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基于核磁共振的量子计算和量子信息传递

作　者: 肖丽
导　师: 曾锡之
学　校: 中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所）
专　业: 原子分子物理
关键词: 量子位量子计算核磁共振技术量子力学脉冲序列纠缠态量子信息处理核自旋相互作用么正变换
分类号: O413
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

量子信息科学是将量子力学应用于信息科学而产生的一个新兴的领域。近二十年来，人们利用量子力学的一些奇妙特性，如纠缠性，叠加性，不可克隆性等在计算和信息传递上突破了经典信息的限制。这些将成为推动这一领域继续发展的动力。现在，量子信息处理已经成为人们研究的热点，是量子物理学的前沿课题。在如何建造实用的量子计算机方面人们正在作出努力。在量子信息处理的众多实验方案中，NMR是发展最快的。液态NMR技术在做少量子位计算机方面远远领先于其它方法。因此本文以液态NMR量子计算机为研究课题，主要完成了以下几项工作：1)利用NMR中射频脉冲序列，构造三量子位的一些逻辑门，如Controlled-Controlled phase shift gate。在NMR模拟机上实现了三量子Grover搜寻算法。2)在制备有效纯态的基础上，又用脉冲序列制备出有效EPR态。并在NMR谱仪中演示了EPR态的量子关联—一种没有经典对应的纯量子效应。证明了NMR量子计算机可以用来演示量子力学效应。3)利用Swap变换和量子超密编码实现了没有直接相互作用的自旋间的信息传送，并可扩展到多量子位的情况。4)评价了当前液态NMR量子计算机在扩展至多量子位的过程中可能遇到的困难及可能的解决方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章引言  8-21
  第一节量子计算机的出现和发展  8-11
  第二节量子计算中的量子力学  11-15
  第三节量子计算机发展的困难与前景  15-17
  小结  17
  参考文献  17-21
第二章核磁共振量子计算机之物理基础  21-31
  第一节核磁共振量子计算机原理  21-23
  第二节核磁共振量子计算机结果分析  23-27
  第三节核磁共振模拟机上的模拟实验  27-29
  小结  29
  参考文献  29-31
第三章液态核磁共振实验的困难及前景  31-42
  第一节核磁共振量子计算机的有效纯态问题  31-33
  第二节核磁共振量子计算机在量子位扩展中的问题  33-36
  第三节量子逻辑门的门时间  36
  第四节核磁共振量子计算机中的选择性激发问题  36-38
  第五节核磁共振量子计算机中的量子纠错问题  38
  第六节核磁共振量子计算机的结果读出问题  38-39
  小结  39
  参考文献  39-42
第四章 Grover量子算法的核磁共振实现  42-54
  第一节 Grover量子搜寻算法  42-45
  第二节 Grover算法的核磁共振实验  45-53
  第三节模拟实验结果及分析  53
  小结  53
  参考文献  53-54
第五章纠缠态及其特性  54-62
  第一节量子纠缠的定义  54-56
  第二节纠缠态的应用  56-60
  小结  60-61
  参考文献  61-62
第六章核磁共振中的纠缠态及其性质  62-70
  第一节在核磁共振中制备 EPR对  62-64
  第二节实验结果及分析  64-68
  小结  68-69
  参考文献  69-70
第七章利用量子超密编码实现无直接耦合自旋间信息传递  70-81
  第一节液态 NMR的超密编码  70-75
  第二节用超密编码在无直接耦合自旋间传递量子信息  75-76
  第三节实验结果的分析  76-79
  第四节结论  79
  小结  79
  参考文献  79-81
总结  81-82
硕士期间完成论文情况  82-83
致谢  83

基于核磁共振的量子计算和量子信息传递

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