量子算法与量子计算实验_量子算法与量子计算实验 - prince的专栏 - csdn博客

[摘要]本文介绍了量子计算纠缠和量子比特的基本概念,系统阐述了几种主要的量子算法:Shor算法—大数质因子分解的量子算法;Grover搜索—无序数据库的搜索;Hogg搜索—高度结构化搜索。在对量子计算基本理论和量子算法有一定认识的基础上,进一步介绍了在量子计算实验方面起重要作用的二种体系:核磁共振、腔与原子体系。

[关键词]量子算法、量子计算、量子比特、纠缠

Abstract:In this thesis,several basic conceptions of quantum computation are introduced,such as entanglement,quantum bit.Several kinds of main quantum algorit hms are illustrated,such as Shor algorit hm-t he quantum algorit hm for factoring,Grover search-t he search for t he disordering database,Hogg search-high structurization search.On t he basis of knowledge of basic t heories of quantum computation computing and quantum algo 2 rit hm,two kinds of systems which play important role in t he experiment of quantum computation was introduced,Nuclear magnetic resonance and cavi 2 ty atom system.

Key words:Quantum algorithm、Quantum computation、Quantum bit　Entanglement.

　   量子计算是量子物理与计算机科学交汇而生的一门新兴学科。它的出现实质上是量子物理学向物质、能量和信息这三大领地的最后一块信息领域的进军。

　　一、量子计算的基本理论
　　1、纠缠
　　1935年,Schr dinger首先给出了纠缠态的定义:由空间分离的两个子系统构成的纯态,如果系统波函数不能分解为两个子系统波函数的乘积,那么这样的波函数表示的态称作两个粒子的纠缠量子态。1935年,Einstein,Podolsky和Rosen首先讨论了一个具体的两粒子纠缠量子态。在这个著名的实验中,两粒子的纠缠量子态为:|Ψ〉=∑a,bδ(a+b-c0)|a|b〉
　　其中a,b分别为粒子1和粒子2的位置或动量,C0为常数。这个纠缠态的一个最明显的特征是:其中任何一个子系统的物理量的观测值(位置或动量)都是不确定的。但是,如果其中的一个子系统的物理量的观测值处于一个确定的值,那么我们就可以确定另外一个子系统的相应物理量观测值。
　　2、量子比特
　　量子比特有微观体系表征,如原子、核自旋或光子等。|1>和|0>可以由原子的两个能级来表示,也可以由核自旋