导读:本文包含了光学量子计算论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:量子计算,量子光学,量子比特,国际研讨会
光学量子计算论文文献综述
沈一乐[1]（2019）在《量子计算与量子光学国际研讨会》一文中研究指出由浙江大学物理系和量子信息交叉中心承办的"量子计算与量子光学国际研讨会"于2018年5月22～25日在浙江大学召开。本届会议以"量子计算和量子光学"为主题。这两个领域的权威学者齐聚一堂。中国科学院院士潘建伟、谢心澄、朱诗尧,美国科学院院士Marlan Scully,美国光学学会前任主席Joseph Eberly,德国科学院院士Wolfgang Schleich,英国皇家学会会士Girish Agarwal,谷歌量子计算实验室首席科学家John Martinis,日本理化(本文来源于《国际学术动态》期刊2019年02期）
黄合良[2]（2018）在《线性光学量子计算研究》一文中研究指出量子计算是基于量子力学的全新计算模式,具有远超经典计算的强大并行计算能力,在密码破译、核爆模拟、军事气象、机器学习等领域具有突出优势,是高性能计算领域公认的发展趋势。因此,开展量子计算实现技术研究,意义重大。本文针对线性光学量子计算,从量子计算的基础支撑层面、算法实现层面,以及应用模式层面进行了系统研究,主要的研究成果如下:一、在基础支撑层面,研究了量子资源对算法加速的影响、光量子比特的规模扩展方法,以及高效率量子门的实现方案,为量子计算的实现与应用提供基础支撑。1、量子纠缠在量子计算中的加速作用研究。研究量子资源对量子计算加速效果的影响,可为量子算法的设计提供指导。设计了一种Deutsch型问题,证明了在不允许使用纠缠情况下,量子算法相较于经典算法不能提供加速;同时,通过在算法初始化阶段引入纠缠,设计了一个可以实现加速的量子算法,证明了纠缠可以加速量子计算对于Deutsch型问题的求解,并实验验证了提出的量子算法的可行性。该工作可为设计新的量子算法提供可靠和清晰的指导,并且提出的量子算法可直接用于研究布尔函数的整体性质,其潜在的应用是与布尔函数相关的密码分析。2、光量子比特制备和确定性Toffoli门实现方案研究。量子比特是量子计算的基础资源,因此制备更多量子比特是量子计算的首要任务,而高效率的量子门实现方案则是量子计算实现的关键技术。为进一步扩展光量子比特的数量,我们同时探索了扩展光子数量和操控光子更多自由度两条途径,通过发展高品质纠缠光源和光子叁自由度操控技术,成功实现了十光子纠缠态和6光子18比特纠缠态的制备,代表着目前光量子比特可操控数目的最高技术水平,为线性光学量子计算平台提供更多可操控量子比特;此外,基于光子的极化、路径和轨道角动量叁个自由度,通过巧妙设计光子多自由度干涉仪,提出线性光学平台的确定性Toffoli门实现方案,为高效率线性光学量子计算提供基础的量子门操作。二、在算法实现层面,针对通用型和非通用型量子计算,研究其实现方法,并研究玻色采样非通用量子计算的验证方法,探索利用量子计算解决实际问题的方法和能力。1、量子拓扑数据分析算法实现方法研究。探索具体量子算法的实现方法,是通向量子计算大规模应用的必经之路。量子拓扑数据分析可用于挖掘大数据中的潜藏价值信息,对密码分析、机器学习等领域都有重要意义,但目前尚未被实验实现,我们针对该算法,探索了其实现方法。通过提取算法中的关键模块,分析其本质作用,引入等价变换,通过步步简化,将算法的数学语言转换成实验语言,设计了5比特的量子算法简化线路,并搭建了小规模线性光学量子计算实验平台,基于发展的3比特超高保真度混态和纠缠态的实验操控技术,成功分析了叁个数据点在不同截断距离下的贝蒂数拓扑特征,实现了量子拓扑数据分析算法的实验演示验证,为未来使用量子计算进行大数据分析提供新的思路。2、量子计算中玻色采样问题的验证方法研究。由于玻色采样是一个采样问题,且在数学上是难解的,导致其实验结果的正确性验证成为巨大挑战。针对非碰撞玻色采样问题,通过统计测量结果的二阶关联函数,分析其统计特性,基于Walschaers等人提出的统计方法,给出了非碰撞玻色采样的二阶关联验证方法。