本文從量子計算的歷史開始講起,介紹了量子計算的誕生,量子計算以及量子模擬等相關概念,然后我們介紹了利用自旋進行量子計算的核磁共振量子計算的基本理論。之后,我們介紹了拓撲序的產(chǎn)生與發(fā)展,以及衍生出的各種拓撲序模型,以及拓撲序模型中的任意子概念及其性質(zhì),然后闡述了對任意子進行操作來實現(xiàn)拓撲量子計算的過程。拓撲序的發(fā)展過程中面對的一個基本的問題就是如何區(qū)分不同的拓撲序。最早的時候,物理學家們通過基態(tài)簡并度來區(qū)分不同的拓撲序。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)不同的拓撲序也會有相同的基態(tài)簡并度。后來物理學家們發(fā)現(xiàn)通過模數(shù)據(jù)（S,T矩陣）和任意子的融合規(guī)則可以區(qū)分不同的拓撲序。近來,有研究表明,不同的拓撲序也可以有相同的模數(shù)據(jù),這樣使得先前大家認為已經(jīng)近乎完備的區(qū)分標準失效了。為了解決這個問題,我們提出了通過半編織操作來區(qū)分不同的拓撲序,通過對模型的簡化,我們設計了三比特和四比特實驗方案,經(jīng)過半編織操作,量子態(tài)會產(chǎn)生一個非平凡的相位因子,之后我們進行了數(shù)值模擬,然后在核磁共振量子模擬器上完成了實驗。實驗結(jié)果證明了我們的預言是正確的,我們在實驗室上首次證明了半編織操作是可以觀測的。我們的實驗為后面的近一步探... 

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 量子計算基礎理論
    1.1 發(fā)展史
    1.2 量子計算基礎概念
        1.2.1 量子比特
        1.2.2 量子態(tài)
        1.2.3 量子門
        1.2.4 量子測量
    1.3 量子模擬
        1.3.1 數(shù)字量子模擬器
        1.3.2 類比量子模擬器
    1.4 本章小結(jié)
第2章 NMR量子計算基礎理論
    2.1 NMR系統(tǒng)
        2.1.1 概述
        2.1.2 核磁共振系統(tǒng)的哈密頓量
    2.2 NMR量子計算
        2.2.1 贗純態(tài)制備
        2.2.2 幺正操作
        2.2.3 末態(tài)測量
    2.3 本章小結(jié)
第3章 拓撲物態(tài)的基礎概念
    3.1 拓撲序的誕生
    3.2 任意子
    3.3 任意子的量子計算
        3.3.1 任意子的定義規(guī)則
        3.3.2 任意子的設置
        3.3.3 任意子計算的穩(wěn)定性
    3.4 幾種拓撲序模型
        3.4.1 Toric code模型
        3.4.2 Ising模型
        3.4.3 Fibonacci模型
    3.5 拓撲物態(tài)與量子混沌
        3.5.1 非時序統(tǒng)計關聯(lián)函數(shù)的相關理論
        3.5.2 數(shù)值模擬和實驗結(jié)果
    3.6 本章小結(jié)
第4章 任意子的半編織操作的物理實現(xiàn)
    4.1 編織操作
    4.2 體-邊界對應關系
        4.2.1 物理角度
        4.2.2 數(shù)學角度
    4.3 少比特實驗方案
    4.4 實驗過程及結(jié)果
        4.4.1 量子處理器
        4.4.2 脈沖序列
    4.5 本章小結(jié)
第5章 區(qū)分不同拓撲序的物理實現(xiàn)
    5.1 弦網(wǎng)模型
    5.2 簡化模型和實驗過程
        5.2.1 最小蜂巢晶格
        5.2.2 模轉(zhuǎn)換矩陣等價量子門
        5.2.3 實驗過程
    5.3 散射電路區(qū)分拓撲序
        5.3.1 散射電路
        5.3.2 實驗方案
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3704599