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本学位论文描述核磁共振量子计算的模拟实现。量子计算机以量子力学基本理论为逻辑基础,与传统计算机的原理完全不同。在已提出的几十种实现方案中,核磁共振(Nuclear MagneticResonance,NMR)量子计算是目前量子计算实验和理论研究取得成果最多的,并因此成为量子计算原理性研究的理想测试平台。其思想、概念和结论对其它物理实现方案具有广泛借鉴意义。
真实环境中量子体系必然出现退相干,使量子计算实验极其复杂且困难重重。在经典计算机上模拟量子计算,可为研究者提供虚拟平台,并对量子计算理论正确性和算法可行性提供有效验证手段。因此,本学位论文以NMR量子计算若干基本过程为主题,采用现有NMR量子计算模拟器,分别研究了理想情况和实际环境下NMR量子计算通用逻辑门和量子线路的物理模型及其模拟实现,并对模拟结果进行了讨论。主要工作包括:
1)设计了理想情况下实现通用量子逻辑门和简单量子线路的NMR脉冲序列,模拟了其逻辑功能。结果与理论完全一致,验证了理论的正确性和模拟方法的可行性。
2)分析了实际情况下NMR量子计算通用量子逻辑门的物理模型及其脉冲序列设计,模拟了其逻辑功能,结果与理论分析一致。
3)理想情况下的模拟研究如何对实验实现提供借鉴,是模拟研究的主要价值之一。本文对这个问题进行了一些初步探讨。分析了实际情况下NMR量子计算的致错物理因素,并简单讨论了避错方法。