通过数值模拟,研究了在有限样本和噪声等实际情况下该验证方法的实际性能,展示了该验证方法的实用性;基于发展的高品质参量下转换单光子源,以及独创的超低损耗块状干涉仪,实验实现了高采样率非碰撞叁光子玻色采样,该玻色采样机的采样速率为636Hz,较之前的实验提升了数千倍。基于此系统,通过分析输出状态下的二阶关联函数及其统计特性,成功验证了非碰撞叁光子玻色采样的输出结果,从实验的角度说明了二阶关联验证方法的正确性。同时,实验中发展的技术也为下一步大规模扩展玻色采样,演示“量子优势”奠定了实验基础。叁、在应用模式层面,研究了云架构的量子计算应用模式,针对基于经典指令的量子云计算,以及两种不同类型的量子云平台,分别研究了安全量子云计算的协议设计和实现方法,为未来的安全量子云计算奠定基础。1、基于经典指令量子云计算协议的设计和实现。安全量子云计算技术旨在研究如何在保护用户数据安全的前提下共享量子计算的算力资源,然而目前为止所有的量子云计算实验都需要用户具备一定的量子操控能力,限制了量子云计算的广泛应用。我们探索了基于经典指令量子云计算的可行性,通过制备叁对高品质纠缠光源,实验构建模拟了两台共享纠缠的量子云服务器,设计了Shor算法的分布式量子计算方案,基于RUV协议中用户与量子云服务器的经典交互模式,成功利用量子云服务器实现了Shor算法,并分析了实验的可靠性和计算效率。该工作对安全分布式量子云计算进行了启发式探索,并首次验证了一个完全使用经典设备的用户可以委托计算任务给不可信的量子云服务器,同时保证隐私不被窃取,展示了基于经典指令安全量子云计算的可行性;同时,Shor算法的实现也说明了利用量子云服务器进行密码破译成为可能。2、适用于多种平台类型的安全量子云计算。考虑到未来的量子云计算平台类型存在多种可能,分别针对杂化物理体系量子云平台和现实量子云平台,给出相应的安全量子云计算协议和实现方案。1)适用于杂化物理体系的安全量子云计算。通过纠缠不同物理体系,实现加密量子信息的传递,设计了适用于多物理体系杂化的量子云计算协议,分析了该协议的安全性、正确性和可扩展性,该协议可作为一个基本框架,与目前提出的大多数量子云计算协议都可进行有机结合,以此构建一套完整的杂化物理体系量子云计算协议族。2)适用于现实量子云平台的安全量子云计算。借鉴同态加密思想,针对线性方程组量子求解算法的特性,设计了可应用于线性方程组量子求解算法的安全云计算协议,该方案所采用的“经典加密+量子算法”融合方式,可为未来的安全量子云计算提供可行思路;进一步,基于IBM量子云平台,在保证用户数据安全的前提下,成功利用IBM量子云端实现了2×2规模线性方程组的求解,首次实现了基于现实量子云服务器的安全量子云计算。(本文来源于《战略支援部队信息工程大学》期刊2018-04-20）
陈明城[3]（2017）在《实验光学量子计算》一文中研究指出本论文研究基于线性光学的量子信息处理,实现了五个量子加速算法:(1)多体量子测量问题一般具有指数级复杂度,通过嵌入式编码方法我们实现了测量量子态密度矩阵和量子纠缠大小的2个指数级加速量子测量算法。(2)大规模的向量和矩阵运算是大数据时代的重要计算问题,我们实现了关于向量内积和矩阵求逆的2个指数级加速量子算法。(3)关于矩阵积和式的玻色采样算法是在近期实现演示量子计算战胜经典计算机的有力途径,我们实现了高速的五光子玻色采样算法。同时我们在国际上首次实现了单光子多个自由度的隐形传态和发展了国际领先的固态单光子量子光源,为可扩展光量子信息处理奠定基础。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-05-07）
李陈续,曾浩[4]（2014）在《你追我赶的量子世界》一文中研究指出本报合肥4月7日电（李陈续 通讯员曾浩）“量子比特”“量子纠缠”“拓扑量子纠错”……随着量子计算研究不断深入，一个个拗口生僻的专业词语频繁出现在大众传媒上。量子计算离我们有多远？它的未来到底什么样？中国在这个领域处于什么地位？带着许许多多问题，走(本文来源于《光明日报》期刊2014-04-08）
