用基本两位量子逻辑门实现N位量子逻辑门的研究

量子电路是实现量子态幺正演化的手段,一位和两位门是构成量子电路的基础。Barenco 用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能,张登玉在Barenco的工作基础上对用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能进行了改进。通过对Barenco方案和张登玉方案的分析和研究,提出了一个用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能的新方案,该方案结构更简单,且所用的两位门更易于实现,同时指出和改正了张文的不太准确的结论。     

量子逻辑门中的编码量子位研究

本文提出在量子编码中用量子字节控制量子字节的设想,具体分析了字节被控编码法防止或纠正逻辑运算错误的量子线路,该编码既适用于量子逻辑门的防错和纠错,也适用于防止量子计算机存储单元的解相干。该编码法量子位使用效率为５０％,且防错和纠错过程简单明了,并有单个逻辑双态双轨技术提供实验基础,因此该方案实现的可能性大。     

非可逆逻辑门的量子可逆实现研究

逻辑关系可用逻辑函数表示,量子逻辑关系是可逆的,引入和定义了量子逻辑函数;通过引入辅助量子位,增添量子输出信号的区分位,完成对非可逆逻辑门的改造,使非可逆逻辑门在量子电路中得到可逆实现,并研究了一些有用的非可逆逻辑门的改造方法,给出可实现的优化后的量子电路。     

量子逻辑门核磁共振实验的仿真实现

利用核磁共振(NMR)实验技术来实现量子计算，是当前各种验证量子算法最为有效的方法之一。对如何设计核磁共振(NMR)脉冲序列来实现各种量子逻辑门，如量子控非门、toffoli门等进行了研究。并在量子仿真器(QCE)上进行实验验证。     

参数化通用一位量子门模型

量子门组网络是实现编码量子态演化的手段,由一系列的量子门组构成.而一位量子门是构造量子门组的基础.本文以量子门酉正性为基础,通过分析酉正矩阵元素的特点,建立了参数化通用一位量子门模型,分析了模型与布洛赫球面的关系.模型涵盖了所有的一位量子门,通过给模型设置特定的参数,就可以得到特定的一位量子门.参数化通用一位量子门模型的提出,对于综合分析一位量子门特性和设计更加实用的一位量子门,都具有十分重要的作用.     

量子逻辑门的算符及矩阵表示

将量子逻辑门视为量子力学体第,利用泡利算符,系统研究了量子逻辑门的哈密顿算符及幺正变换的矩阵表示,论述了把量子逻辑门的输入输出态与量子 体系波函数一起来的方法,结果有利于指导在实际中选取合适的遵守量子力学定律的两态系统完成量子逻辑操作。     

多量子位量子Fourier变换的仿真实现研究

量子Fourier变换(QFT)是许多量子算法的关键子例行程序,核磁共振系统(NMR)是目前最有希望实现量子计算的物理系统之一.在介绍QFT,并对其进行进一步分析,得到了多量子位QFT的实现逻辑线路后,应用多量子算符代数理论,给出了基本量子逻辑门的核磁共振实现,分解了QFT各相应的逻辑操作,设计了相应的核磁共振脉冲序列.并通过量子计算仿真程序进行了实现多量子位QFT的实验验证,证明了所设计的NMR脉冲序列的合理性和实用性.     

关于量子非局域逻辑门的研究

对几种类型的量子非局域逻辑门进行了讨论,并且研究了信道为非最大纠缠态的情况,此时量子非局域控制-非门只能概率性实现.     

