两种精确量子测量算法NMR实验实现

论文摘要

量子信息科学是量子力学和信息科学等诸多种学科结合起来的一门崭新的交叉学科。它包括量子通信和量子计算等领域，它可能为信息科学的发展提供新的原理与方法。量子信息处理在某些方面理论上可以突破经典信息处理的限制，其巨大科学意义及学术价值吸引着物理学家和信息科学家越来越大的兴趣，是目前的前沿科学和热点研究领域之一。目前人们已经用实验演示了量子逻辑门操作和简单的量子算法。但是构造可扩展的量子计算机是很困难的，其最大的困难之一是向多量子位的扩展。实验表明液态核磁共振(NMR)量子计算是发展最快的和现实的技术之一，因此本文以液态NMR量子计算机作为手段，演示了量子精密测量中的两个算法，主要完成了以下几项工作：1、首次通过反馈控制在2个量子位NMR计算机上演示了相位估计算法，其相位估计精确到小数点后20位(2进制)，并分析其误差，与理论结果相一致，为反馈控制相位估计量子算法提供了一个典型的例子，为今后在少数量子位计算机实现多位量子精密测量算法的应用开辟了前景。2、通过“暗脉冲对”控制态矢，使普通方式下常规的谱学方法不能分辨的谱峰分别开来，为精密测量谱峰提供了很好的实验方法。它可应用到NMR体系或在其它体系，实现量子态的精确相干控制。总之，本文的研究为量子信息处理在少数量子位量子计算机上，演示只能在多位量子计算机上才能实现的量子精密测量算法提供了一些原理性的实验证据，相信随着原理与实验技术研究的不断深入，量子信息处理将会在精密测量和控制中获得更为重要的应用。

论文目录

• 内容摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 量子信息处理简介
• 1.2 量子信息的基本性质
• 1.3 量子信息处理的基本概念
• 1.3.1 量子位（量子比特qubit）
• 1.3.2 量子门（逻辑门）
• 参考文献
• 第二章 NMR量子计算
• 2.1 有效纯态
• 2.2 计算过程的实现
• 2.3 实现结果的读出
• 参考文献
• 第三章 任意精度相位估计算法的NMR实现
• 3.1 引言
• 3.2 相位估计算法
• 3.3 实验操作及分析
• 3.3.1 实验操作步骤
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 “暗脉冲对”实现谱的高分辩测量
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法简介
• 4.3 结果及分析
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 总结与展望
• 硕士期间完成的论文情况
• 致谢