周艳丽[5]（2012）在《基于量子光学原理的量子计算与量子模拟的理论研究》一文中研究指出近二十年来，量子计算机的研究日益受到人们的关注，主要是因为量子计算机具有强大的并行计算能力和可以有效地模拟量子行为的能力，这是经典计算机望尘莫及的。在量子计算的研究中，量子逻辑门和量子态传递是进行规模化量子计算，特别是分布式量子计算的基本要素。另一方面，运用量子计算的现有技术手段进行量子模拟是量子计算研究的一个重要方面，它对发现微尺度物质新物理、纳米材料等研究有着非凡意义。本文在量子光学系统中针对量子计算与量子模拟的理论研究，重点探讨了如何实现可扩展的量子逻辑门和不同节点间的量子态传递，以及用较易操控的量子系统模拟量子自旋系统的动力学问题。主要结果和创新点如下：一，在腔QED系统中，提出了一种实现原子-光子量子接口的新方案。该方案利用光子诱发电磁感应透明现象，获得了腔内原子和入射光子脉冲之间的控制非门，从而实现了原子与光子之间的量子接口，并推广到空间分离的原子之间以及两束单光子脉冲之间的控制非门。量子接口及空间分离量子位之间的逻辑门是进行分布式量子计算的重要组成部分。本方案对因原子自发辐射和光子损失引起的消相干不敏感，更重要的是不需要在好腔极限下工作，大大减少了对实验硬件的要求。二，基于量子网络的分布式量子计算弥补了腔QED系统的量子计算在可扩展性方面的缺陷，它要求每个节点都能进行量子信息处理，同时节点之间可以进行量子通信。针对量子网络的这一要求，我们在原子-腔-光纤复合系统中，提出了利用量子绝热过程在不同节点之间进行量子态传递的理论方案。该方案只需缓慢改变经典激光场强度，就能高保真度地完成量子态的传递，而不需要精确控制时间；同时对原子自发辐射和光纤耗散引起的消相干也有很好的免疫力。叁，在离子阱系统中，将编码在离子内态上的量子位等效为1/2自旋费米子，通过交换虚声子过程模拟了长程、可控的Ising、XY与XYZ等相互作用类型的自旋模型，并对这种长程相互作用可能导致的量子阻挫现象进行了讨论与研究。通过调节激光的某些参数，不仅能控制自旋之间的耦合强度，还能得到各种不同的自旋模型；同时由于在整个过程中声子只是虚激发，故本方案对离子的热运动不敏感。四，在一维冷极性分子晶体中，提出了一种模拟自旋1/2的长程Ising模型的理论方案。首先，方案巧妙地利用外电场调节极性分子的内部能级和电偶极矩，使得分子晶体的集体振动模式——声子和自旋产生耦合；然后，通过绝热消除声子态得到可调控的长程Ising相互作用；最后，首次利用极性分子系统模拟了这种长程Ising模型所呈现的阻挫及相变现象，并在此基础上进行了纠缠态的制备。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2012-06-01）
唐广应[6]（2012）在《非线性光学量子计算中的互相位调制研究》一文中研究指出量子计算科学是现代量子物理最重要的应用之一。在量子计算中,量子相干和量子纠缠已经被证明可以加快某些特定问题的计算速度,比如,在密码学领域中打破RSA标准,或者由建立简单的计算设备比如模拟机,特定程序的计算器等。量子光学计算包括线性光学量子计算(LOQC)和非线性光学量子计算(NLOQC),而光子作为光学量子计算的量子比特,由于其自身稳定性,被认为是合适的量子信息传递的备选载体。基于克尔非线性(Kerr Nonlinearity)的互相位调制(XPM)是一些量子逻辑门的物理基础,比如CNOT逻辑门,因此互相位调制对于非线性光学量子计算是非常关键的。目前,对互相位调制的研究从连续场驱动,强耦合,半经典动力学向脉冲泵浦的,少光子量级的和全量子化的模型发展。电磁诱导透明(EIT)已经被证明在产生巨克尔非线性效应上是有效的,尤其是双电磁诱导透明机制。然而,最近有研究指出基于电磁诱导透明的互相位调制在产生了巨互相位调制的同时不能产生高保真度的逻辑门。在这篇论文中,我们详细研究了这个问题。特别地,我们指出了在量子计算中,对于有效的互相位调制逻辑门有四个评判标准。第一个评判标准是巨非线性,对于这一点,电磁诱导透明是个很好的机制。第二个评判标准是互相位调制应该基于单光子量级或少光子量级,因为在量子计算中,一般单光子是作为量子比特出现的。第叁个评判标准是脉冲传播时间的一致性,这个条件可以由双电磁诱导透明满足。最后一个评判标准是输入输出的保真度足够高,然而在目前没有有效的机制满足这个条件。进一步,针对高保真和互相位调制间的矛盾,我们探讨了自发辐射诱导相干(SGC)在互相位调制中的效应,我们发现自发辐射诱导相干是一个很有效的机制,对构建量子逻辑门有一定的发展潜力。(本文来源于《山东大学》期刊2012-05-14）
