2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：液體核磁共振方法的優(yōu)缺點(diǎn)

1、液體核磁共振方法的優(yōu)缺點(diǎn)2液體核磁共振方法的優(yōu)缺點(diǎn)原子核處于電子的包圍之中,受到了很好的屏蔽,處于近獨(dú)立的狀態(tài),幾乎不受電子和分子熱運(yùn)動的干擾,因此外部環(huán)境對它的影響較小,具有較長的消相干時(shí)間;而且實(shí)驗(yàn)可在室溫下進(jìn)行.但是它不能實(shí)現(xiàn)很多量子位,隨著量子位的增多,分子的選擇、量子位的尋址、信號的讀出都將發(fā)生困難.最高水平：12個(gè)量子比特算法3基于Josephson結(jié)的超導(dǎo)量子比特是目前較為成熟且具有廣闊發(fā)展前景的實(shí)用量子比特。利用超導(dǎo)Josephson結(jié)固體電路實(shí)現(xiàn)可控二能級人造原子（量子比特）4 約瑟夫森效應(yīng)即超導(dǎo)隧道效應(yīng).在玻璃襯板上鍍一層超導(dǎo)金屬膜,使其上形成厚度很薄的絕緣氧化層,在氧化層

2、上再鍍上一層超導(dǎo)金屬膜,就得到一個(gè)超導(dǎo)-絕緣-超導(dǎo)結(jié),稱為約瑟夫森結(jié). 當(dāng)絕緣層厚度在100nm左右時(shí),由于隧道效應(yīng),庫柏對穿過勢壘后仍保持配對狀態(tài)因此絕緣層中出現(xiàn)少量超導(dǎo)電子而具有了弱超導(dǎo)電性. 1999年,日本NEC基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的Nakamra等人在實(shí)驗(yàn)中觀測到了約瑟夫森結(jié)中相干的量子振蕩,這是研究人員首次觀測到固體中的宏觀量子相干.5Superconductorshttp:/qt.tn.tudelft.nl/research/fluxqubit/qubit_rabi.jpg6JJ charge qubits, CNOT gate 3T. Yamamoto, Yu. A. Pashkin

3、, O.Astafieve, Y. Nakamura, J.S. Tsai,NATURE 425, 941 (2003)7observe dependence of atom finalstate on time spent in cavity腔量子電動力學(xué)方法利用里德伯原子能級和光子的偏振或腔場中的光子數(shù)編碼量子比特。81997，量子計(jì)算機(jī)的NMR實(shí)驗(yàn)方案1998，NMR量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)演示1999，各種實(shí)驗(yàn)方案的提出，容錯糾錯碼2000， NMR：5個(gè)比特的算法演示（IBM）， 7個(gè)比特的量子態(tài)的制備； 固體硅基半導(dǎo)體NMR取得大的進(jìn)展；2001，線性光學(xué)量子計(jì)算方案Quantum compu

4、ters9Nuclear magnetic resonance量子計(jì)算機(jī)10NMR-實(shí)驗(yàn)11核磁共振量子計(jì)算Deutsch algorithmdemonstrated.1H13CClClCl12( Vandersypen, Steffen, Breyta, Yannoni, Cleve, Chuang, July 2000 Physical Rev. Lett. )5 個(gè)比特 215 Hz 量子處理器 5-spin molecule synthesized Pathway to 7-9 qubits First demonstration of a fast 5-qubit algorithm13測量譜 r=1: 1 line r=2: 4 lines r=4: 16 lines r=3: zero areaIdeally:14技術(shù)特點(diǎn)Nucleus magnetic moment as qubitControlled by EM waveMeasured by Nuclear magnetic resonance 2C +5F