远程制备任意两量子比特态及优化控制量子逻辑门的研究

发布时间：2020-12-30 13:59

　　围绕量子世界展开的研究是21世纪的主题。近几十年来,以实现量子计算机和长距离绝对安全的量子通信作为最终目标,量子信息科学得到了全世界相关领域研究者们的广泛关注、同时取得了快速的发展和巨大的成功。在量子通信领域,量子隐形传态（Quantum Teleportation）和远程态制备（Remote State Preparation）作为重要的量子通信协议已得到广泛研究。两种协议的目的都是基于量子纠缠通道和经典通信,发送者希望在接收者处制备出待传送的初始量子态。量子隐形传态过程中发送者对于初始量子态的信息是未知的,而远程态制备的过程中发送者对于初始态的信息是已知的。而后,基于多个发送者共同分享初始态信息的联合远程态制备方案（Joint-RSP）应运而生。同时量子系统不可避免地与周围环境相互作用,因此探讨量子噪声对量子通信过程的影响尤其重要。在量子计算领域,量子计算具有并行运算的巨大优势,可以解决经典计算领域中的难题。量子计算的关键元素是量子比特,并且依赖于量子逻辑操作和量子算法的实现达到控制量子系统演化的目的。近年来,作为量子信息的载体且可进行量子计算的各种物理体系成为重要的研究课题。而极... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 量子通信研究进展
        1.2.1 量子隐形传态研究现状
        1.2.2 量子远程态制备研究现状
    1.3 量子计算研究进展
        1.3.1 实现量子计算的物理体系
        1.3.2 量子优化计算的控制理论
    1.4 论文结构
第二章 量子优化控制理论推导
    2.1 引言
    2.2 两种量子最优控制理论具体推导
        2.2.1 Multi-Target最优控制推导过程
        2.2.2 Multi-Constraint最优控制推导过程
    2.3 本章小结
第三章 噪声环境下联合远程制备任意两量子比特态
    3.1 引言
    3.2 联合远程制备任意两量子比特态的方案
    3.3 Pauli噪声环境下对保真度的影响
        3.3.1 比特翻转噪声
        3.3.2 退相位噪声
        3.3.3 各向同性噪声
    3.4 零温和有限温环境对保真度的影响
    3.5 本章小结
第四章 耗散环境下远程制备任意两量子比特态
    4.1 引言
    4.2 远程制备任意两量子比特态的方案
    4.3 耗散环境下保真度的演化
        4.3.1 马科夫和非马科夫环境的描述
        4.3.2 马科夫和非马科夫环境下的保真度
    4.4 本章小结
第五章 分子转动态系统中优化单量子比特逻辑门
    5.1 引言
    5.2 分子的能级和光谱简介
        5.2.1 分子能级结构
        5.2.2 光谱
    5.3 CO分子转动态系统优化Hadamard逻辑门
        5.3.1 共振脉冲控制下优化过程
        5.3.2 加限制条件和不加限制条件的比较
        5.3.3 非共振脉冲控制下优化过程
        5.3.4 相位分析
    5.4 基于Pauli Operations的优化
    5.5 本章小结
第六章 分子摆动态系统中优化两量子比特逻辑门
    6.1 引言
    6.2 SrO-SrO分子摆动态系统
    6.3 应用共振脉冲优化CNOT逻辑门
        6.3.1 Multi-Target方法优化结果
        6.3.2 Multi-Constraint方法优化结果
    6.4 应用共振脉冲优化SWAP逻辑门
    6.5 应用非共振脉冲优化CNOT逻辑门
        6.5.1 Multi-Constraint方法优化结果
        6.5.2 分子间距改变对结果的影响
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 研究工作总结
    7.2 论文创新点
    7.3 拟开展的进一步工作
附录A 第三章中输出密度矩阵的具体形式
    A.1 Pauli噪声环境
        A.1.1 比特翻转噪声
        A.1.2 退相位噪声
        A.1.3 各向同性噪声
    A.2 零温和有限温环境
        A.2.1 零温环境
        A.2.2 有限温环境
附录B 第五章中一些参数的注释
    B.1 计算中所用CO和 SrO分子参数
    B.2 计算中所用包络函数FWHM的推导过程
        B.2.1 sin2（πt/T） 包络函数
        B.2.2 Gaussian包络函数
    B.3 计算中用到的公式
附录C 第六章中一些参数（含Code）的注释
    C.1 SrO-SrO分子摆动态系统的参数
    C.2 编写Code的关键部分注释
附录D 文中专业名词简称表
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
个人简历
攻读博士学位期间获得的奖励
参加学术会议
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Deterministic hierarchical joint remote state preparation with six-particle partially entangled state[J]. 陈娜,颜斌,陈赓,张曼君,裴昌幸.  Chinese Physics B. 2018(09)
[2]基于文献计量的量子信息研究国际竞争态势分析[J]. 张志强,陈云伟,陶诚,徐婧,田倩飞.  世界科技研究与发展. 2018(01)
[3]Deterministic Remote State Preparation via the χ State[J]. 张佩,李娴,马松雅,瞿治国.  Communications in Theoretical Physics. 2017(05)
[4]分子振转动量子计算及分子振转动纠缠[J]. 翟良君,郑雨军.  科学通报. 2013(10)
[5]Dynamics of vibrational chaos and entanglement in triatomic molecules: Lie algebraic model[J]. 翟良君,郑雨军,丁世良.  Chinese Physics B. 2012(07)
[6]Remote Preparation of a Two-Particle Entangled State by a Bipartite Entangled State and a Tripartite Entangled W State[J]. XIAO Xiao-Qi~(1,2) LIU Jin-Ming~11 Key Laboratory of Optical and Magnetic Resonance Spectroscopy,Department of Physics,East China Normal University,Shanghai 200062,China2 Department of Physics,Shangrao Normal College,Shangrao 334000,China.  Communications in Theoretical Physics. 2007(02)
[7]Trace Distance of Remote State Preparation Through Noisy Channels[J]. CHEN Ai-Xi;LI Jia--Hua;JIN Li--Xia Wuhan Institute of Physics and Mathematics, the Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China Department of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.  Communications in Theoretical Physics. 2005(04)
[8]量子信息引论[J]. 郭光灿.  物理. 2001(05)

博士论文
[1]分子激光冷却、磁光囚禁与电子电偶极矩测量的理论研究[D]. 许亮.华东师范大学 2017

硕士论文
[1]噪声环境下确定性联合远程制备任意两量子比特态的研究[D]. 陈忠芳.华东师范大学 2014
[2]三耗散量子比特系统中的量子关联动力学研究[D]. 张燕.华东师范大学 2014
[3]偶极子阵列和极性分子摆动态的量子关联研究[D]. 李艳杰.华东师范大学 2014
[4]冷分子的摆动光谱及其应用研究[D]. 邓敏.华东师范大学 2013



本文编号：2947762