http://www.paper.edu.cn
- 1 -
基于原子系统的 Deutsch-Jozsa 算法实现方案
董萍，杨名，曹卓良
安徽大学物理与材料科学学院，合肥 （230039）
E-mail：zapliu98@yahoo.com.cn
摘 要：本文利用原子系统和光学设备设计了一个实现量子 Deutsch-Jozsa 算法的物理方
案。该方案对现实的噪声和原子系统的大规模化可能带来的错误在当前的实验技术范围
内具有一定的容错性。我们的方案对于利用原子系统来实现其它复杂量子计算来说将是
重要的一步。
关键词：原子系统，光学设备，Deutsch-Jozsa 算法，量子计算
中图分类号：0562 文献标识码：A 文章编号：1673－7180(2007)04－0271－5
0 引言
1
由于量子算法具有超快的运算潜能，量
子计算受到数学家、物理学家和计算机科学
家的高度重视。量子纠缠在量子计算中扮演
着非常重要的角色，相当于“量子软件”
[1]
。
人们对量子纠缠进行了广泛的研究，大量的
利用不同系统的纠缠态制备方案已经被提
出来了，如利用腔量子电动力学技术
[2~4]
、
线性光学方法
[5]
等等。在原则上，我们只要
实现任意的单比特控制和两比特控制（控制
非门）就能实现
n
量子比特任意的么正变
换。而且，控制非门也在很多物理系统中实
现了
[6~8]
。
Deutsch-Jozsa (D-J)算法是普遍的量子
算法中比较简单的一种。对于
n
2
个输入，
它能确切地区分函数
)(xf
是平衡函数还是
常数
[9]
。对于所有的输入值
x
，函数
)(xf
的
值要么是 1 要么是 0。如果函数
)(xf
是平
衡函数，对于所有输入值，函数
)(xf
的值
有一半将会是 1，另外一半将会是 0。如果
函数
)(xf
是常函数，对于所有的输入值，
函数
)(xf
的值要么全部为 0，要么全部为
1。而且，D-J 算法已经在很多物理系统中
实现了，如核磁共振
[10]
、离子阱
[11]
、线 性 光
1
本课题得到国家教育部博士点基金
(20060357008)的资助。
学系统
[12]
、腔量子电动力学
[13]
、原子系统
[14]
等。
最近，很多科学家对原子系统产生了浓
厚的兴趣，并将其运用于量子信息处理
[15~19]
。研究表明，基于原子系统的方案和控
制单粒子的方案相比具有以下一些优势：(i)
依靠原子系统的方案对于现实的噪声和不
完美性具有内在的容错机能，即使在实现过
程中每一步成功的概率非常小，我们得到的
最终的实验结果都是绝对性的；(ii)对原子系
统的激光操作不需要独立寻址，显然比单粒
子的相干控制容易；(iii)具有适合能级的原
子系统由于干涉作用对于光模偶合具有一
定的加强作用。
1 控制非门的实现
在本节，我们主要讨论利用原子系统实
现控制非门，其中包括 GHZ 态的制备和 Bell
态测量的实现。
我们将选择大量的全同碱金属原子作
为原子系统的基本元素。碱金属原子的能级
结构如图 1 所示。
g
为稳定的基态，
h
和
v
是两个亚稳态用来存储信息，如塞曼能
级结构或者是超精细结构。
g
，
h
和
v
三
个能级可以通过拉曼过程来相互转化。两个
集体模原子算符可以定义为：
sg
N
s
a
N
i
i
a
∑
=
=
1
1
(1)
资源评论
weixin_38724229
- 粉丝: 8
- 资源: 917
最新资源
- FreeRTOS源码压缩包
- COMSOL_ 流体-热-相场耦合物理模型“烧开水蒸发”实例解析.pdf
- COMSOL_ 流体-热-相场耦合物理模型 - 以烧开水蒸发为例.pdf
- Comsol_CST模型中的狄拉克半金属BDS超材料及其Matlab脚本示例.pdf
- Comsol5.6模拟：考虑倾角裂隙注浆的数值模拟研究.pdf
- Comsol54中的二维旋磁光子晶体单胞及超胞能带求解与单向传输激发分析.pdf
- COMSOL5.6激光增材制造热-流-力三场偶合模型：考虑热物性及多种效应的固体传热、固体力学与层流分析.pdf
- Comsol56复现光子晶体案例集：一维、二维、三维光子晶体及能带边界态求解（包含40多个mph文件）.pdf
- ComsolPem电解槽阳极单流道非等温流动模型：考虑双极板流道刻蚀与多物理场耦合的参数化建模.pdf
- Comsol56复现光子晶体案例集：一维、二维、三维光子晶体及能带求解的40多个mph文件.pdf
- COMSOL-SOFC单流道模型：实验验证的可靠氢气燃料SOFC模型（含极化曲线、性能曲线及气体摩尔组分与温度分布）.pdf
- ComsolPEM电解槽阳极三维两相流模拟：混合物模型与参数优化研究.pdf
- Comsol-超声空化仿真：双泡耦合模拟与超声药物靶向治疗.pdf
- COMSOL—超声相控阵聚焦仿真：模型介绍（激励函数为高斯波与正弦波组成的脉冲函数）.pdf
- COMSOL—弹性波模型介绍：高斯子波与雷克子波的时域物理场模型.pdf
- COMSOL—基于汉宁窗调制正弦信号的多层结构超声检测模型介绍.pdf
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议，欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理！
点击此处反馈
