量子信息ppt

PPT内容

这是量子信息ppt下载，主要介绍量子信息介绍；量子比特；量子计算；量子克隆；量子隐形传态；量子算法，欢迎点击下载。

Chapter One

Content:

1.1 量子信息(quantum information)简介

QI它是一门研究用量子力学系统完成信息处理的学科。

QI起源于人们对量子力学的探索，以及人们对完全控制单个量子系统的兴趣。

超光速？→ 量子不克隆定理(No-cloning theorem)

腔量子电动力学(Cavity Electro-dynamics, C-QED)

扫描隧道显微镜(Scanning tunneling microscope, STM)

QI是计算机科学发展的结果。

1936年图灵提出计算模型-图灵机

冯·诺依曼提出了存储程序的工作原理

晶体管诞生于1947年

1965年提出Moore定律，量子效应将在21世纪前20年达到极限 使电路无法正常工作

算法的有效性：计算复杂性(computational complexity)

有效算法：计算时间根据问题规模按多项增长

非有效算法：计算时间随问题规模指数增长

例:大数因子分解，130位数~1个月； 400位数~1010年(宇宙年龄)

1985年，Deutsch：量子计算机(quantum computer)可能更有效！

Deutsch算法

1994年，Shor算法

1995年，Grover算法

QI它是信息论和通信科学发展的结果。

香农(Shannon)：定义信息，noiseless channel coding theorem, noisy channel coding theorem (error-correcting codes)

1995年，舒马赫(Schumacher )提出香农第一定理的量子对应qubit概念。香农第二定理的量子对应尚未建立，但量子纠错码已经发展起来。

1992年，Bennett等，密集编码(superdense coding)

1993年，Bennett等，量子隐形传态(teleportation)

分布式量子计算(distributed quantum computation)

量子密码(quantum cryptography) 或量子密钥分配(quantum key distribution, QKD)(实用):

最广泛使用的密码系统：RSA密码体系

BB84协议、B92协议、EPR协议等

量子纠缠(entanglement)，纠缠纯化和浓缩(purification and concentration), 量子中继器(quantum repeater)等

1.2 量子比特(quantum bit, qubit)

Practice

n量子比特：

讨论：n个qubit态构成多少维？Hilbert空间？用计算基展开时有多少个展开系数？n=估计500个数量级。

单比特门：量子Z门

单比特门：Hadmard门

多比特门

量子线实例1：

量子线完成交换(swap)操作。

受控-U门：

1.4 量子克隆

量子不克隆定理(no-cloning theorem)：

1.5 量子隐形传态(Teleportation)

量子隐形传态(teleportation) 在没有传统通信通道连接的情况下，发送方和接收方传输量子状态。

设置发送态为 ，通信双方为Alice & Bob，他们需要分享一个Bell态(以下采用 )，三粒的初始状态为：

随后的局域操作协议如下：

1、Alice先执行CNOT操作：

再让第一个比特经过一个H门：

再对粒子1&2.测量:每个测量概率为1/4 中的一个，相应地，Bob粒子在：

2、Alice通过经典通信通知Bob测量结果(消耗两个经典比特)。

3、Bob根据Alice因此，通过相应的操作获得传

不做任何操作

执行NOT即X操作

执行Z操作

先执行X操作再执行Z操作

另一种等价说法：

纠缠交换(entanglement swapping)：

1.6 量子算法(quantum algorithms)

量子算法：

1985年， David

Deutsch定义了量子

图灵(Turing)机，

预测量子计算机

潜在能力。

算法: 指令序列集合用于解决某一类问题。

算法复杂度( computational complexity)：用于衡量算法的难度。

一个问题的大小可以用一个整数n来表示，n它指定了需要输入的信息量。如果问题的大小是n，算法解决这个问题所需的时间(或计算步数)是T(n)，当n增大时T(n)多项法称为多项式时间算法，而不是多项式时间算法称为指数算法。

可以通过多项时间算法解决的问题称为P类问题。人们称之为多项时间解决方案的问题（但没有证明它没有多项时间算法）NP类问题。

量子并行性 ( quantum parallelism):

量子并行性：由于量子叠加，量子计算机不仅可以作用于计算基态，还可以作用于每个计算基态。

考虑作用于N量子比特上的函数 f 。f 的变量有2N经典计算需要2N第二，量子计算只需要计算一次。

量子计算机运行一次，其效果相当于

相关PPT

量子引力ppt模板：这是量子引力ppt模板，包括了量子引力理论的提出，量子引力理论的早期尝试，两种成熟的量子引力理论，关于量子引力理论的检验，前景展望等内容。

量子化学计算ppt：这是量子化学计算ppt下载，主要介绍介绍；从头计算(ab intio method)；半经验近似计算法；多重散射X方法；密度泛函理论(DFT)及其计算方法，欢迎点击下载。

量子力学课件：这是量子力学课件。量子力学的诞生背景包括原子性、电子发现、原子核结构、光波粒二象性、原子态量子化、实物粒子波粒二象性等。欢迎点击下载。

《量子信息ppt》是由用户夙月于2018-04-27上传，属于教育培训PPT。