核磁共振中高自旋原子核的贗純態(tài)制備.pdf

1、量子計算這一基于量子理論和信息論的新興學科，其目標是研究出一種新的計算模式，它不僅不像傳統(tǒng)半導體計算機那樣受量子效應的限制，而且反能利用量子力學的特殊性質進行運算加速，甚至是完成傳統(tǒng)計算機沒法完成的任務。雖然這門學科的發(fā)展和量子物理理論的研究相互促進，其核心仍是一門以實驗為基礎的科學。時至今日，已經有各種各樣的物質或現(xiàn)象成為這一學科嘗試其計算模式的平臺。其中，利用原子核自旋與射頻場相互作用的核磁共振量子計算無疑是最為成熟的物理實現(xiàn)之一。

2、而在核磁共振量子計算中，基于自旋1/2的雙態(tài)系統(tǒng)直接作為量子比特，并且利用各向同性液體內分子的運動平均效應，樣品的哈密頓量呈現(xiàn)出非常簡單的形式，一直作為各種量子計算及模擬實驗的操作平臺。
　　 在各類同位素中，自旋高于1/2的原子核非常豐富，在核磁共振實驗中利用上這些高自旋原子核不但擴大了樣品的選擇空間，還能獲得一些1/2自旋所不具備的特性，其中最主要的方面就是高自旋原子核的電荷分布會和周圍的電場產生強烈的耦合，主要體現(xiàn)形式是電

3、四極耦合。與化學屏蔽作用相似，這也是一個與方向有關，可以用張量描述的相互作用。在核磁共振量子計算實驗中的很多情況下，這并不是一個好的性質，樣品中自旋系綜所產生的譜線會很復雜。目前，一方面我們可以利用固體核磁共振實驗的理論和實驗技術分析、消除或者利用這樣的方向相關性。另一方面，由于液晶相的部分有序性（通常為軸對稱性），高自旋樣品中的電四極耦合保留為簡單的形式，相鄰能級間的躍遷頻率等間距分布且間距量級適當(kHz)，成為了利用高自旋原子核進

4、行量子計算中最簡單易行的方案。
　　 隨著量子操控的形式越來越復雜，傳統(tǒng)的把目標幺正變換拆成邏輯門再用相對固定的脈沖序列實現(xiàn)的辦法有時顯得力不從心。脈沖控制技術的日益精確，加上優(yōu)化控制和數(shù)值算法的成熟理論，通過計算形狀脈沖來實現(xiàn)給定幺正變換的思路得到了相當?shù)闹匾暎蔀榱藗鹘y(tǒng)方法的有力補充甚至是替代。我們基于已有的在這方面的進展和本小組編寫的基于GRAPE的脈沖計算程序，利用到高自旋體系的核磁共振實驗中，在贗純態(tài)制備的實驗模擬中取