量子计算机_量子算法与物理实现

《量子计算机_量子算法与物理实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据CN43—1258／TP计算机工程与科学2012年第34卷第8期ISSN1007—130XCOMPUTERENGINEERING＆SCIENCEV01．34，No．8，2012文章编号：1007—130X(2012)08—0032—12量子计算机：量子算法与物理实现QuantumComputers：AlgorithmsandFANG(SchoolofComputerPhysicalImplementations方粮。刘汝霖，汤振森。隋兵才，池雅庆Liang，LIURu-lin，TANGZhen—

2、sen，SUIBing。cai，CHIYa‘qing(国防科学技术大学计算机学院。湖南长沙410073)Science。NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)摘要：量子算法与物理实现是量子计算机研究中的两个基本问题。本文首先总结了相关领域的主要进展，并讨论了有代表性的量子算法，特别介绍了用于求解线性方程组的量子算法，分析了影响新量子算法提出的因素。然后，探讨了物理实现的迪文森佐判据，并介绍了典型的实现方案及性能比较。同时，也

3、关注了对量子计算机研究持有异议的观点。最后，对量子计算机的新研究方向作了探讨。Abstract：Quantumalgorithmsandphysicalimplementationsaretwobasicproblemsintheresearchofquantumcomputers．First，wesummarizethemajorprogressintherelativeareas，anddiscusssomerepresentativeexamplesofquantumalgorithms，espe

4、ciallytheoneforsolvingsystemsoflinearequa—tions．Theimpactfactorsonproposingnewquantumalgorithmsarealsoanalyzed．Then，theDiVincenzocriteriaarediscussed，alonewithsometypicalpracticalimplementationsandtheirperformancecompari—son．Additionally，theviewpointsfro

5、mtheenemycampaboutquantumcomputersarealsoconcerned．Fi—nally，weinvestigatesomenewresearchdirections．关键词：量子计算机；量子算法；量子比特；离子阱；量子随机游走；Majorana费米子；拓扑量子计算Keywords：quantumcomputer；quantumalgorithm；quantumbit(qubit)；ionwell；quantumrandomwalking；MajoranaFermion；t

6、opologicalquantumcomputer1doi：10．3969／j．issn．1007—130x．2012．08．005中图分类号：TP385文献标识码：A引言量子计算机是一类遵循量子力学规律存储量子信息、实现量子计算的物理装置。它的特点可归结为：(1)量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常非正交；(2)量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换；(3)量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统，称为量子比特

7、，即Qubit。量子比特I9)一do>+口I1)可以是10>态和I1>态的任意组合，其中a和口分别代表相干叠加态中的比例系数。基于量子相干效应，满足口2+_82—1条件的系数取值有无穷多组，因此量子比特所代表的信息得以大大丰富。量子比特的构成可以利用光子的偏振，也可以利用被捕获离子(或原子)的能级，还可以利用超导线路(其中包括Cooper对，以及与环流方向相关的左／右旋环流的收稿Et期：20ll—04—28；修订日期：201卜06—1l基金项目：国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目(609210

8、62)通讯地址：410073湖南省长沙市国防科学技术大学计算机学院Address：SchoolofComputerScience，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha，Hunan410073，P．R．China万方数据方粮等：量子计算机：量子算法与物理实现33叠加态)。量子叠加性和量子相干性是量子计算最本质的特征。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算