潘建伟[7]（2006）在《量子计算和量子通信的光学实现——现状和未来》一文中研究指出量子信息科学是现代物理学最为活跃的前沿领域之一。由于单光子具有飞行速度快、与环境耦合小以及线性光学器件具有高精度、易集成和操作等优点,近年来基于线性光学的量子计算和量子通信已经成为量子信息实验领域的热点。在本报告中,我将系统总结国际上在线性光学量子计算和量子通信中取得的最新实验进展,讨论目前存在的问题以及未来可能的解决方案。(本文来源于《中国光学学会2006年学术大会论文摘要集》期刊2006-09-01）
陈笑梅,方卯发[8]（2005）在《两个人造原子与单模光学腔共振耦合的量子计算方案》一文中研究指出阐述了一个小的约瑟夫森结(人造“原子”)与单模光学腔共振耦合的系统,给出了系统的哈密顿量,在一定条件下得到了哈密顿量的简化形式,研究了两个同样的人造“原子”与光学单模腔的共振耦合,提出并进行了量子计算,实现了一个控制-非门逻辑操作的方案.(本文来源于《湖南师范大学自然科学学报》期刊2005年04期）
光学量子计算论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
量子计算是基于量子力学的全新计算模式,具有远超经典计算的强大并行计算能力,在密码破译、核爆模拟、军事气象、机器学习等领域具有突出优势,是高性能计算领域公认的发展趋势。因此,开展量子计算实现技术研究,意义重大。本文针对线性光学量子计算,从量子计算的基础支撑层面、算法实现层面,以及应用模式层面进行了系统研究,主要的研究成果如下:一、在基础支撑层面,研究了量子资源对算法加速的影响、光量子比特的规模扩展方法,以及高效率量子门的实现方案,为量子计算的实现与应用提供基础支撑。1、量子纠缠在量子计算中的加速作用研究。研究量子资源对量子计算加速效果的影响,可为量子算法的设计提供指导。设计了一种Deutsch型问题,证明了在不允许使用纠缠情况下,量子算法相较于经典算法不能提供加速;同时,通过在算法初始化阶段引入纠缠,设计了一个可以实现加速的量子算法,证明了纠缠可以加速量子计算对于Deutsch型问题的求解,并实验验证了提出的量子算法的可行性。该工作可为设计新的量子算法提供可靠和清晰的指导,并且提出的量子算法可直接用于研究布尔函数的整体性质,其潜在的应用是与布尔函数相关的密码分析。2、光量子比特制备和确定性Toffoli门实现方案研究。量子比特是量子计算的基础资源,因此制备更多量子比特是量子计算的首要任务,而高效率的量子门实现方案则是量子计算实现的关键技术。为进一步扩展光量子比特的数量,我们同时探索了扩展光子数量和操控光子更多自由度两条途径,通过发展高品质纠缠光源和光子叁自由度操控技术,成功实现了十光子纠缠态和6光子18比特纠缠态的制备,代表着目前光量子比特可操控数目的最高技术水平,为线性光学量子计算平台提供更多可操控量子比特;此外,基于光子的极化、路径和轨道角动量叁个自由度,通过巧妙设计光子多自由度干涉仪,提出线性光学平台的确定性Toffoli门实现方案,为高效率线性光学量子计算提供基础的量子门操作。二、在算法实现层面,针对通用型和非通用型量子计算,研究其实现方法,并研究玻色采样非通用量子计算的验证方法,探索利用量子计算解决实际问题的方法和能力。1、量子拓扑数据分析算法实现方法研究。探索具体量子算法的实现方法,是通向量子计算大规模应用的必经之路。量子拓扑数据分析可用于挖掘大数据中的潜藏价值信息,对密码分析、机器学习等领域都有重要意义,但目前尚未被实验实现,我们针对该算法,探索了其实现方法。通过提取算法中的关键模块,分析其本质作用,引入等价变换,通过步步简化,将算法的数学语言转换成实验语言,设计了5比特的量子算法简化线路,并搭建了小规模线性光学量子计算实验平台,基于发展的3比特超高保真度混态和纠缠态的实验操控技术,成功分析了叁个数据点在不同截断距离下的贝蒂数拓扑特征,实现了量子拓扑数据分析算法的实验演示验证,为未来使用量子计算进行大数据分析提供新的思路。