基于酉设计的噪声量子信道平均保真度研究
发布时间：2021-09-01 01:07
过去的三十多年间,量子信息和量子计算获得了巨大的发展,基于量子密钥分发的量子保密通信已经从实验室走向工程应用;基于量子态叠加原理并行性的量子计算能够大大加速某些计算任务,如大数质因数分解。除了学术界,IBM、Intel、谷歌、微软、华为、阿里、百度以及腾讯等大企业也加入了量子计算的研发队伍。从目前的研究来看,开发功能齐全的通用量子计算机面临着可扩展性的挑战,需解决集成大量的量子比特和校正计算过程中的量子误差等难题。为了应对这些挑战,多种容错量子计算构架被提出。在这些构架中,均需要对量子过程中的误差进行准确估计。一种用于表征量子过程中误差的典型方法是借助于量子过程中的随机酉操作为随机基准测试进行平均保真度估计,该方法被广泛应用于量子噪声信道或量子门误码率的估计。本文正是围绕基于酉t-设计的随机基准测试展开研究,通过局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计,基于酉设计对噪声量子信道平均保真度进行估计,并且对量子线路的噪声进行随机化调制以改善较低保真度的量子门不能满足容错量子计算门限的情况,有利于实现可扩展的容错量子计算,所取得的主要研究成果如下:1.提出了酉t-设计中酉算子集合的选择准则。...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 量子计算的部分研究现状
1.2.2 基于随机基准测试的发展现状
1.3 论文主要工作及章节安排
1.3.1 论文主要工作
第二章 量子信息处理的基本知识
2.1 引言
2.2 量子态与测量
2.3 复合量子系统
2.4 量子信道
2.5 特殊的超算子表示方法
2.6 框架理论
2.6.1 框架的定义
2.6.2 框架势能
2.7 本章小结
第三章 酉t-设计中酉算子集合的选择标准
3.1 引言
3.2 酉算子的t-框架
3.2.1 t-Bessel序列
3.2.2 t-框架
3.2.3 t-框架的势能
3.3 酉t-设计的酉算子选择标准
3.3.1 酉t-设计
3.3.2 酉t-设计的酉算子选择标准
3.3.3 酉t-设计的有限紧框架势能最小值
3.4 应用举例
3.5 本章小结
第四章 利用局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计
4.1 引言
4.2 局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计
4.2.1 局域随机量子线路
4.2.2 局域随机量子线路通过张量积扩展构造?近似下的酉t-设计
4.2.3 局域随机量子线路谱间隙的下界
4.2.4 局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计的长度
4.3 基于局域随机量子线路对噪声信道平均保真度的估计
4.3.1 可分的噪声信道平均保真度估计
4.3.2 不可分的噪声信道平均保真度估计
4.4 本章小结
第五章 基于酉2t-设计的级联噪声量子信道平均保真度估计
5.1 引言
5.2 基于酉2t-设计的级联噪声量子信道平均保真度估计
5.2.1 基于酉2t-设计的噪声信道平均保真度估计
5.2.2 级联噪声信道平均保真度估计
5.3 级联的噪声量子门线路平均保真度估计
5.3.1 级联噪声量子门线路平均保真度估计
5.3.2 级联时不变噪声线路平均保真度估计
5.3.3 级联量子门无关的时渐变噪声线路平均保真度估计
5.4 级联噪声信道平均保真度的误差分析
5.4.1 基于局域随机量子线路的平均保真度误差分析
5.4.2 多次实验的误差分析
5.4.3 酉误差分析
5.5 本章小结
第六章 一种提高量子线路平均保真度的方法
6.1 引言
6.2 单量子比特的随机噪声调制方法
6.3 多量子比特的随机噪声调制方法
6.3.1 基于酉2t-设计的多量子比特随机噪声调制
6.3.2 基于对偶量子计算构造酉2t-设计
6.3.3 仿真分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 研究结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3375972
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 量子计算的部分研究现状
1.2.2 基于随机基准测试的发展现状
1.3 论文主要工作及章节安排
1.3.1 论文主要工作
第二章 量子信息处理的基本知识
2.1 引言
2.2 量子态与测量
2.3 复合量子系统
2.4 量子信道
2.5 特殊的超算子表示方法
2.6 框架理论
2.6.1 框架的定义
2.6.2 框架势能
2.7 本章小结
第三章 酉t-设计中酉算子集合的选择标准
3.1 引言
3.2 酉算子的t-框架
3.2.1 t-Bessel序列
3.2.2 t-框架
3.2.3 t-框架的势能
3.3 酉t-设计的酉算子选择标准
3.3.1 酉t-设计
3.3.2 酉t-设计的酉算子选择标准
3.3.3 酉t-设计的有限紧框架势能最小值
3.4 应用举例
3.5 本章小结
第四章 利用局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计
4.1 引言
4.2 局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计
4.2.1 局域随机量子线路
4.2.2 局域随机量子线路通过张量积扩展构造?近似下的酉t-设计
4.2.3 局域随机量子线路谱间隙的下界
4.2.4 局域随机量子线路构造?近似下的酉t-设计的长度
4.3 基于局域随机量子线路对噪声信道平均保真度的估计
4.3.1 可分的噪声信道平均保真度估计
4.3.2 不可分的噪声信道平均保真度估计
4.4 本章小结
第五章 基于酉2t-设计的级联噪声量子信道平均保真度估计
5.1 引言
5.2 基于酉2t-设计的级联噪声量子信道平均保真度估计
5.2.1 基于酉2t-设计的噪声信道平均保真度估计
5.2.2 级联噪声信道平均保真度估计
5.3 级联的噪声量子门线路平均保真度估计
5.3.1 级联噪声量子门线路平均保真度估计
5.3.2 级联时不变噪声线路平均保真度估计
5.3.3 级联量子门无关的时渐变噪声线路平均保真度估计
5.4 级联噪声信道平均保真度的误差分析
5.4.1 基于局域随机量子线路的平均保真度误差分析
5.4.2 多次实验的误差分析
5.4.3 酉误差分析
5.5 本章小结
第六章 一种提高量子线路平均保真度的方法
6.1 引言
6.2 单量子比特的随机噪声调制方法
6.3 多量子比特的随机噪声调制方法
6.3.1 基于酉2t-设计的多量子比特随机噪声调制
6.3.2 基于对偶量子计算构造酉2t-设计
6.3.3 仿真分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 研究结论
7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3375972
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