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。     

量子计算机结构与发展路线分析

量子计算是先进计算的重要发展方向,也是当今全球科技攻关的热点,但其存在技术路线未收敛,技术能力成熟度低等问题。文中分析了量子计算机发展历程与现状,明确了量子计算机的物理基础、数学基础等工程原理;阐明了非冯·诺依曼体系结构的量子计算机的量子叠加性和存算一体机制,以及存算器、控制器、输入设备、输出设备等四个组成部分;梳理了量子计算机发展路线图的主线、里程碑节点、核心关键环节量子逻辑比特;展望了基于中等规模含噪量子计算机,采用变分量子算法,在量子化学、组合优化等方向可能率先实现商业化应用。     

量子器件前程无量

据新出版的英国《自然》杂志载 文报道，美国科学家在量子计算机研究方面获得重大的进展，这使得人们向往已久的量子计算机。又向我们靠近了一大步，使科学家们对利用量子研究领域的新技术研制出超级计算机充满了信心。美国科学家宣布，他们已经实现了４量子位逻辑门，取得了４个锂离子的量子缠结状态，此举使２１世纪量子计算机的研制取得了重大突破。 今年７月４日；德国慕尼黑技术大学和美国哈佛大学等高等学府和科研机构的科学家们，联合宣布研制成功５量子位的核磁共振量子计算机，并且成功地通过了运算试验。此举标志着全球量子理论研…     

量子计算与超导量子计算机

量子计算是一种基于量子力学相干叠加原理的新型计算体系,具有超越传统计算体系的优越性能。超导量子计算因为其在规模可扩展性方面的潜力而得到广泛的重视。超导约瑟夫森结是超导量子计算机方案中的关键器件,可用来控制超导体中的宏观波函数。阐述了量子计算的发展和优势,介绍了约瑟夫森结的原理以及三种超导量子比特的特性,并分析了面临的挑战。     

世界研究热点:量子计算机

<正> 近年来,随着科学技术的发展,科学家成功地将量子理论和信息科学结合起来,提出了许多新概念、新原理和新方法,量子器件、量子计算机和量子密码已经成为当今世界的研究热点,并取得了重要进展。 由于量子计算机具有一系列的优点和超凡的能力,因此它的发展和应用,不仅将影响人类的生产活动、生活方式和人类自身,而且对未来战争也将产生全方位的重大影响。 历史沿革 量子计算机是建立在量子力学理论基础上的计算机。早在六七十年代,美国IBM公司的沃森研究所就对这方面的物理原理进行探索,其成果成了量子计算机的基础。1980年前     

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。     

量子触发器的设计与优化

量子触发器是量子逻辑电路中一个很重要的量子器件,在量子计算领域有着重要的意义。根据量子触发器的逻辑功能,利用量子触发器输入和输出之间的关系,研究了一种通过引入辅助比特来解决数字电路反馈问题以及实现数据保持状态锁存功能的方法。设计构造了五种不同的量子触发器并对量子线路进行了优化。这些量子锁存器在建造量子计算机中可以作为可扩展的基本锁存功能单元使用。     

量子计算机与量子互联网

计算机由电子管计算机发展到晶体管计算机,再由晶体管计算机走向更高层次的量子计算机;互联网由电联网发展到光联网,再由光联网走向更高层次的量子联网。文章通过量子力学原理和量子“缠结”理论描述了量子计算机与量子互联网的概念,并介绍了量子计算机与量子互联网的研究情况。     

量子计算机

量子计算机是一种基于原子所具有的量子物理特性的装置。这些特性使得原子能通过相互作用起到计算机处理器和存储器的作用。在传统计算机中集成电路的集成度逐渐趋向物理极限，研究量子计算机是继续朝着缩小计算机体积和扩大功能这个方向发展的有效途径之一。为此科学家们不懈努力，目前已经取得了突破性进展。 １．量子计算机的大致工作原理及其应用量子计算机依据的是电子或原子核的旋转以及量子粒子的奇异特性。科学家们发现，在一般情况下，量子粒子可以同时向不同的方向旋转。当粒子的旋转方向是向上时，假设其状态为“１”。反之，如…     

量子计算机原理及研究成果

量子计算机,作为一种新颖的数值计算器,它拥有强大的数据并行处理功能,极大的提高计算机的计算能力,并解决当今计算机所不能解决的问题.因此,它成为世界各国战略竞争的焦点.本文简要介绍了量子计算机的两个运行原理:量子比特、量子并行计算,并对国内外的研究成果进行了说明.     

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.     

量子阱太阳能电池的外量子效率

通过实验比较了砷化镓量子阱太阳能电池与不含量子阱结构的普通砷化镓太阳能电池的外量子效率. 结果表明,量子阱太阳能电池吸收光子的波长从870nm 扩展到了1000nm. 当波长小于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率低于普通太阳能电池;而当波长大于于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率高于普通太阳能电池. 对这个现象给出了解释,并对用量子阱太阳能电池代替三结电池的中间子电池的可能性进行了讨论.     

不同形状量子阱的量子限制效应

采用差分法求解有效质量方程，考虑轻重空穴的混合效应及应变效应，对三种不同形状的量子阱的能带结构、价带态密度、跃迁矩阵元进行了比较。在阱宽相同的条件下，方阱有最大的限制能力，但抛物阱和三角阱有更平坦的态密度曲线，使得以抛物阱和三角阱为有源区的激光器和半导体激光放大器可以有较低的透明电流密度。同时价带子带的耦合强烈改变了跃迁矩阵元，这对量子阱的增益特性会产生影响。     

量子阱太阳能电池的外量子效率

通过实验比较了砷化镓量子阱太阳能电池与不含量子阱结构的普通砷化镓太阳能电池的外量子效率.结果表明,量子阱太阳能电池吸收光子的波长从870nm扩展到了1000nm.当波长小于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率低于普通太阳能电池;而当波长大于于680nm时,量子阱太阳能电池的外量子效率高于普通太阳能电池.对这个现象给出了解释,并对用量子阱太阳能电池代替三结电池的中间子电池的可能性进行了讨论.     

用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门的功能

在Barenco的工作基础上,用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门（对应的幺正变换矩阵为Λn-1(W)）的功能。该方案具有结构简单,易于实现的特点。