摘要随着信息技术的不断发展，经典信息和计算方式已经无法满足我们的需要，应用量子力学基本原理的量子信息和量子计算应运而生。本文将介绍量子计算和量子信息基本知识，包括：量子比特、量子比特门、量子纠缠等。此外将介绍几种超导量子比特及其产生系统，以及基于超导量子比特制备NOON态的方案以及稍微总结一下几种方案的优点。48906

Abstract With the development of information technology, classical information and algorithm cannot meet our need and expectation. Therefore, people become to consider and develop quantum information and computation which depend on quantum mechanics. In this paper, we will briefly introduce the background of quantum information and algorithm, including qubit systems, quantum gates, and quantum entanglement. We also introduce some superconducting qubits and some schemes of generating NOON state. In addition, I will list the advantages of these schemes. 

毕业论文关键词：量子纠缠； 超导量子比特； NOON态

Keyword: Quantum Entanglement; Superconducting Qubits; NOON State

目    录

1 前  言 4

2 量子信息学的基础知识 4

2.1 量子比特 4

2.1.1 单量子比特 4

2.2 量子比特门 5

2.2.1 单量子比特门 5

2.2.2 多量子比特门 6

2.3 量子纠缠 6

2.4 常见的纠缠态 6

2.4.2 GHZ态 7

2.4.3 W态 7

2.4.4 NOON态 7

3 量子比特的物理实现 7

3.1 约瑟夫森结的简介 7

3.2 基于约瑟夫森结的超导量子比特 8

3.2.1 电超导荷比特 8

3.2.2 超导相位比特 9

3.2.3 超导磁通比特 9

4 基于超导量子比特实现NOON态的制备 10

4.1 方案一 10

4.2 方案二 13

5 结论 15

前言信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，客观世界中大量地存在、产生和传递着以这些方式表示出来的各种各样的信息。我们通过掌握各种信息来了解和探索客观世界。随着社会不断地进步与发展，我们每天所需要处理的信息量也飞速增长着，为此，为了处理一些人类无法解决处理的高度复杂的信息，人们构想出各种各样的方法。直到1936年，伟大的数学家Alan Turing提出并且详细描述了我们现在所说的可编程计算机，并且证明：存在一个通用Turing机可以模拟任何其他Turing机。之后，又提出了著名的Church-Turing论题，断言了在某一物理设备上可完成的算法和数学上严格的通用Turing机概念的等价性。