The Use of NMR for Solving the Problems of Quantum Computers
Vladimir V. Voronov
分析了NMR在量子计算中的应用，并对今后的研究方向进行了展望。
The analysis of papers on usage NMR in quantum computations is provided and the probable direction of the future investigations are considered.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Approximate quantum counting on an NMR ensemble quantum computer
我们演示了一个量子算法的实现，用于估计在搜索操作中使用两个量子位的核磁共振（NMR）量子计算机的匹配项目的数量。
Experimental Realization of Discrete Fourier Transformation on NMR Quantum Computer
本文报道了离散傅里叶变换在核磁共振量子计算机上的实验实现。实验结果与理论结果一致。利用本文介绍的脉冲序列，理论上可以在任意L比特量子数上实现DFT。
Solid-state NMR quantum computer with individual access to qubits and some its ensemble developments
本文分析了半导体核磁共振量子计算机的原理及其发展。个人访问计算机（B。凯恩）和替代的固态体系综方法的版本，以避免在实施第一个变种的一些困难被认为是。
A polynomial-time solution to the parity problem on an NMR quantum computer
提出了一种有效的量子算法，在多项式时间内解决奇偶性问题，无论是在传统的量子计算和经典计算，NMR量子计算机上的最困难的问题之一。它基于量子系综中的量子平行性原理、选择性退相干操作和NMR相敏测量。量子算法的量子线路是明确设计的。
Realizing the quantum baker's map on an NMR quantum computer
通过对基于三氯乙烯分子的3-qubit NMR量子计算机上的量子面包师映射的实现进行数值模拟，我们证明了在当今量子计算机上进行量子混沌实验的可行性。我们给出了详细的描述，建议的实验，调查（a）由于退相干和（b）超敏扰动的现象的熵增加率。
Artificial Decoherence and its Suppression in NMR Quantum Computer
液态核磁共振量子计算机为量子计算提供了可能性，并为量子计算的发展提供了支持。利用核磁共振量子计算机技术，我们观察到了两种人工噪声场（一种是长周期的噪声，另一种是短随机周期的噪声）下的相位退相干。第一个模型在量子信道的退相干，而第二个模型的横向弛豫。我们证明了在这两种情况下，bang-bang控制抑制退相干。
An implementation of the Deutsch-Jozsa algorithm on a three-qubit NMR quantum computer
介绍了一种利用高分辨核磁共振（NMR）实现量子计算机的新方法。其关键特征是同时施加两个或多个线选择性射频脉冲。利用2，3-二溴丙酸中三个耦合质子的400 MHz核磁共振谱研究了三量子比特量子计算机。它已被用来实现Deutsch-Jozsa算法，用于区分常数和平衡函数。扩展到包含更多耦合自旋的系统是简单的，不需要更长的实验。
Perspectives on a Solid State NMR Quantum Computer
在Yamamoto等人（quant-ph/0009122）磁共振力显微镜工作的基础上，提出了一种基于准一维材料羟基磷灰石的体相固态NMR的量子信息处理装置。在羟基磷灰石的宏观样品中，我们的固态NMR模型产生了物理学施加的10^8个量子比特的限制，而当前技术考虑的发展应该允许数百到数千个量子比特的上限。
Implementation of a Quantum-simulation Algorithm of Calculating Molecular Ground-state Energy on an NMR Quantum Computer
经典算法模拟量子系统是指数困难的，而量子计算机原则上可以多项式地解决这个问题。我们在我们的核磁共振系统上演示了这样一种量子模拟算法，模拟氢分子并计算其基态能量。我们利用核磁共振干涉法来测量相移，并对测量过程进行了仿真，以获得较高的精度。最后得到了17位精确的能量值，并分析了仿真中的误差来源。
Simulation of chemical reaction dynamics on an NMR quantum computer
量子模拟可以用最少几十个量子比特击败当前的经典计算机，并可能成为量子计算机的第一个实际应用。量子模拟的一个很有前途的应用是解决具有挑战性的量子化学问题。在这里，我们报告了一个实验证明，一个小型的核磁共振（NMR）量子计算机已经能够模拟原型化学反应的动力学。实验结果与经典模拟结果吻合较好。我们的结论是，量子模拟的化学反应动力学目前的经典计算机上无法计算的是可行的，在不久的将来。
Quantum Phase Transition of Ground-state Entanglement in a Heisenberg Spin Chain Simulated in an NMR Quantum Computer
利用核磁共振量子计算机，我们在实验上模拟了海森堡自旋链的量子相变。用多脉冲序列产生哈密顿量，在核自旋系统的（伪纯）基态中制备有效哈密顿量，并使海森堡链从乘积态变为纠缠态，最后变为不同的乘积态.
