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量子信息的元素。 (英语) Zbl 1146.81005号

Weinheim:Wiley-VCH(ISBN 978-3-527-40725-5/hbk;978-3-537-61106-5/电子书)。xxxi,495页。(2007).
这本书是根据以前在Physik的Fortschritte它们包含了巴伐利亚和巴登-符腾堡在量子信息处理领域由编辑协调的合作结果。在本书的22篇投稿文章中,13篇只描述了实验技术,9篇主要是理论性质的,将在下文中进行回顾。
“分段微结构Paul陷阱阵列中单离子的输运动力学”由R.Reichle、D.Leibfried、R.B.Blakstad、J.Britton、D.Jost、E.Knill、C.Langer、R.Ozeri、S.Seidelin和D.J.Wineland提出了一个理论框架。离子输运是从经典运动方程导出的,在绝热极限下考虑解。考虑并比较了量子和经典拖曳谐振子。处理并讨论了两个示例。
“光学晶格中的集成量子计算和算法冷却”由M.Popp、G.H.Vollbrecht和J.I.Cirac从玻色-哈伯德模型开始,讨论初始状态变量,并展示如何进行系综量子计算。考虑了基态冷却问题。
“频率模式之间的连续可变纠缠”奥利弗·格莱克尔(Oliver Glöckl)、乌尔里克·安德森(Ulrik Andersen)和格德·勒克斯(Gerd Leuchs)使用了非对称马赫-泽亨德干涉仪,并从理论上描述了其作用模式。
“数字与物理系统的因式分解”沃尔夫冈·默克尔(Wolfgang Merkel)、伊尔贾·谢·奥尔巴赫(Ilja Sh.Auerbach)、伯特兰·吉拉德(Bertrand Girard)、迈克尔·梅林(Michael Mehring)、格哈德·保卢斯(Gerhard G.Paulus)和沃尔夫冈·施莱奇(Wolfang Schleich)提出了一种可通过实验模拟的广义高斯和的最大性质,用于实现激光驱动。通过实现高斯和的核磁共振实现的实验结果,描述并说明了该方法的理论背景。
“数字域的量子算法”Daniel Haase和Helmut Maier提出了一种量子算法来计算代数数域的不变量。研究数域的动机是更好地了解自然数因子分解算法的复杂性。介绍了数域、格、积分元、不变量、类数和调节器。考虑了约化理想、图结构及其几何解释。在阐述素数定理之后,定义了Dedekind(zeta)-函数,并利用数域的广义黎曼假设导出类数公式。对于二次数域,给出了一种基于Hallgren公式确定调节器的量子算法。Schmidt和Vollmer对Hallgren算法的推广允许计算任意数域的调节器。了解了调节器,就可以计算出数域的其他不变量。
“物理过程的实现复杂性是计算复杂性的自然延伸”由Dominik Janzing提出,复杂性是基于具有基本(一个或两个量子比特)门的量子电路。许多这样的门平行作用于量子寄存器的适当分解,形成一个时间步长。电路中所需的时间步数称为深度。如果基本门的数量和深度随输入的大小最多以多项式形式增加,则称该算法是有效的。提出或证明了关于酉运算(或其对偶)的作用的几个命题,酉算子(U)由深度回路(d)实现。这些定理与不确定性有关,例如寄存器上可观测到的一个量子位的平均值。特别重要的是为\(({mathbb C}^2)^{otimes(2n+1)}\)中的以下MAJORITY算法提出的定理:计算机基础的任意元素\(|b>\)应转换为\(U|b>=\psi_b\otimes|{mathcal M}(b)>\),其中\(psi_b M}(b)=1)当且仅当符号“(1)”的数量超过(b)中符号“(0)”的数目时。通过引入量子比特态(rho=p_0|0><0|+p_1<1><1|\)的温度(T\)和(p_1/p_0)=exp(-E/kT),定义了量子比特的最佳算法冷却,并证明了它可以通过MAJORITY算法实现。同样,引入了酉热机,并与逆MAJORITY算法相关。结果表明,最优热机能够解决给定自然数(E_1,E_2,dots,E_n,K,V)},(K<V)在多项式时间内是否存在带有(K\leq\sum_{mathcalS}E_i\leqV)的子集({mathcal S}substeq\{1,2,dotes,n)的问题。考虑了物理过程的进一步控制问题,包括测量和连续时间演变。
“在量子计算机上以最小干扰实现广义测量”托马斯·戴克(Thomas Decker)和马库斯·格拉斯(Markus Grassl)在简要解释了POV测度、非选择性操作和选择性操作以及状态扰动之后,介绍了由(F_k){k=^,1,2,dots,n-1}),(F_k\geq0),(sum_kF_k=1)生成的“POV测度的最小扰动实现”。设({mathcal J}(\rho)=A_k\rho A_k^+\)是一个带(A_k_+A_k=F_k\)的运算,则假设任意({mathbb C}^2)^{otimesn}otimes{mathcalH}\)方程(U((|0>otimes\psi)=sum_k|k>otimes A)上存在酉算子(U)。\psi\)为真,其中\(|k>\)是\(({mathbb C}^2)^{otimes n}\)中的正交基。显然,(sum_kk|k><k|\)的理想测量再现了(mathcal J),但为什么现在称为最小状态扰动?此外,根据定义,\(\mathcal J)是\(\{F_k\}\)的实现,为什么要这样做两次显然,作者的意思是,通过第二次实施,状态扰动不会上升。他们现在描述了有限群的酉表示、射影表示、Schur引理,并引入了协变pov测度w、r、t的概念,即群表示。它们通过构造表明,只有在子空间({mathbb C}^2\otimes{mathcal H})上的作用由(mathcal J)固定的一元(U)也可以选择为协变的。对于绕轴自旋旋转的循环子群以及海森堡-威尔群在相空间中的位移,绘制了一个实现\(U\)的电路,包含傅里叶变换、泡利门和自旋旋转。无论如何,这本身就是一个有趣的结果,尽管最小状态扰动的问题没有得到解决。
固态器件激励中噪声和退相干原因的研究“相互作用电子的全计数统计”作者:D.A.Bagrets、Y.Utsumi、D.S.Golubev、Gerd Schön。FCS通过光子计数来表征光子源的相干性,经过改进和扩展后应用于电荷传输的量子测量。考虑了相互作用量子点、中等强度电导、扩散导体中库仑相互作用的应用。
“卡诺发动机的量子极限”Friedemann Tonner和Günter Mahler描述了一种具有两级系统的热机,它取代了通常热力学中的气体,并与工作的谐振子耦合。在Dominik Janzing的文章回顾中,已经提到了两能级系统的热平衡状态。基于Lindblad算符的主方程描述了与热浴和振荡器的相互作用。绘制了数值结果。该模型可以从量子极限(一个二能级系统)缩放到经典极限(许多二能级体系),这将在最后进行讨论。

理学硕士:

81-02 与量子理论有关的研究博览会(专著、调查文章)
81页68 量子计算
81V80型 量子光学
68宽10 计算机科学中的并行算法
第81页,共15页 量子测量理论、态操作、态准备
65年第68季度 算法和问题复杂性分析
2014年11月 代数数;代数整数环
11兰特 二次扩展
11路42号 Zeta函数和数字域的(L)-函数
11兰特27 单位和因子分解
11兰特29 类号、类群、判别式
19层27 埃塔尔上同调,高等调节器,zeta和(L)-函数((K)-理论方面)
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全文: 内政部