基于测量的量子计算的研究

本项目主要研究基于测量的量子计算（主要是通过cluster态来实现的，又称为单向量子计算），该计算方案是Brigiel和Rossendorf于2001年首先提出的，其特点是以cluster态为主要计算资源，以测量和前馈作用来驱动计算过程，主要优点是可扩展性好，易于实现。但在具体的实现过程中仍有很多困难，本研究将围绕这些困难，以全光学系统为主要研究对象，建立适当的理论模型，分析各种影响因素，给出相应的解决办法，并在此基础上寻找扩展性更好可行性更强的新方案。通过本项目的研究，将在一定程度上解决目前理论和实验中存在的一些问题，为单向量子计算的实现提供理论支持。

本项目的主要内容是基于测量的量子计算的研究，该计算方案近几年发展起来的一类新的量子计算模式，具有可扩展性好，易于在实验中实现等重要的有点，因此该计算方案在近几年受到了广泛的重视并在理论和实验上取得了重大的进展，一些其他方面的重要成果也在该理论中得到了成功的应用。但目前在方案的实施中还存在一些困难，本项目就是围绕这些困难来开展相关的工作，希望通过理论方面的分析和研究，能在一定程度上解决相关的问题，提高计算效率。通过为期一年的努力，我们已经顺利的完成了既定的计划，基本实现了预期的目标。主要工作有：（1）利用量子中继和辅助态思想，提出了一个在实验上易于实现并且效率较高的cluster态构建方案；（2）利用光腔中光子和原子的纠缠作用实现了离子阱阵列中任意两个qubit之间的受控相位门操作。以上两个方案分别在效率和扩展性方面获得了一定程度的改善，将对基于测量的量子计算的发展起到一定的推动作用。