Experimental Simulation of a Pairing Hamiltonian on an NMR Quantum Computer
我们发展了一个具体的量子模拟方案，并在NMR量子计算机上对一个配对模型进行了实验模拟。实验的设计包括选择合适的初始状态，使我们的方案在不久的将来具有可扩展性，实验的完成利用了两次傅立叶变换，使我们的方法适用于其他物理模型。结果表明，实验模拟可以给出模拟哈密顿量的谱。因此，量子计算机在模拟复杂物理系统方面的潜在能力得到了验证。
Quantum simulation of a three-body interaction Hamiltonian on an NMR quantum computer
将平均哈密顿量理论扩展到量子计算，可以设计任意的哈密顿量，允许在一个大的希尔伯特空间中旋转。这样，任何量子系统的运动学和动力学都可以通过量子计算机来模拟。系统之间的基映射决定了在模拟系统中实现所需哈密顿量所需的量子计算机中的平均哈密顿量。该程序的灵活性说明与13-C标记的丙氨酸的NMR通过创建对应于三体相互作用的非物理哈密顿量ZZZ。
Realization of a 5-bit NMR Quantum Computer Using a New Molecular Architecture
我们展示了一个五位核磁共振量子计算机，它利用量子并行性在四位上区分各种功能。它的构造借鉴了沿着核自旋链的线性耦合的充分性的认识，适当耦合的分子的合成，以及多通道光谱仪的使用。
Simulation of multiple-quantum NMR dynamics of spin dimer on quantum computer
在IBM的5量子位超导量子处理机上，研究了自旋二聚体在多量子NMR实验中的动力学行为，包括基态和热力学平衡（混合）初态.这项工作可以被认为是量子计算机应用于解决磁共振问题的第一步。本文献给克劳斯·莫比乌斯教授和Kev Salikhov教授85岁生日。
Problems in realization of large-scale ensemble silicon-based NMR quantum computers
本文讨论了在硅基固态NMR量子计算机中实现系综寻址量子比特的问题。本文将Kane格式推广到带闸门的系综逼近方案。对于核量子态的初始化，本文提出了利用ENDOR技术中的固态效应，使核自旋几乎完全极化，或同样地，间接冷却到自旋温度小于~ 1 mK。提出了这种系综量子计算机可能的平面硅拓扑结构，并指出用标准NMR方法测量L ~ 10^3量子比特系统的信号对于N ≥ 10^5个系综分量是可以实现的。作为系综硅量子计算机的另一种变体，元胞自动机的无门结构也被考虑。讨论了系综量子计算机中量子态的退相干及其抑制方法。
Solving the quantum search problem in polynomial time on an NMR quantum computer
量子搜索问题是一个重要的问题，因为一般的NP问题可以有效地解决一个unsorted量子搜索算法。这里已经表明，量子搜索问题可以在NMR量子计算机上在多项式时间内解决。NMR系综量子计算是基于量子力学幺正动力学，即封闭量子系统和它的系综都服从同一个量子力学幺正动力学，而不是基于经典NMR量子计算的伪纯态或有效纯态。基于这一新原理，我们发展了常规的NMR多量子谱，从实验上解决了搜索问题。首先将搜索问题的解信息加载到由预言机幺正操作和预言机无关幺正操作构造的幺正演化传播子上，用于激发自旋系综中的多重量子相干性.然后利用多量子光谱技术从实验上提取溶液信息.讨论了如何增强量子搜索核磁共振多量子脉冲序列的输出信号，并提出了一些增强核磁共振信号的方法。本文的工作将有助于常规高场核磁共振机有效地解决量子搜索问题。
Experimental Realization of an Order-Finding Algorithm with an NMR Quantum Computer
我们报告了一个核磁共振（NMR）量子计算机的实现，它结合了量子傅里叶变换（QFT）与指数排列，展示了一个量子算法的订单发现。该算法具有与Shor算法相同的结构，其速度比经典算法呈指数级增长。该实现使用了特别适合的五量子比特分子，并通过新的状态初始化程序和几种量子控制技术成为可能。
Experimental demonstration of deterministic one-way quantum computing on a NMR quantum computer
