【正文】 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 II 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明 本人鄭重 聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。 文獻(xiàn)查閱指引： [1] P. W. Shor. Algorithms for Quantum Computation Discretelog and Factoring[J]. In Proceeding of the 35th IEEE Symposium on Foundations of Computer Science. 1994,20. [2] L. K. Grover. Quantum Mechanics Helps in Searching for a Needle in Haystack[J]. Phys. Rev. Lett. , 1997,79,325. [3] D. F. V. James, et al. Measurement of qubits[J].2020,64:052312. [4] 張登玉 ,劉堂昆 .量子邏輯門的算符及矩陣表示 [J].光電子光子的質(zhì)量為 cm ??? ， c為光速。 主要內(nèi)容： 1． 簡單的 介紹量子信息學(xué)的基本概念，以及構(gòu)成量子計(jì)算機(jī)和量子通訊設(shè)備的基本組成單元。 論文格式 論文格式不規(guī)范，特別是引用圖形要做序號標(biāo)記。 學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄 (二 ) 對搜集的資料和已有的論文思路做具體指導(dǎo)，并給出論文的基本結(jié)構(gòu)，指出寫論文格式，并說明哪些地方應(yīng)該詳細(xì)介紹，哪些地方可以一筆帶過。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評審表 論文題目 光的偏振在量子計(jì)算中的應(yīng)用 作者姓名 所屬系、專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師 姓名、職稱 字 數(shù) 10000 定稿日期 中 文 摘 要 建立在 20世紀(jì)物理學(xué)支柱之一的量子力學(xué)基礎(chǔ)之上的量子信息學(xué)，是一門利用微觀粒子的量子力學(xué)原理來解決經(jīng)典信息學(xué)和經(jīng)典計(jì)算機(jī)所不能解決的問題的學(xué)科，量子力學(xué)和信息學(xué)的交叉科學(xué)，主要包括量子通信和量子計(jì)算兩部分。 10 選題恰當(dāng) 題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。 15 寫作規(guī)范 符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。 10 綜合運(yùn)用 知識能力 能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。 10 論文篇幅 10000字左右。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。量子比特和量子邏輯門（簡稱量子門）是量子計(jì)算機(jī)的最基本的而又最重要的構(gòu)成單元之一，因?yàn)榱孔颖忍厥腔镜牧孔有畔⑤d體和量子信息存儲單元，而量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行都要通過量子邏輯門來實(shí)現(xiàn)。與其它的物理學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，光具有其獨(dú)特的量子性的特點(diǎn)：光子的能量為 ?hE? ， h 為普朗克常數(shù)， v為光子頻率。最基本的量子邏輯門是單比特操作門和兩比特普適門（如 CNOT 門），因?yàn)槠渌孔舆壿嬮T都可以用單比特操作門和兩比特普適門組合實(shí)現(xiàn)。在量子信息系統(tǒng)中，常用量子位或量子比特 [3](qubit)表示信息單元，量子比特是兩個(gè)邏輯態(tài)的疊加態(tài) ??????????????? ???? 1|0||， ? 和 ? 為復(fù)數(shù)且滿足122 ???? 。 量子普適門 經(jīng)典信息處理是對經(jīng)典比特進(jìn)行操作，與之類似，量子信息處理是對編碼的量子態(tài)進(jìn)行一系列的控制、操作和測量等。顯然（ CNOT） 2=I。 量子計(jì)算實(shí)質(zhì)上是利用量子計(jì)算機(jī)在存儲上的特性，即一個(gè)量子位可以同時(shí)存儲 0和 1，如果一個(gè)系統(tǒng)由 n個(gè)物理位組成，在經(jīng)典中該系統(tǒng)的所有可能狀態(tài)有 2n個(gè)，對應(yīng)于量子系統(tǒng)中的 2n個(gè)相互正交的量子態(tài)，若此系統(tǒng)的一個(gè)存儲器，對于經(jīng)典存儲器，它只能存儲 2n個(gè)可能數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)，對與量子存儲器，它可以同時(shí)存儲 2n個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè) n量子位的純態(tài)可表示為如下形式 ,2 10 iani i????? （ ） 其中系數(shù) ia 滿足歸以化條件 2| | 1ii a ??， i 是 n 個(gè)二進(jìn)制位的十進(jìn)制表示， i 對應(yīng)于從 |00… 0〉到 |１ 1… 1〉相互正交的 n2 個(gè)態(tài)。本節(jié)主要介紹幾種常見的基本光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)普適量子邏輯門。偏振光的最一般形式是橢圓偏振光，平面偏振光和圓偏振光都可以看作橢圓偏振光的特例。在光波沿 Z軸方向傳播的情況下，有： )c o s ( 00 ?? ??? kztEE xx () )c o s ( 00 ??? ????? kztEE yy ()由此合成波的表達(dá)式為： jkztEikztEjEiEE yxyx )c o s ()c o s ( 0000 ????? ?????????? () E 的矢量端點(diǎn)的軌跡是一個(gè)橢圓，橢圓的方程為 ?? ?????? 