復(fù)雜量子動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的量子計(jì)算魯棒性研究.pdf

1、量子汁算利用量子態(tài)的相干疊加性實(shí)現(xiàn)并行的量子計(jì)算，從而達(dá)到經(jīng)典計(jì)算無(wú)法比擬的信息處理功能。盡管在過(guò)去的十幾年內(nèi)量子計(jì)算的理論研究和物理實(shí)現(xiàn)都取得了巨大的進(jìn)步，但是到目前為止還沒(méi)有大規(guī)模量子信息處理裝置出現(xiàn)。其中的一個(gè)主要原因在于量子信息處理系統(tǒng)內(nèi)部近距離的相互作用以及量子系統(tǒng)與外部環(huán)境之間不可避免的耦合等嚴(yán)重影響了量子計(jì)算的可控性和可操作性，成為制約量子計(jì)算技術(shù)發(fā)展的重要障礙。因此分析量子信息處理系統(tǒng)在各種干擾下的演化規(guī)律，研究干擾對(duì)量

2、子計(jì)算魯棒性的影響，將非常有助于設(shè)計(jì)高可靠性的容錯(cuò)量子計(jì)算系統(tǒng)。 首先簡(jiǎn)要總結(jié)了量子計(jì)算的發(fā)展歷程及其魯棒性研究的最新進(jìn)展；然后介紹了一種具有復(fù)雜動(dòng)力學(xué)行為的周期驅(qū)動(dòng)的量子Harper模型(QuantumKickedHarper,QKH)及其量子仿真算法；隨后利用隨機(jī)矩陣?yán)碚?RandomMatrixTheory)和Husimi分布函數(shù)分析了量子Harper模型在規(guī)則運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)時(shí)Floquet算子的能潛統(tǒng)計(jì)特性和本征態(tài)的統(tǒng)計(jì)

3、遍歷性，并且運(yùn)用保真度攝動(dòng)分析、量子軌跡、量子MonteCarlo仿真等方法分別研究了理想環(huán)境和開放環(huán)境中QKH量子仿真算法的魯棒性，以及隨機(jī)噪聲干擾、靜態(tài)干擾和耗散干擾對(duì)量子計(jì)算可信計(jì)算時(shí)間尺度、保真度和動(dòng)態(tài)局域化因子等特征物理量的影響。在干擾強(qiáng)度大于某一閾值時(shí)，QKH量子計(jì)算將產(chǎn)生混沌行為，產(chǎn)生不可信的計(jì)算結(jié)果。采用數(shù)值仿真的方法得出靜態(tài)干擾導(dǎo)致量子混沌的干擾強(qiáng)度閾值遠(yuǎn)小于隨機(jī)噪聲干擾的閾值，而且隨機(jī)噪聲干擾時(shí)的保真度隨系統(tǒng)演化呈指