单向量子计算是量子计算的一种重要而新颖的方法。通过利用现有的粒子-粒子相互作用，我们首次在实验上实现了确定性单向量子Deutsch-Josza算法在NMR中的完整过程，包括图形态制备、单量子比特测量和前馈校正。我们的实验结果可能为未来可扩展的单向量子计算提供启示。
Scalable NMR Quantum Computation
核磁共振为量子计算机的实现提供了一个诱人的前景，因为与核自旋相关的长相干时间，以及用射频脉冲操纵自旋的广泛实验室经验。然而，现有的方案受到信噪比的影响，该信噪比在量子计算机中的量子比特数量上呈指数衰减。这就严格限制了这种计算机所能完成的计算量;对这一限制的估计正好在传统计算机采取指数级更多步骤仍然可行的范围内。我们给出了一个NMR实现，其中的信噪比只取决于NMR技术的特点，而不是计算机的大小。这为NMR计算技术提供了一种方法，可以扩展到指数加速使量子计算能够解决经典计算机能力之外的问题。
Experimental Implementation of Hogg's Algorithm on a Three-Quantum-bit NMR Quantum Computer
利用核磁共振（NMR）技术和三量子位样本，我们实验实现了Hogg提出的1-SAT问题的高度结构化算法。对三量子比特自旋赝纯态采用了一种简化的时间平均方法。该算法只需要对问题的结构进行一次评估，就可以以100%的概率找到解决方案，其性能优于非结构化量子搜索算法和最佳经典搜索算法。
Quantum simulation dynamics and circuit synthesis of FMO complex on an NMR quantum computer
近年来，作为一个开放量子系统的捕光复合物在弱耦合和强耦合下的动力学模拟受到了广泛的关注。在本文中，我们研究了一个数字量子模拟方法的Fenna-Matthews-Olson（FMO）的光合色素-蛋白质复合物包围马尔可夫浴，即，基于核磁共振（NMR）量子计算机的无记忆。为此，我们应用去耦（再耦合）的方法，这是关闭（上）的耦合和Solovay-Kitaev技术分解成有效的基本门的NMR模拟器上的哈密顿和Lindbladian。最后，根据开放系统动力学中系统与环境的相互作用，设计了幺正部分和非幺正部分的量子线路。
Entanglement Control of Azobenzene by Photoisomerization in NMR Quantum Computer
以偶氮苯为例，在NMR量子计算机中研究了光致异构分子中量子比特的纠缠控制。偶氮苯有两种不同的异构体，{ \it{} transs}-偶氮苯（TAB）和{ \it{} cis}-偶氮苯（CAB），它们可以通过光异构化相互转化。改变分子结构导致自旋-自旋耦合常数的改变，并因此导致缠结操作时间的改变。我们首先通过{ \it ab initio}计算得到了TAB和CAB的稳定结构。然后，我们计算了这些异构体的NMR谱，并验证了它们重现了实验获得的化学位移具有良好的精度。我们的结果表明，分子中的一个$^{15}$ N和一个$^{13}$ C核之间的耦合强度在光异构化作用下发生了很大的变化。
Some prospects for ensemble solid-state NMR quantum computers
作为固态NMR量子计算机的系综方案，考虑了Kane的多量子位硅方案的扩展，该方案基于31个P施主原子沿条形门纵向排列。提出了这种系综量子计算机可能的平面拓扑结构。对输出NMR信号进行了估计，结果表明，对于N>=10^5个系综元素，每个系综元素涉及L~10^3个量子比特，标准NMR方法是可用的。作为低温退相干的主要机制，（<0.1K）时，考虑了核自旋超精细相互作用的久期部分与基本原子的电子磁矩以及偶极-偶极相互作用与相邻杂质原子的核磁矩决定的量子比特共振频率随机调制的绝热过程，它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。给出了两量子比特纠缠态的半经典退相干模型。作为固态系综量子计算机的另一种变体，本文还讨论了具有反铁磁有序电子自旋的细胞自动机的无门结构。
Implementing Grover's Quantum Search on a Para-Hydrogen based Pure State NMR Quantum Computer
