量子信息技术

量子信息技术金亮物理学专业0310255付强材料物理专业0312621满江伟物理学专业0310200多量子位系统

一个量子位是定义在二维复向量空间中的一个单位向量。经典粒子组成的系统，其状态空间的维数与粒子的数目呈线性增长关系，即：一般来说具有n个量子位的系统，其状态空间由个基向量组成。可见量子系统的状态空间维数随其粒子书的增长呈指数倍增长，即：

一个量子位状态可表示成，对一个量子位进行一次测量之后，该量子位会塌陷到或者。但是测量之前并不能确定会塌陷到哪个状态。当有多个量子位构成量子系统的时候，整个量子寄存器的状态，就可以表示成这些量子位状态的直积。其中，表示寄存器第i位的状态。量子寄存器的状态是一个叠加态，没有对他进行测量时，他一不同德概率处在这些基本态中，一旦测量就发生坍塌为个态中的一个。图灵机(DTM)图灵机是为了方便计算机算法而常采用的计算模型。主要包括有穷的状态集合Q，包括一个特殊的初始状态和两个特殊的停机状态：和。运行是DTM输入的是一个字符串，然后从头扫描，直到当前状态为和时停止，相应的输出“是”和“不是”。量子图灵机量子图灵机是非确定性的图灵机中的一种，运行这个图灵机，任意时刻的状态都可以用一个概率分布来描述。这些分布概率是时间t的函数。经典的非确定性图灵机虽然在某一步按照概率选择一个后续步骤执行，其他的均被抛弃；量子图灵机按照一定的概率合成一个叠加态，作为量子图灵机下一步所有可能的状态都会被执行。量子并行性如果一个线性变换作用于某个叠加态，他将会同时作用于该叠加态的所有基向量，并把所有基向量的作用结果进行叠加行成新的叠加态。用这种方法计算f（x），只需一次既可以同时计算出x取n个不同值时的结果。N各量子位制备一个初始叠加态，然后进行变换得到如下叠加态：该叠加态可以看作是0~之间所有整数的一个叠加态。Feynman量子计算算机Feynman量子计算算机模型就像像是一个量子子版本的组合合逻辑电路。。假设该电路路由K个逻辑辑门构成，作作用在m个量量子位。该电电路所要进行行的幺正变换换可以用，，，，Feynman量子计算算机的Hamiltonian算子子定义如下：：c是产生算子子，作用是将将令状态转变变到1状态，，将1状态转转变成空状态态。a是消灭灭算子，作用用是将1转变变成0状态。。计算中，通过过周期性测量量程序计数器器确定是否完完成K个门的的操作，完成成时，m位量量子寄存器的的状态就是所所要获得的结结果。具体过程：1.使用量子子们电路表示示要进行的计计算。利用量量子编译方法法，构造出量量子电路。2.确定寄存存器的大小。。量子寄存器器的位长要能能表示计算中中使用的数据据和充当程序序计数器的量量子位。3.初初始化化量子子寄存存器，，对各各状态态进行行编码码，是是个状状态的的初始始几率率相等等。4.系系统按按照薛薛定鄂鄂方程程计算算，在在计算算过程程中周周期的的检测测程序序计数数器，，通过过它判判断是是否执执行了了k个个量子子们。。量子加加密比比普通通的加加密技技术更更有优优势。。普通加加密：：窃听者者可以以通过过不安安全通通道获获取信信息，，进行行破解解。量子加加密系系统量子通通信的的基本本原理理基于于量子子力学学的海海森堡堡测测不准准原理理。任何微微观粒粒子都都不可可能被被精确确的测测量到到，任任何对对粒子子状态态的测测量都都会影影响到到粒子子的状状态，，从而而使且且听着着无法法获取取真正正的信信息。。量子计计算机机目前前还没没有出出现，，也仅仅有实实验室室的原原型系系统。。量子计计算的的并行行性使使计算算能