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1、量子算法与量子计算实验论文.freelputationareintroduced,suchasentanglement,quantumbit.Severalkindsofmainquantumalgorithmsareillustrated,suchasShoralgorithm-thequantumalgorithmforfactoring,Groversearch-thesearchforthedisorderingdatabase,Hoggsearch-highstructurizationsearch.Onth
2、ebasisofknoputationputingandquantumalgo2rithm,tsportantroleintheexperimentofquantumputationagicresonanceandcavi2tyatomsystem.KeyalgorithmQuantumputationQuantumbitEntanglement量子计算是量子物理与计算机科学交汇而生的一门新兴学科。它的出现实质上是量子物理学向物质、能量和信息这三大领地的最后一块信息领域的进军。一、量子计算的基本理论1、纠缠1935年,
3、Schrdinger首先给出了纠缠态的定义:由空间分离的两个子系统构成的纯态,如果系统波函数不能分解为两个子系统波函数的乘积,.freelial)问题。对于P问题,我们在有限的时间内总能找到办法求得它的解。对于我们在有限的时间内不可能找到办法求得解的问题称之为NP(Non-Polynomial)问题。目前世界上应用最广也是最成功的加密方法-公开密钥RSA系统的核心思想就是利用大数在有限时间内不可有效质因子化这一结论。1995年,P.Hz,1H的中心共振频率约为500MHz。实验体系的哈氏量为H=2πnhJICZIHZ+
4、PH,所以各步骤如Grover搜索所介绍的那样。比较实验和理论,可以发现实验中存在一些误差。这些误差主要来自磁场和射频场的不均匀、初始时间的校正和信号衰减等。2、腔与原子体系腔量子电动力学(C-QED)体系是另外一种可以进行量子计算的量子系统。腔量子电动力学体系之所以可以实现对两位量子信息进行处理量子系统,一个重要原因就是腔中的辐射场与原子具有很强的非线性相互作用,这种相互作用的演化导致腔场和原子体系的本征态处于纠缠态。腔量子电动力学体系包含光腔和微波腔。这里我们主要介绍微波腔体系中应用Rydberg原子与微波腔相互作
5、用实现的条件量子相移门(QPG)。条件量子相移门(QPG)需要对两量子位的如下变换:
6、a,b〉→exp(i,
7、b>分别代表两量子位的基矢
8、0>或
9、1>,而δa,1,δb,1为通常的克隆尼克符号。条件量子相移门(QPG)在两个量子态都处在
10、1>时,产生一个=
11、0>或1个光子的腔场
12、a>=
13、1>而,目标量子位是Rydberg原子的两个能级
14、i>(定义
15、b>=
16、0>)和
17、g>(定义为
18、b>=
19、1>)。实验中应用的Rb原子的能级除了目标量子位两个Ry2dberg原子的能级
20、i>和
21、g>以外,还包括一个相关的能级
22、e>。三个相关
23、的Rydberg原子态分别代表Rb原子的主量子数n=51(
24、e>),n=50(
25、g>)和n=49(
26、i>)。原子的能级
27、e>和
28、g>与微波腔场发生共振相互作用,而原子能级
29、g>和
30、i>之间通过另外的微波场产生耦合。当原子处于能级
31、i>或者腔场处于
32、0>,原子与腔场的系统状态不发生变化,而当原子腔场的初始处于
33、g,1>态时,控制原子的速度使原子
34、g>与
35、e>量子态在腔场中经历一个2π的拉比振荡,
36、g,1>态演化为-
37、g,1>=exp(πi)
38、g,1>。因而系统的演化可以描述为:
39、a,b〉→exp(iπδa,1δb,1)
40、
41、a,b〉这个过程实际实现了相移为π的条件量子相移门(QPG)。