我们演示了格罗弗的量子搜索算法的液体状态的核磁共振（NMR）量子计算机上使用基本上是纯态的实施。这是使用双量子位器件实现的，其中初始状态是由涉及仲氢的化学反应产生的一对1H核的基本上纯的（$ε=1.06\pm0.04$）单重核自旋状态。我们已经实现了Grover搜索，以找到满足函数的四个输入之一。
Implementation for Solving Random Satisfiability Problems through CNOT-based circuits in a NMR Quantum Processor
给出了用多量子位控制非门和非门等基本逻辑门构造随机\QTR{it}{satisfiability}（SAT）量子线路的一般方法。这些电路的大小几乎与SAT公式的大小相同。此外，一个并行化方案，以解决随机SAT问题，有效地通过这些量子线路在\QTR{it}{nuclear magnetic resonance}（NMR）系综量子计算。该方案利用真正的混合态而不是伪纯态作为输入态，并结合NMR谱的拓扑性质，以并行的方式识别SAT问题的解。该方案对几个典型的SAT问题进行了实验验证，取得了良好的性能。
Experimental realization of a fetching algorithm in a 7 qubit NMR quantum computer
从未排序的数据库中搜索标记项目是一个重要的科学问题，也是计算设备的基准。使用一个7量子位的液体核磁共振量子计算机，我们已经成功地证明了一个混合的量子提取算法，发现标记的项目，只有一个单一的查询。其基本思想是量子计算机的并行操作。我们给出了7个量子比特相干控制的详细脉冲序列。该脉冲序列不仅可用于系综量子计算，而且可作为一种通用的控制门，用于量子算法的实验设计和其他量子计算机方案中的一般量子信息处理任务.还提供了可扩展到任意量子比特数的算法的推广。
Demonstrating quantum algorithm acceleration with NMR quantum computer
一般来说，量子线路由基本门构成，例如单量子位门和CNOT门。然而，有可能通过将这些基本门合并到更大的模块中来加速给定电路的执行时间，使得直接实现表达算法的期望酉矩阵。我们证明了这一点，采取两个量子比特格罗弗的算法实现NMR量子计算，其伪纯态产生的状态种群的循环排列。这是第一个精确的时间最优解，据我们所知，获得了一个独立的量子算法。
Implementation of the refined Deutsch-Jozsa algorithn on a 3-bit NMR quantum computer
我们在一台3位核磁共振量子计算机上实现了改进的Deutsch-Jozsa算法，由于量子位是纠缠的，这是对量子并行性的有意义的测试。精确地实现了所有的平衡和恒定功能。结果与理论预测一致，并清楚地区分了平衡函数和常数函数。针对软z脉冲和J耦合提出了有效的重聚焦方案，并证明了该算法在热平衡状态下得到的结果与纯态下的结果相同。
Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers
讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。
Algorithmic Cooling and Scalable NMR Quantum Computers
我们在这里提出算法冷却（通过极化热浴）-一个强大的方法，在有限的温度下，在液体核自旋系统中获得大量的高度极化的自旋。考虑到自旋半态代表（量子）比特，算法冷却通过采用一组快速热弛豫比特来清除数据压缩上香农界限之外的脏比特。这样的辅助位可以使用与环境快速进入热平衡的自旋来实现，电子自旋在不冷却环境的情况下将自旋冷却到非常低的温度可能会导致核磁共振实验的突破，我们的"自旋制冷“方法表明这是可能的。核磁共振系综计算机的尺度问题可能是构建有用的量子计算设备的主要障碍，我们的自旋制冷方法表明这个问题可以解决。
Quantum approximate Bayesian computation for NMR model inference
