利用量子行走实现量子比特与三态粒子（qutrit）的任意投影测量

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任务内容

量子力学为我们提供了新的认识世界的方式，在人类认识和理解世界的过程中，测量起到了至关重要的作用。人们对于非局域隐变量的验证需要两个测量者各自的互不对易的测量，对于上下文关系的理解需要至少五个测相邻相对易的测量量（仅限于传统的验证上下文关系的三态体系）。测量的实现对于深入的认知世界和发展量子信息技术起着至关重要的作用。量子随机行走是经典的随机行走在量子体系的推广，这一推广展现了极大的前景。量子随机行走已经被广泛认为可以开发告诉的量子算法，模拟凝聚态体系的复杂演化，以及最近被证明的进行普适量子计算。特别是在离散随机行走框架下的完美态传输的方案被提出之后，量子行走的使用展现了空前的前景。本课题旨在在量子行走的框架下实现普适的量子测量，并且将这种测量推广到三维的体系中。

原始条件及数据

阅读相关文献，特别地要掌握量子行走的原理。学习量子力学，量子信息学基础理论。

技术要求

本课题拟在量子行走的框架下，提出二能级体系的普适的测量，包括正交投影测量，广义测量和带噪声的测量。特别地，我们讲这种测量的设计推广到三维体系下，从而提出利用量子行走实现三维体系的测量。

工作要求

___无特别规定要求__________________________________________________________________

附：普适工作要求：（如针对本课题另有特别规定的工作要求，请填于上面空白栏）

1、在深刻领会任务内容及要求的基础上，通过查阅文献资料、调查研究和方案论证，写出开题报告。然后开展实验研究、理论研究、设计、研制、开发以及数据处理、分析总结、资料整理等与任务书要求相应的工作，并撰写成毕业论文或设计说明书，独立地完成毕业设计的各项任务；

2、查找有关专业文献（10篇以上）；

3、毕业论文或设计说明书需符合规范化要求，即：由中外文题名、目录、中外文摘要、引言（前言）、正文、结论、谢辞、参考文献和附录组成，中文摘要在400汉字左右，外文摘要在250个实词左右，中文题名字数一般不超过20个，设计说明书、论文或软件说明书的总字数在1.5~2万汉字（文、管等学科可根据具体情况，另行规定总字数，报教务处备案）。

学生应提交的软硬件的名称、内容及主要的技术指标（可按以下类型选择填写）：

应提交的其它文档：

1、开题报告一份

2、与设计（论文）相关的英文资料译文一份（中文字数>5000字，并附保留阅读痕迹的资料原文）

3、业务总结一份

参考文献（至少五篇，含供学生翻译的英文资料，按规范开列）：

P. Xue et al., New J. Phys. 16, 053009 (2014).

P. Xue et al., Sci. Rep. 4, 4825 (2014).

P. Xue et al., Chin. Phys. B 23, 110307 (2014).

P. Xue et al., Phys. Rev. Lett. 103, 183602 (2009).

X. Zhan et al., Phys. Rev. A 90, 012331 (2014).

S. X. Yu et al., Phys. Rev. A 81, 062116 (2010).

P. Kurznski et al., Phys. Rev. Lett. 110, 200404 (2014).

注：文献7为需要翻译的英文资料

毕业设计（论文）进度安排

起止日期工作内容备注

3月5日-3月25日查阅国内外相关的最新进展和文献资料，进行查新检索

3月26日-4月20日研究量子行走的工作机制以及通过调节行走模型中的参量实现简单的投影测量

4月21日-5月20日对量子行走实现投影测量的设计进行推广，包括实现广义的测量以及带噪声的测量。同时讲测量的方案进一步推广到三维的体系中去。

5月21日6月10日课题总结，撰写毕业论文