无相互作用的量子克隆机

通过量子Zeno效应的无相互作用测量,提出了1→2经济型相位协变克隆机和1→3无辅助粒子的相位协变克隆机的实现方案.文中构建的量子克隆机与以往的方法相比结构简单,并有很高的成功几率,而且即使在外部有很强的环境干扰的情况下,仍然可以获得与克隆机最优值非常接近的保真度.     

在离子阱系统下实现1→2通用和相位协变量子克隆(英文)

提出一个在离子阱系统下实现1→2最优通用和相位协变量子克隆的方案.方案采用离子与振动模的共振相互作用,使克隆机的整个过程所需要的时间少于系统的消相干时间,提高了系统的鲁棒性,因此方案具有可行性.     

在无消相干子空间中确定性地实现多目标量子比特相位翻转门

基于腔的输入输出过程,在无消相干子空间中利用腔中束缚的2个原子编码成逻辑量子比特来确定性的实现多目标逻辑量子比特受控相位门.该方案不仅对抵御整体退相位错误是鲁棒的,而且容易实现.通过对相位门保真度的分析得知,该方案对腔衰减更加鲁棒,在中度耦合条件下,它的保真度可以达到1.最后,本文讨论了在当前实验条件下该方案的可行性.     

基于十量子比特团簇态的多量子双向链式受控量子隐形传态

为了在多参与者之间实现链式量子通信，采用十量子比特团簇态作为量子信道(quantum channel, QC),提出一种在4方之间进行多量子比特初始态的双向链式受控量子隐形传态(bidirectional-chain controlled quantum teleportation, BCCQT)协议.在通信参与者Alice、Bob、Charlie和通信控制者David之间进行量子通信，并且在量子通信过程中的安全性由控制者的权限和QC的纠缠特性予以保证的情况下，经过多量子比特初始态的复单转换、顺序通信、逆序通信、单重塑和复重塑等一系列复杂的过程和方法来重塑多量子比特初始态，实现了链式量子通信.结果证明该协议是可行的，同时，在此基础上对n+1方量子隐形传态和QC之间的关系提出了猜想.     

条件量子相位门的腔QED实现

利用单模场和一个Λ-型三能级原子实现二量子比特的条件量子相位门(CQPG),量子信息编码在单模场的FOCK态|0〉和|1〉及Λ-型三能级原子的2个亚稳态|g〉和|g'〉上.相位门的实现既不需要其它腔模,也不需要其它原子来纠缠2个量子比特,只要求腔模频率与对应的原子能级跃迁共振耦合.因此,这一方案比过去已报道的大多数方案要简单.     

量子蚁群算法求解多任务联盟问题

针对蚁群算法在求解多任务联盟问题(multi-task coalition problem,MTCP)时存在的求解精度不高、迭代次数多的不足,利用量子计算的并行性,提出了一种求解多任务联盟问题的量子蚁群算法.首先,利用量子叠加态给出了基于Agent的量子编码,使1个Agent能占据空间中的2个位置;其次,为使旋转角获得合适的大小和方向,提出了一种基于信息素的自适应修正旋转角调整策略;最后,通过对量子编码进行观测,给出了基于量子态的蚂蚁寻优策略.实验结果表明,与已有的算法相比,该算法不仅能获得更高质量的解,而且收敛速度也有显著的提高.     

灵活的固定相位量子搜索算法

为解决Grover算法的普适性不够理想的问题，提出一种灵活的量子搜索算法.首先，通过设计包含任意数目基态的量子均衡叠加态，实现任意大小无序数据库的构建；其次，通过求解算法的迭代方程，导出旋转相位与成功概率及搜索步数之间的定量关系，其中旋转相位可取(0,π]内的任意值；再次，通过迭代步数与成功概率的统计分析，确定当标记态数未知时旋转相位的最佳取值，并设计搜索方案；最后，考察不同旋转相位及不同标记态数下，成功概率及迭代步数的数值结果.理论分析表明该算法可以实现经典算法的二次加速.     

基于弱克尔交叉非线性效应和P零差测量的双量子比特逻辑门

量子逻辑门作为量子计算机的基础元件,在量子计算机中起着非常重要的作用。基于弱克尔交叉非线性效应提出一种新的方案实现双量子比特逻辑门。这种双量子比特逻辑门利用了介质的弱克尔交叉非线性效应、相干叠加态和P零差量子非破坏测量,量子非破坏测量可以判断光子通过的路径从而提高这种量子受控非门的成功概率。和已有的方案相比,该方案提出的量子受控非门具有消耗更少的量子资源,并且在现有的技术条件下就可以实现的优点。     

基于魔方旋转方法的量子彩色图像加密方案

为实现彩色图像安全高效加密,基于魔方旋转方法构建了一种量子图像置乱方案,并且设计出了对应的量子线路.结合量子异或(exclusive OR,XOR)操作和量子交换操作,实现了一种以量子魔方旋转图像置乱为基础的量子彩色图像加密方案,并对该加密方案进行了全部量子线路设计与仿真实验,取得了良好的加密结果.该加密方案的算法复杂度相对于其经典算法有指数级加速.     

