improved quantum genetic algorithm,IQGA）。首先,搭建船舶电力系统的数学模型，把故障定位问题转化为求目标函数最优问题；接着，将量子计算引入遗传算法（genetic algorithm,GA）中，采用双链量子比特编码方式，改进量子旋转门的角度更新策略;最后，加入量子非门实现染色体变异操作，增强算法收敛性能。仿真实验结果表明，改进量子遗传算法能够精准定位故障区段，并且较传统算法有着更为显著的收敛性能。     

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。     

非绝热和乐量子计算新进展

量子计算是基于量子力学规律调控量子信息单元进行计算的一种新型计算模型.众所周知,对噪声不敏感的高保真度量子逻辑门是实现大规模量子计算的关键.几何量子计算是利用几何相位来实现量子逻辑门操作的量子计算策略,其特点是利用几何相位的整体性质避免某些局域噪声对量子操作的影响,从而实现高保真度的量子逻辑门.因此,基于几何相位的量子操控是量子信息处理领域中非常重要的研究课题.该文以基于非阿贝尔几何相位的和乐量子计算为例,介绍非绝热和乐量子计算方案的新进展.     

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.     

自由空间量子通信实验研究与进展

量子通信的安全性是基于Heisenberg测不准原理、单光子不可分割性和量子不可克隆定理，它遵从物理规律，是绝对安全的.近年来量子通信技术的迅速发展加快了量子通信的实用化进程.文中综述自由空间量子通信实验研究进展，简要介绍几种量子编码协议、不同类型单光子源的量子通信实验，说明全球量子通信的实现可能存在的问题与技术挑战，展望了自由空间量子通信的未来.     

基于金刚石体系的固态量子计算

量子计算科学是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一,其开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理模式.量子计算研究的根本目标是建造基于量子力学基本原理的量子信息处理技术,能在许多复杂计算问题上大大超越经典计算性能的新型计算模式.量子计算需要一个良好的量子体系作为载体.基于自旋的量子体系由于其实用的可操作性,成为量子计算载体的优秀候选.自旋的所有量子性质表现在自旋的叠加态、自旋之间的纠缠和对自旋的量子测量上.基于系综的量子计算演示实验已经被多次实现,但是系综体系在可扩展性上有其原理上的缺陷.要实现可扩展的大规模室温固态量子信息处理和量子计算的突破,实现单量子态的寻址和读出是一个最重要的前提.在已经提出的单自旋固态量子计算载体中,比较突出的一类是基于金刚石中的氮-空位色心单电子自旋体系.金刚石中的氮-空位色心单电子自旋量子态可以在室温下初始化、操控与读出,成为室温量子计算机载体的优良候选者.我们首先回顾金刚石氮-空位色心单电子自旋体系作为量子计算机载体的重要进展;然后讨论了该体系在纳米尺度灵敏探测和成像方面的重要应用;最后,描述了此领域的前景.