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量子计算及其光学实现课件
第五章 量子计算及其光学实现 普适量子门与量子线路 5.1 量子算法 5.2 量子计算的光学实现 5.3 5.1 普适量子门与量子线路 one-way computer模型 以上线路模型是经典计算的标准模型，量子计算有自己的特点，因而有其它计算模型。 one-way computer首先需要制备特殊的纠缠态（Graph state），然后只进行单比特测量就可完成量子计算，也称基于测量的量子计算（measurement-based quantum computation）。 5.2 量子算法 几何表示： 5.3 量子计算的光学实现 DiVincenzo判据 量子计算物理实现的五个要求： 1)有一个能提供量子比特并可扩展的物理系统。 2)能把量子比特制备成初始基准态。 3)消相干时间长,足以完成量子操作。 4)能执行普适门集合中的量子门操作。 5)能对量子比特进行有效的测量。 候选物理系统： 1.线性光学系统（linear optics）2.离子阱（ion trap) 3.腔量子电动力学（cavity electrodynamics, cavity QED） 4.超导约瑟夫森结系统（Josephson junction） 5.核磁共振系统（NMR） 6.量子点系统（quantum dot） David DiVincenzo 后来，有简化方案及其偏振编码版本： 2.CZ门 通过两个HOM干涉仪和两个NS门实现两个逻辑比特的受控Z门操作，成功概率是NS门成功概率的平方。 问题研究：试对该CZ门的执行过程和结果进行分析。 3.通向可扩展量子计算机 直接扩展的成功概率随两比特门的数目指数衰减。有许多克服该困难的方案。 KLM：利用teleportation，将概率性CZ门的作用归结到纠缠态制备过程，排除到量子计算过程之外。但由于Bell态测量在线性光学下也是概率性的，又通过改进纠缠态使成功概率渐进趋于1，并使用编码对传态失败进行纠错。 簇态（cluster state ）的one-way computer方案，如Duan的方案。 5.3.2 腔QED
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