一种用于函数优化的量子克隆算法

为了解决传统量子进化算法用于复杂函数优化易陷入早熟和收敛速度慢等问题,将克隆算子引入到量子进化算法中,提出了一种新型的进化算法一量子克隆算法.该算法既借鉴了量子进化算法的高效并行性又利用克隆算子增加种群的多样性.提高了算法在解决函数优化问题的全局寻优能力.仿真结果表明,该算法优于传统的量子进化算法,较好地解决了复杂函数的优化问题.     

利用超导量子干涉仪实现近似给定态克隆

提出了一个利用束缚在高Q腔中的超导量子干涉仪（SQUID）来实现近似给定态克隆机的方案．在实现克隆机的过程中，控制非（CNOT）操作必不可少，其操作可以通过调节SQUID与微波腔的相互作用来得到．由于目前在实验上SQUID技术很容易被完成，本方案在实验上也是可行的．     

基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信

基于两粒子部分纠缠态提出一种高效量子安全直接通信方案。该方案利用诱骗态来检测窃听,协议安全性等价于BB84协议的安全性。通信双方分别通过受控非操作和局域幺正变换编码秘密消息,利用von Neumann测量,结合经典通信实现秘密消息的高效直接传递。与现有协议不同,通信双方通过不同的操作编码和传输秘密消息,共享两个不对称的量子信道,同时在恢复秘密消息时通信双方各自持有攻击者不能掌握的关键量子比特,使得协议在理想和噪声信道中均安全。所有纠缠比特都用于传输秘密消息,协议的量子比特效率较高。     

系统素量子点生物荧光探针的构建及特性

采用碳二亚胺法偶联系统素多克隆抗体和水溶性CdSe/ZnS量子点,制备了系统素量子点免疫荧光探针( antiSys-CdSe/ZnS),并对该探针的特异性和荧光特性进行了研究.结果表明,antiSys-CdSe/ZnS和系统素多克隆抗体的中点效价分别为1∶3.21×104和1∶9.45×104,两者对系统素的免疫识别能力近似;体系中硼酸缓冲液的pH为9.0时,antiSys-CdSe/ZnS量子点荧光探针溶液的荧光强度最强,其荧光强度约为原量子点荧光强度的47％;在牛血清白蛋白(BSA)存在时,antiSys-CdSe/ZnS 的荧光强度明显增加;当体系中含有1％ BSA时,antiSys-CdSe/ZnS溶液的稳定性和荧光强度最佳.     

基于光纤连接的腔系统实现两比特离散量子傅立叶变换

提出了在外加经典场驱动的情况下,利用光纤连接的2个腔系统执行两比特离散量子傅立叶变换的方案.该方案通过发送2个原子交替通过一系列经典场和腔场来实现,而且该两比特方案可推广至N比特离散量子傅立叶变换.     

量子符号执行的优化

量子符号执行是一种为量子程序生成测试用例的技术.目前，量子符号执行只机械地根据被调试程序中的每一个条件语句来连续划分测试用例空间，没有考虑整个表达式以及条件语句的嵌套，导致量子线路比较复杂.为了解决该问题，提出对量子符号执行的优化.首先，通过对关系表达式进行化简，直接减少量子模块个数，或者通过值的替换间接减少量子模块个数.其次，对逻辑与和逻辑或2类逻辑表达式分别提出简化线路的方法.最后，提出将嵌套条件语句看作外层与内层的逻辑与来简化线路，优化对量子符号执行中测试用例空间的划分.实验表明，该优化方法降低了实现量子符号执行线路的成本，包括量子门和量子比特个数.     

量子秘密分享新方法

提出用纠缠W态来完成单个量子位的量子秘密分享方案.还提出2个不同的双量子位的量子秘密分享方案:它们分别是用四粒子纠缠GHZ态和五粒子纠缠GHZ态来完成双量子位的量子秘密分享的.     

基于传输线并联等离子振荡量子比特制备几何受控相位门

在受强外场驱动的电路量子电动力学系统中,利用传输线并联等离子振荡量子比特与传输线共振器的耦合提出一个制备几何受控相位门的方案．该方案的制备时间远小于量子比特的衰变和失相时间,保证了相位门制备的高效性,而且方案所要求的强外加驱动场条件在当前的实验技术条件下可以通过调节实验参数来获得．     

自适应混沌量子克隆算法

针对传统进化算法的早熟和收敛速度慢等瓶颈问题,提出了自适应混沌量子克隆算法．算法中采用量子编码来表示个体,利用个体质量、进化代数和个体的分布情况构造变异算子,针对克隆算子局部寻优能力强的特点,通过logistic混沌序列自适应地调节变异尺度,提高种群多样性,避免盲目搜索．对函数优化问题的仿真实验表明:本算法求解精度高,均方差小于10-7;运算次数小,平均运算代数在10代以内就能获得高质量的解．     

基于纠缠交换的量子秘密分享新方案

提出利用三对Bell态纠缠粒子来实现基于纠缠交换的三部分的量子秘密分享方案,并对已有的量子秘密分享方案进行推广.     

条件量子相位门的腔QED实现

利用单模场和一个Λ-型三能级原子实现二量子比特的条件量子相位门(CQPG),量子信息编码在单模场的FOCK态和及Λ-型三能级原子的2个亚稳态和上。相位门的实现既不需要其它腔模,也不需要其它原子来纠缠2个量子比特,只要求腔模频率与对应的原子能级跃迁共振耦合。因此,这一方案比过去已报道的大多数方案要简单。