1 上海大学理学院物理系 上海 200444
2 苏州大学光电科学与工程学院 苏州纳米科技协同创新中心 江苏 苏州 215006
3 江苏省先进光学制造技术重点实验室 教育部现代光学技术重点实验室 江苏 苏州 215006
4 苏州大学数码激光成像与显示教育部工程研究中心 江苏 苏州 215006
5 上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室 上海 200234
量子逻辑门是实现量子计算的基本组件之一,而高保真度和高鲁棒性是量子逻辑门必不可少的关键性质。在实现量子逻辑门的各种方法中,利用几何相位的全局特性来构造量子逻辑门是一个有效的方法,它可以对一些局域扰动有比较好的容错性。本文在非绝热几何量子计算的框架下,在三能级系统中构造出了任意的单比特量子逻辑门,并创建出在实验中方便实现的脉冲形式。本文进一步研究了量子系统中存在频率失谐和脉冲振幅偏差的情况,并考虑量子系统与环境之间的退相干效应,以设计出具有更好鲁棒性能的脉冲波形。
量子比特 量子逻辑门 几何相位 几何量子计算 脉冲设计 qubit quantum gate geometric phase geometric quantum computation pulse designing 量子光学学报
2023, 29(2): 020401
由于贝尔态测量是量子信息处理的前提,因此提出了一种针对贝尔态的非破坏性测量方案。在该方案中,将奇偶校验门作为关键器件,利用奇偶校验门不改变输入光子状态的特性实现了C-NOT门和Toffoli门。然后,将Toffoli门和Hadamard门结合实现了对4种贝尔态的确定性测量。所提方案可用于双光子纠缠态测量,并可推广到三光子纠缠态的应用场景中,为贝尔态测量与量子信息处理提供了新的思路。
量子光学 量子信息与处理 贝尔态测量 奇偶校验门 量子逻辑门 光学学报
2021, 41(20): 2027002
山西工程技术学院 基础部,山西 阳泉 045000
量子信息学作为一门新兴学科引起了科学家的关注,量子逻辑门是量子信息处理的关键结构。在本文中,我们提出基于金刚石氮-空位中心的偶极诱导透明(DIT)过程,这个金刚石氮-空位中心囚禁于一个耦合到两个波导的光子晶体腔。在Purcell体系中,对于非耦合腔和耦合腔的圆极化光的反射率和透射率的差异是鲁棒且可调的,这说明DIT是明显的。利用该DIT,我们实现了空间极化超CNOT门。在多个自由度的量子比特系统的量子信息协议中它们可以用更少的资源来执行更多的量子操作,这样可以减少能量损耗和光子耗散。
偶极诱导透明 量子逻辑门 金刚石氮-空位中心 dipole induced transparency quantum logic gate nitrogen-vacancy center
合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
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 量子触发器 辅助比特 量子逻辑门 quantum computation quantum latch auxiliary bit quantum logic gate
合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009
量子逻辑电路是经典可逆计算和量子计算的交叉领域,对其综合方法的研究具有重要意义。 提出了一个基于矩阵初等变换的全新的综合方法, Toffoli门集被选作基本门库,其中每个逻辑门的矩 阵都可以分解为初等变换的乘积(称作一个初等变换路径), 结合一些启发式规则,将得到的初等变换路 径变成 Toffoli 门序列的形式,也即逻辑电路形式。给出了一个三阶逻辑电路的例子,分析了该新方法的性能。
量子信息 量子逻辑电路综合 矩阵初等变换 量子逻辑门 quantum information quantum Boolean circuit synthesis matrix elementary transformation quantum logic gates
合肥工业大学电子科学与应用物理学院, 安徽 合肥 230009
量子电路是实现量子态幺正演化的手段，一位和两位门是构成量子电路的基础。Barenco 用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能，张登玉在Barenco 的工作基础上对用基本的两位量子逻辑门实现n位量子逻辑门功能进行了改进。通过对Barenco方案和张登玉方案的分析和研究，提出了一个用基本的两位量子 逻辑门实现n位量子逻辑门功能的新方案，该方案结构更简单，且所用的两位门更易于实现，同时指出和改正了张文的不太准确的结论。
量子信息 量子逻辑电路 量子逻辑门 幺正变换 Toffoli门 quantum information quantum logic circuit quantum logical gate unitary transformation Toffoli gate
1 大连理工大学物理系,辽宁大连,116023
2 大连医科大学物理教研室,辽宁大连,116027
3 中国科学院生物物理研究所,北京,100101
在量子力学中,态的演化是一个幺正演化过程,态的演化过程可以用演化算子对态的作用来表示,幺正演化过程是时间可逆的.基于这一基本事实,Gerard't Hoofl引进了量子态的等价类概念,并用两组等价类之间的变换来描述量子态的幺正演化.本文利用等价类的概念及其变换来探究构建量子信息论中常用的通用量子门,给出通用量子门的推广形式.最后说明这些通用量子门可以基于双qubit体系内在的相互作用Hamilton量得以实现.
等价类 幺正演化 量子逻辑门
1 上海大学理学院,中国上海,200436
2 中国科学院上海光学精密机械研究所,中国上海,201800
微管是细胞骨架中的重要组成部分和功能组件,其中充满了液体水.本文基于腔量子电动力学描述了微管中水的电偶极子与电磁辐射场的相互作用,并论述了基于量子力学原理的量子计算,进而探讨了微管实现量子计算的一种可能机理.
微管 量子计算 量子逻辑门 CNOT门 腔量子电动力学 microtubules quantum computation quantum logic gate CNOT gate cavity QED
光谱学与波谱学教育部重点实验室,华东师范大学物理系,上海,200062
基于光腔中的势阱离子同时与外激光场和腔场发生相互作用的特性,我们提出了一种量子逻辑门的实现方案.在该方案中,量子逻辑门是以离子内态和腔态作为比特,而势阱离子的运动态作为辅助比特始终保持在基态.而且,没有采用Lanb-Dicke近似,因而更容易为实验所实现.
量子计算 量子逻辑门 势阱离子 腔场 Lanb-Dicke参数 quantum computation quantum logic gate trapped ions cavity field Lamb-Dicke limit