2、量子计算中玻色采样问题的验证方法研究。由于玻色采样是一个采样问题,且在数学上是难解的,导致其实验结果的正确性验证成为巨大挑战。针对非碰撞玻色采样问题,通过统计测量结果的二阶关联函数,分析其统计特性,基于Walschaers等人提出的统计方法,给出了非碰撞玻色采样的二阶关联验证方法。通过数值模拟,研究了在有限样本和噪声等实际情况下该验证方法的实际性能,展示了该验证方法的实用性;基于发展的高品质参量下转换单光子源,以及独创的超低损耗块状干涉仪,实验实现了高采样率非碰撞叁光子玻色采样,该玻色采样机的采样速率为636Hz,较之前的实验提升了数千倍。基于此系统,通过分析输出状态下的二阶关联函数及其统计特性,成功验证了非碰撞叁光子玻色采样的输出结果,从实验的角度说明了二阶关联验证方法的正确性。同时,实验中发展的技术也为下一步大规模扩展玻色采样,演示“量子优势”奠定了实验基础。叁、在应用模式层面,研究了云架构的量子计算应用模式,针对基于经典指令的量子云计算,以及两种不同类型的量子云平台,分别研究了安全量子云计算的协议设计和实现方法,为未来的安全量子云计算奠定基础。1、基于经典指令量子云计算协议的设计和实现。安全量子云计算技术旨在研究如何在保护用户数据安全的前提下共享量子计算的算力资源,然而目前为止所有的量子云计算实验都需要用户具备一定的量子操控能力,限制了量子云计算的广泛应用。我们探索了基于经典指令量子云计算的可行性,通过制备叁对高品质纠缠光源,实验构建模拟了两台共享纠缠的量子云服务器,设计了Shor算法的分布式量子计算方案,基于RUV协议中用户与量子云服务器的经典交互模式,成功利用量子云服务器实现了Shor算法,并分析了实验的可靠性和计算效率。该工作对安全分布式量子云计算进行了启发式探索,并首次验证了一个完全使用经典设备的用户可以委托计算任务给不可信的量子云服务器,同时保证隐私不被窃取,展示了基于经典指令安全量子云计算的可行性;同时,Shor算法的实现也说明了利用量子云服务器进行密码破译成为可能。2、适用于多种平台类型的安全量子云计算。考虑到未来的量子云计算平台类型存在多种可能,分别针对杂化物理体系量子云平台和现实量子云平台,给出相应的安全量子云计算协议和实现方案。1)适用于杂化物理体系的安全量子云计算。通过纠缠不同物理体系,实现加密量子信息的传递,设计了适用于多物理体系杂化的量子云计算协议,分析了该协议的安全性、正确性和可扩展性,该协议可作为一个基本框架,与目前提出的大多数量子云计算协议都可进行有机结合,以此构建一套完整的杂化物理体系量子云计算协议族。2)适用于现实量子云平台的安全量子云计算。借鉴同态加密思想,针对线性方程组量子求解算法的特性,设计了可应用于线性方程组量子求解算法的安全云计算协议,该方案所采用的“经典加密+量子算法”融合方式,可为未来的安全量子云计算提供可行思路;进一步,基于IBM量子云平台,在保证用户数据安全的前提下,成功利用IBM量子云端实现了2×2规模线性方程组的求解,首次实现了基于现实量子云服务器的安全量子云计算。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光学量子计算论文参考文献
[1].沈一乐.量子计算与量子光学国际研讨会[J].国际学术动态.2019
[2].黄合良.线性光学量子计算研究[D].战略支援部队信息工程大学.2018
[3].陈明城.实验光学量子计算[D].中国科学技术大学.2017
[4].李陈续,曾浩.你追我赶的量子世界[N].光明日报.2014
[5].周艳丽.基于量子光学原理的量子计算与量子模拟的理论研究[D].国防科学技术大学.2012
[6].唐广应.非线性光学量子计算中的互相位调制研究[D].山东大学.2012
[7].潘建伟.量子计算和量子通信的光学实现——现状和未来[C].中国光学学会2006年学术大会论文摘要集.2006
[8].陈笑梅,方卯发.两个人造原子与单模光学腔共振耦合的量子计算方案[J].湖南师范大学自然科学学报.2005