势阱离子+腔场系统中量子逻辑门的实现

基于光腔中的势阱离子同时与外激光场和腔场发生相互作用的特性，我们提出了一种量子逻辑门的实现方案。在该方案中，量子逻辑门是以离子内态和腔态作为比特，而势阱离子的运动态作为辅助比特始终保持在基态。而且，没有采用Lamb-Dicke近似，因而更容易为实验所实现。     

量子计算机前瞻:量子门与量子电路模型

本文介绍了量子计算机的基本概念和历史背景，它相对于经典计算机的优越性，详细讨论了量子逻辑门的基本构造，重点分析了单比特量子们和异或XOR门的控制受控关系，并对异或XOR门作为基本的2比特量子门的原因作了阐述，给出基于单比特量子门和XOR门构建的基它布尔逻辑门的量子电路。     

基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路

本文提出了基于NCP门库的一维量子行走可逆逻辑电路设计方案.根据一维量子行走的特点,电路被划分为投掷硬币和S操作两个部分;文章详细分析一维量子行走,对其行为数学建模,巧妙利用可控加减电路实现了S操作.目前对于量子行走算法的研究多数局限于数学理论和数理解析层面,在量子电路理论层面对量子行走算法的研究为数不多.本文利用原始递归给出了一维量子行走中每一步在量子电路理论层面上的数学表达式;提出的可逆逻辑电路描述了一维量子行走的最基本操作,并且将其使用模块化表示,使一维量子行走算法的研究从理论到实现上前进了一步.     

量子计算及量子计算机

介绍了量子计算和量子计算机的基本概念,分析了量子计算比之经典计算的特点,讨论了量子计算机物理上的几种可能实现方法,最后展望了量子计算机的应用前景。     

量子密码系统中常用量子信号的产生方法

量子密钥分配是量子密码学最成功的应用.如何产生高效的量子信号,是量子密钥分配系统安全运行的关键.文中简要介绍了量子信号的概念,给出了几种产生量子信号的常用方法,并简要分析了这些信号应用于量子密钥分配的可行性.     

量子骰子

量子博弈是量子信息的一个重要分支.以Meyer所研究的单硬币博弈游戏为基础,主要讨论了具有六个态的骰子游戏.对于经典的二人骰子游戏而言,游戏者双方P和Q获胜的几率相同,都是1/2.而在量子骰子游戏中,用骰子的态密度矩阵来表示该态,若其中一个游戏者Q用量子策略来代替经典游戏中随机的翻转过程,而另一个游戏者P仍然采用经典策略,则Q完全可以控制游戏的胜负.从而对于量子骰子游戏而言,可以得出:量子策略比经典策略更具优越性.     

量子密钥分发协议中通信双方的身份认证问题

针对量子密钥分发协议中的通信双方的身份认证问题,提出了一种解决方案。     

基于信道加密的量子安全直接通信

基于量子信道加密原理,结合Ping-Pong协议控制模式和信息模式的概念,提出了一个量子安全直接通信协议。在此协议中,发送者和接收者用n对Bell态作为量子信道,发送者用controlled-Not操作将单粒子纠缠入量子信道,接收者用controlled-Not操作将单粒子与量子信道解纠缠。通信双方依次执行控制模式和信息模式,控制模式检测窃听,信息模式发送秘密信息。控制模式和信息模式均不会对已建立的量子信道造成破坏,因此建立量子信道的过程仅需一次,此后通信双方可以反复进行控制模式和信息模式进行窃听检测和秘密信息传输。     

量子通信与量子计算

量子信息学是物理学目前研究的热门领域，它主要包括量子通信和量子计算，文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法，并介绍该领域的研究进展。     

多光子跃迁过程中的量子衍射与量子相干控制

从理论上解释了利用相位调制光场如何实现多光子跃迁的量子相干控制。在弱场作用下研究了几种整形激光脉冲形式与二能级原子系统的相互作用过程,研究了整形激光脉冲作用下双光子过程中的量子衍射效应。利用微扰理论给出了多光子跃迁过程的解析表示,根据解析表示解释了阶跃相位和余弦相位调制光场作用下多光子跃迁几率的量子相干控制。结果表明,这两种相干控制过程中都有跃迁几率消除现象,而且不同调制相位光场的作用结果对应着不同的几率消除位置。