基于核磁共振體系的若干量子算法的實驗驗證以及多比特實驗技術(shù)研究.pdf

1、近年來量子信息與量子計算科學(xué)得到了迅速的發(fā)展，量子信息處理器被廣泛地用于量子計算、量子模擬、量子度量等方面的研究。不斷有新的量子算法、量子方案被提出，迫切地要求人們不斷提高實驗技術(shù)手段，使這些算法和方案能夠早日被實驗實現(xiàn)。核磁共振平臺是一個很好的量子方案測試平臺，其提供了豐富而又精密的量子操控手段。最近幾年很多量子計算方案在此平臺上得到實現(xiàn)，并且在此過程中發(fā)展了一系列的實驗技術(shù)。
　　本人在液態(tài)核磁共振平臺上，對若干量子算法、量子

2、方案進行了實驗驗證。為了能提高實驗可操控量子比特位數(shù)以進行更復(fù)雜的量子實驗，掌握并發(fā)展了一系列多比特控制技術(shù)，并實現(xiàn)了7比特標(biāo)記贗純態(tài)制備。此外提高樣品極化度在量子信息處理過程中起著重要的作用，對如何有效提高樣品初始極化度做了些理論研究工作。本論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.第一章是對量子計算的背景介紹。簡要描述了量子比特、量子邏輯門等基本概念，回顧了一些量子算法，并介紹了幾個目前主流的量子計算物理實驗體系。
　　2.第二章主

3、要介紹基于核磁共振量子計算的基本概念、模型以及量子操控技術(shù)。
　　3.第三章介紹了利用核磁共振技術(shù)對若干量子算法的實驗演示。第一個工作是實驗驗證量子線性方程組算法，實驗求解了2×2的線性方程組，三組實驗得到的實驗解誤差都只有7％左右，很好地驗證了此算法的正確性和有效性。第二個工作是實驗驗證高斯和算法，利用此算法，實驗實現(xiàn)了對整數(shù)9和15的square-free判斷以及square-free分解。第三個工作是實驗驗證了4比特H型魔態(tài)

4、提純方案。
　　4.第四章討論了有關(guān)多量子比特核磁共振體系的實驗操控技術(shù)。首先討論了多比特實驗中的技術(shù)困難，然后結(jié)合制備7比特標(biāo)記贗純態(tài)實驗對一系列多比特核磁實驗技術(shù)進行了描述。
　　5.第五章提出了一種新的基于熱庫的算法冷卻方案。先簡要回顧熱庫算法冷卻以及核Overhauser效應(yīng)，然后利用關(guān)聯(lián)表象下的Redfield方程推導(dǎo)出Γn弛豫過程的具體作用形式。聯(lián)合Γn弛豫與免退相干子空間，提出新的熱庫算法冷卻方案，進一步提高了