200202202 s inc o s2yyxxyyxx EEEEEEEE (3. 4) 橢圓的主軸與 x軸構(gòu)成 ? 角， ? 值由 ?? ??? c o s22 2020 00 yx yx EE EEtg (3. 5) 確定。光的偏振 [7]有五種可能的狀態(tài)：自然偏振光，部分偏振光，平面偏振光（亦叫線偏振光），圓偏振光和橢圓偏振光。若初始時(shí)，存儲器 A 處于 方程（ ）所示的 2n個(gè)的數(shù)據(jù)迭加態(tài)，而存儲器 B 處于 |0〉，經(jīng)過 fU 的一次作用我們就可以同時(shí)獲得 2n個(gè)數(shù)據(jù)的函數(shù)值。 量子計(jì)算 自從 1946 年第一臺電子計(jì)算機(jī) ENIAC 誕生到現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)技術(shù)正以驚人的速度向前發(fā)展，美國著名微芯片學(xué)家 Gorden Moore 曾在 1965 年給出一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展的預(yù)言，他預(yù)言每隔 18 個(gè)月計(jì)算機(jī)處理能力增長一倍，而且單位面積芯片上集成的晶體管數(shù)目也將隨之增加一倍。對量子比特進(jìn)行的基本操作，通常稱為量子門。經(jīng)典比特可以看作量子比特的特例 (? =0 或 ? =0)。本文討論了用激光光子的兩個(gè)正交偏振態(tài)（水平偏振態(tài)和垂直偏振態(tài)）作為量子比特的兩個(gè)正交態(tài)，即，???? 1,0 （ ??| 表示光子的水平偏振態(tài)， ? 表示光子的垂直偏振態(tài)），用光學(xué)偏振器實(shí)現(xiàn)量子邏輯門。光子的發(fā)射速率 N=Ps/hv， Ps是發(fā)射頻率為 v 的光功率， N 為單位時(shí)間發(fā)射的光子數(shù)。本文主要討論了用極化激光光子的兩個(gè)正交偏振態(tài)（水平偏振態(tài)和垂直偏振態(tài)）作為量子比特的兩個(gè)正交態(tài)，即， ???? 1,0 （ ? 表示光子的水平偏振態(tài)， ?表示光子的垂直偏振態(tài)），用線性光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)普適量子邏輯門，從而原則上可以用極化光子和線性光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送 交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表 論文題目 光的偏振在量子計(jì)算中的應(yīng)用 作者姓名 所屬系、專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師 姓名、職稱 答 辯 會 紀(jì) 要 時(shí)間 地點(diǎn) 答 辯 小 組 成 員 姓 名 職務(wù)（職稱） 姓 名 職務(wù)（職稱） 姓 名 職務(wù)（職稱） 答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄： 會議主持人： 記 錄 人： 年 月 日 答 辯 小 組 意 見 評語： 評定等級： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 系 學(xué) 位 委 員 會 意 見 評語： 論文（設(shè)計(jì)）最終評定等級： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 系部（公章） 年 月 日 校 學(xué) 位 委 員 會 意 見 評語： 評定等級： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 5 研究方法和手段的運(yùn)用能力 能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研 究手段（如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并加工處理、總結(jié)信息。 10 論文篇幅 10000字左右。 10 綜合運(yùn)用 知 識能力 能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。目前進(jìn)行量子信息處理的系統(tǒng)有很多種，其中光學(xué)系統(tǒng)首先系統(tǒng)。并對論文的書寫提出建議 學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄 (四 ) 指導(dǎo)論文語句的通順問題，避免論文中有錯(cuò)誤和不通順的詞句，公式圖表要編號，專業(yè)術(shù)語最好要有文獻(xiàn)支持。公式書寫不規(guī)范，上標(biāo)下標(biāo)有錯(cuò)誤。 3．分析一些光學(xué)元件（分束器，偏振器，波片等）對輸入光子的作用功能。光的量子性所遵循的測不準(zhǔn)關(guān)系為：△ N△φ 1/2，△ N為光子數(shù)的漲落，△φ為相位的漲落。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書 論文（設(shè)計(jì)）題目 光的偏振在量子計(jì)算中的應(yīng)用 作 者 姓 名 所屬系、 專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師姓名、職稱 預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù) 10000 開題日期 選題的根據(jù)： 1）說明本選題的理論、實(shí)際意義 2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解 1）隨著信息技術(shù)和量子力學(xué)的發(fā)展，以量子力學(xué)為基本規(guī)律的量子信息學(xué)逐漸形成。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 二○○ 年 月 日 畢 業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 課題名稱： 光的偏振在量子計(jì)算中的應(yīng)用