《一次性量子計算》是依託中國科學技術大學，由周先意擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：一次性量子計算
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周先意
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
量子計算利用量子疊加、相干、糾纏等量子特性，加快了運算速度，能夠解決某些經典計算過程所無法完成的計算任務。用物理體系實現的量子計算機，則相應地比經典計算機具有更強的計算能力。最近，一次性量子計算方案的提出為實驗實現量子計算開闢了一條嶄新的途徑。一次性量子計算的優點是，只需在製備好的二維cluster態上進行設計好的時序測量就可以完成各種所需的算法，在某些體系上容易操作和執行。同時，cluster態作為執行一次性量子計算的重要糾纏資源，具有較好的抗噪聲性能，為實驗實現提供了有力保障，因此它的發展前景十分看好。鑒於一次性量子計算方案受到人們的普遍關注，研究工作主要集中在理論方案的研究，實驗研究工作剛剛開始，我們將致力於研究如何在核磁共振體系中製備cluster態、通過實驗驗證cluster 態較其他糾纏態在噪聲環境下有更好的的抗噪聲性質、利用cluster態實現一次性量子計算和對任意子的研究。
結題摘要
基於量子力學原理的量子計算比經典的計算過程具有更強的計算能力和更高效率。很多物理系統驗證了其優越性，但是比特數的可擴展性是它們步入實際套用階段共同面對的難題。一次性量子計算的提出，為科研工作開闢了一條嶄新的途徑。在國家自然科學基金的支持下，我們在量子計算實驗和理論研究領域取得一系列有意義的研究成果,其中一些具有國際領先水平。主要研究成果如下： 1. 使用核磁共振技術，我們實驗製備出了四粒子圖態，並在其上實現了確定性的一次性量子計算（Phys. Rev. A 81, 012322 (2010)）。 2. 我們研究了存在退極化通道的情況下，由於測量造成的退極化噪聲的累積，對構造cluster states的影響（Chin. Phys. Lett. 27, 080303 (2010)），並給出了構造clusters states的可以容錯的臨界值。 3.我們通過對量子算法進行改進最佳化，成功完成了143質因數分解（PhysRevLett.108.130501（2012）），這也是迄今國際上分解的最大整數，對量子計算向多比特的擴展具有重要意義。 4.我們利用核磁共振技術完成了國際上首次機率克隆實驗（PhysRevLett.106.180404（2011）） ，並從實驗角度對機率克隆的效率和保真度進行了完整的分析。 5. 利用核磁共振量子模擬技術，我們將旅行商人最優路徑問題與系統演化的哈密頓量相對應，經過量子絕熱演化過程，成功得到了歷遍4個城市的最優路徑（PHYSICAL REVIEW A 83, 032314 (2011)）。 6. 我們分析了三粒子可分離態情形下局域觀測量非對易性與Svetlichny不等式範圍之間的關係（Chin. Phys. Lett. 27, 040303 (2010)）。發現即使是三粒子的直積態，也具有某種程度的關聯。
