量子信息导论 量子计算部分详解.pdf

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1、量子信息物理学PH35202量子信息导论00220201中国科学技术大学微尺度国家实验室/近代物理系陈凯2013.9.10中国科学技术大学陈凯联系方式E-mail:kaichen@ustc.edu.cnTel.63607951Office:东区理化大楼东附2013室主页:http://staff.ustc.edu.cn/~kaichen助教甄一政yizheng@mail.ustc.edu.cn中国科学技术大学陈凯参考书目QuantumcomputationandquantuminformationbyM.A.NielsenandI.L.C

2、huang尹浩等编著，《量子通信原理与技术》，电子工业出版社，2013.《量子信息物理原理》张永德,科学出版社中国科学技术大学陈凯绪论量子信息概念、历史和展望中国科学技术大学陈凯经典计算机和信息处理冯·诺依曼Roadrunner超级计算机第一代计算机AndroidKitKat苹果手机高速互联通信网中国科学技术大学陈凯经典计算机和信息处理“Thenumberoftransistorsperchipdoubleswithintwoyears”(Apr19,1965)GordonE.Moore,Co-founderofIntel中国科学技术大学

3、陈凯中国科学技术大学陈凯中国科学技术大学陈凯经典计算机发展状况中国科学技术大学陈凯Whatisquantuminformation?“Informationisphysical.”1960sbyRolfLandauerfromIBMResearchQuantuminformationisthatkindofinformationwhichiscarriedbyquantumsystemsfromthepreparationdevicetothemeasuringapparatusinaquantummechanicalexperiment

4、.byR.F.WernerfromNewScientist中国科学技术大学陈凯GettinginsidethemindofGodfromNewScientist中国科学技术大学陈凯fromNewScientist中国科学技术大学陈凯SpookyactionatadistanceWave-ParticleDualityfromNewScientist中国科学技术大学陈凯“Thereisplentyofroomatthebottom.”(Dec29,1959)“Itseemsthatthelawsofphysicspresentnobarri

5、ertoreducingthesizeofcomputersuntilbitsarethesizeofatoms,andquantumbehaviorholdsdominantsway.”－－RichardP.Feynman(1985)Nobelprize1965fromNewScientist中国科学技术大学陈凯量子世界(MaxPlanck)(AlbertEinstein)(LouisdeBroglie)hcE=lhl=mc2E=mc互补性和不确定原理量子测量塌缩中国科(N学eil技术s大Bohr)学陈凯(WernerHeisenber

6、g)经典和量子比特经典和量子信息处理中的本质不同在于存贮和处理信息的方式在经典信息处理中，信息是由宏观的比特来表示通常取值为二进制的值0或者1在量子信息处理中，信息是由微观的量子比特来表征，通常取值不可数的多值形式a

7、0ñ+b

8、1ñ其中a,b其中为满足下式的任意两个复数

9、a

10、2+

11、b

12、2=1.中国科学技术大学陈凯(Classical)InformationInformationTechnologyQuantumInformation中国科学技术大学陈凯量子信息处理的概念和内涵量子信息处理是指以量子力学基本原理为基础、利用量子态的相干特性来

13、编码、传输和操控信息，进而实现量子计算、量子通信、量子精密测量、量子模拟等功能的全新信息处理方式。由于携带量子信息的载体可以工作在原子分子层次上，从而只需要损耗更少的能量来进行处理、存储和传输。是经典信息处理的大幅拓展，探索和发展更有效地进行计算、通信、测量等的方式中国科学技术大学陈凯量子信息处理It’sa“mystery”.THEmystery.Wedon’tunderstandit,butwecantellyouhowitworks.(Feynman)中国科学技术大学陈凯量子信息发展史PeterShor算法(1994)LovGrove

14、r算法(1997)SethLloyd中国科学技术大学陈凯Deutsch普适量子计算Deutsch－Jozsa算法Ekert(E91协议)Steane纠错码Cirac，Zoller量子信息理论中