固体核磁共振去耦序列及其计算机模拟

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1、中圈绅孽被求大誊硕士学位论文万方数据固体核磁共振去耦序列及其计算机，模拟作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：颜本军粒子物理与原子核物理彭新华教授二。一四年五月五日万方数据UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformasterdegreeTheDecouplingPulseSequencesandtheSimulationofSolidStateNuclearMagneticResonanceAuthor：BenjunYanSpecia

2、lity：ParticlePhysicsandNuclearPhysicsSupexVisox’：Pt’of．DI’．XinghuaPengFinishedTime：May5th，2014万方数据中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学

3、位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。’保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开保密作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：万方数据摘要摘要量子信息是一门量子物理和信息论的交叉学科。量子计算机是以量子力学为基础

4、的信息处理器，与传统计算机的原理完全不同，具有许多传统计算机所不具有的优势，如处理速度，同时处理信息的容量等等。现在已提出了几十种实现方案，其中核磁共振(NuclearMagneticResonance，NMR)量子计算是目前量子计算实验和理论研究取得成果最多的，成为了很有希望实现量子计算机的平台。液体核磁共振由于其简单的哈密顿量形式，量子计算在其上取得了很多重大的成果，基本的量子逻辑控制的实现等等。这些都基于液体由于分子的运动，所带来很好的相干性质，为量子计算的正确性和算法可行性提供了一个很好的测试平台

5、。但是液体核磁共振量子计算有着诸多限制，如只能制备到极化强度很小的赝纯态，随着量子计算比特数的增加，信号会越难以获得；较长的逻辑门操作时间：量子比特复位的困难等。而固体核磁共振体系中，系统可以被高度极化，保证信号的读出；退相干速率能通过去耦技术变得更慢；采用偶极耦合进行量子计算，有更高的耦合量级，门操作时间大大减小；能够重置量子比特，这使得从一个系统上移除信息完成有效的量子纠错成为了可能。固体核磁共振一个最大的劣势就在于构成分子不能像液体一样旋转、运动，不能有效的平均各向异性的相互作用，导致固体核磁共振量

6、子计算的最主要障碍就是消相干的影响，所以在固体中提高体系的相干时间成了实现’jl；=子计算的首要条件。我们可以通过固体核磁共振去耦技术，例如MAS、多脉冲序列去耦、或者两者的结合CRAMPS等，使得一定程度上的平均掉各向异性相互作用，大大提高了固体体系的相干性，为在固体核磁上进行：_『I；=子计算迈进了很大的一步。本论文首先介绍量子计算理论背景和核磁共振量子计算实现平台的基本知识，计算机模拟固体核磁的原理以及一个强大的固体核磁模拟软件SIMPSON：然后研究了固体中不同的去耦方法的原理，不同去耦方法在不同

7、情况下的去耦优劣，以及其不同的适用条件；进一步的进行了恢复耦合序列的简单研究。根据这些，对不同序列进行了计算机模拟比较，得到了一系列结果，如异核去耦中的TPPM去耦优于CW去耦的性质；同核去耦中，高转速下适用SAM系列去耦；静态的LG系列序列去耦效果较好等。最后，将偶极去耦和重耦技术应用到实现量子逻辑门，在旋转单晶体系下，实现了两比特的量子逻辑门，并且通过自己用MATLAB编程模拟和SIMPSON类实验的计算机模拟，进行了模拟验证。关镧阗：固体核磁共振，量子计算，去耦，恢复耦合，计算机模拟，量子门万方数据

8、ABSTRACTQuantuminformationisaninterdisciplinaryfieldbasedonquantumme—chanicsandinformationscience，Quantumcomputerisainformationprocessorbasedonquantummechanics，whichistotallydifferentfromtheprincipleoftra-ditionalco