量子层析技术的理论及其光学实验研究

发布时间：2021-05-19 18:01

　　量子信息与量子计算被认为是21世纪最有前景的科技之一,而它们的实现大都涉及量子态的制备、操作和测量等过程。为了观察和检验这些量子技术的实际效果,量子态层析和量子过程层析被建立起来,并成为了量子信息领域的基本工具。量子态层析指的是通过一系列量子测量获得数据后估计出未知系统的密度矩阵的过程。量子过程层析指的是利用多种不同的量子态输入某一未知量子过程,如量子通道或量子门,与之相互作用后测量输出的量子态再由输入输出之间的关系来估计出该量子过程。量子态层析和量子过程层析统称为量子层析技术。量子层析可分为两个过程:量子测量以及重构算法,从这两个过程出发可以设计不同的方案,它们也有着各自不同的优缺点。同时量子层析主要关心两个指标:估计精度和复杂度。高精度的量子层析是量子计算和其他量子技术的必要条件,而且量子资源的稀缺性迫使我们寻找更有效的降低估计误差的方法。量子层析的复杂度问题源于量子系统的维度随着比特数指数增长,这使得实验测量过程和算法重构过程都变得极其复杂。这些都是我们关注的问题,为此,我们做了下面一些工作:1.针对量子态层析中传统的极大似然估计的零本征值倾向问题,介绍了通过在似然函数上乘以一个... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    参考文献
第二章 量子态层析简介
    2.1 密度矩阵
    2.2 量子态层析的过程与方法
        2.2.1 量子测量与重构算法
        2.2.2 线性重构法
        2.2.3 极大似然法
    2.3 光学系统的量子态层析的实验实现
    2.4 量子态层析面对的问题
        2.4.1 量子态层析的精度
        2.4.2 量子态层析的复杂度
    参考文献
第三章 约束极大似然估计的优化
    3.1 理论介绍
        3.1.1 统计学案例
        3.1.2 约束似然函数
    3.2 数值模拟结果
        3.2.1 两比特量子态的重构
        3.2.2 参数可变的优化方案
    3.3 实验结果
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 实时的单比特自适应量子态层析实验研究
    4.1 量子态层析的精度极限
    4.2 基于平均方差最优的自适应策略
    4.3 数值模拟结果
    4.4 实验结果
    4.5 其他自适应策略
        4.5.1 自适应的贝叶斯方案
        4.5.2 单比特的两步自适应方案
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 自适应策略增强的压缩感知量子态层析
    5.1 压缩感知技术
    5.2 压缩感知量子态层析
    5.3 自适应策略的引入
    5.4 数值模拟结果
        5.4.1 与测量基数目和秩大小的关系
        5.4.2 与资源数的关系
        5.4.3 最优测量基分配比例
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 基于纯态层析的快速量子门估计
    6.1 量子过程层析概述
        6.1.1 过程矩阵的推导
        6.1.2 量子过程层析的测量方案
    6.2 快速量子门估计方案
        6.2.1 直接量子纯态层析
        6.2.2 量子门估计的理论推导
    6.3 数值结果
    6.4 实验结果
    6.5 本章小结
    参考文献
第七章 总结与展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Improving Accuracy of Estimating Two-Qubit States with Hedged Maximum Likelihood[J]. 殷琪,项国勇,李传锋,郭光灿.  Chinese Physics Letters. 2017(03)
[2]Quantum state and process tomography via adaptive measurements[J]. HengYan Wang,WenQiang Zheng,NengKun Yu,KeRen Li,DaWei Lu,Tao Xin,Carson Li,ZhengFeng Ji,David Kribs,Bei Zeng,XinHua Peng,JiangFeng Du.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(10)



本文编号：3196197