最近的技术进步可能导致小型量子计算机的发展，能够解决经典计算机无法解决的问题。已经提出了数量有限的算法，它们与现实世界问题的相关性是一个积极调查的主题。由于希尔伯特空间维数与粒子数成指数关系，多体量子系统的分析对经典计算机来说特别具有挑战性。因此，解决与化学和凝聚态物理相关的问题有望成为量子计算机的首次成功应用。在本文中，我们提出了另一类可以在量子计算机上有效解决的量子领域问题：核磁共振（NMR）光谱的模型推理，这对生物和医学研究很重要。我们的研究结果是基于三个相互关联的研究的累积。首先，我们使用经典机器学习的方法来分析小分子的NMR光谱数据集。我们进行了随机邻域嵌入和识别光谱簇，并证明这些簇与分子的共价结构相关。其次，我们提出了一个简单而有效的方法，辅助量子模拟器，提取任何假设的分子描述的参数海森堡模型的NMR谱。第三，我们提出了一个有效的变分贝叶斯推断程序提取实验相关的NMR谱的哈密顿参数。
A model for ensemble NMR quantum computer using antiferromagnetic structure
本文考虑了在反铁磁结构中，由于核自旋与电子磁矩的超精细相互作用而形成的一维同素周期核自旋阵列I = 1/2.这种阵列中的相邻核自旋是相反取向的，并且具有由超精细相互作用常数、施加的磁场值以及与左和右核相邻自旋的相互作用确定的共振频率。当相邻自旋具有不同和相同的状态时，核自旋的共振频率差被用于通过针对单个核自旋和具有相同共振频率的核自旋系综的选择性共振RF脉冲来控制自旋动力学。本文提出了一种基于一维同素周期自旋阵列的细胞自动机型核磁共振量子计算机模型。这个模型可以推广到一个大的并行工作的一维阵列和二维和三维结构的合奏。
Towards quantum utility for NMR quantum simulation on a NISQ computer
本文研究利用NISQ设备在高场区模拟核磁共振实验，通过乘积公式将NMR相互作用映射至量子设备，在多达11个自旋的分子上完成模拟并与实验对比，展示了多项式缩放性，为实现量子实用性奠定基础。
The measurement problem in liquid NMR quantum computers
针对液体NMR量子计算机的测量问题，采用QSD理论分析发现统计涨落导致长时间测量的磁矩值与噪声相当，提出缩短测量时间以区分信号与噪声的方案。
Liquid state NMR Quantum Computing
这是一个介绍量子计算和使用核磁共振建立量子计算机，面向核磁共振观众。
Pulse Sequences for NMR Quantum Computers: How to Manipulate Nuclear Spins While Freezing the Motion of Coupled Neighbours
我们展示了如何将耦合的多自旋系统划分为一个小的“活跃”自旋子集，这些自旋在化学位移或标量耦合算子下演化，以及一个更大的“旁观者”自旋子集，这些自旋返回到它们的初始状态，就好像它们的运动被暂时冻结一样。这使我们能够实现基本的单量子位和双量子位操作，从中可以构建适用于量子计算的$N$ -量子位上的一般操作。的原则是通过实验说明的三个耦合质子的2，3-二溴丙酸，但该方法适用于任何自旋1/2核和系统包含任意数量的耦合自旋。
NMR Quantum Computation: a Critical Evaluation
液态核磁共振（NMR）技术在构建小型量子计算机方面取得了一些惊人的成功，并且NMR是目前量子计算的领先技术。然而，任何扩大技术规模以生产任何有用尺寸的计算机的尝试都存在许多重大问题。虽然在未来几年中，这些问题中的一些可能会被成功地回避，但它们不太可能全部被解决;因此，目前的液态NMR技术不太可能为实际的量子计算提供可行的技术。
Thermal Equilibrium as an Initial State for Quantum Computation by NMR
我们提出了一种使用核磁共振计算机来解决Deutsch-Jozsa问题的方法，其中：（1）NMR样品中的分子数量与NMR量子计算机可用的量子比特数量无关，以及（2）初始状态被选择为热平衡状态，从而避免了伪纯态的制备以及随着量子比特数量的增加而导致的信号的指数损失。该算法的描述，以及其实验实施使用四个活跃的量子位。正如预期的那样，测得的光谱显示出常数和平衡函数之间的明显区别。
Fetching marked items from an unsorted database in NMR ensemble computing
从一个未排序的数据库中查找一个或多个有标记的项目是一个非常困难的数学问题。使用经典的计算机，它需要$O(N=2^n)$步骤来找到目标。使用量子计算机，Grover的算法使用$O(\sqrt{N=2^n})$步骤。在NMR系综计算中，Brushweiler算法使用$\log N$步骤。在这封信中，我们提出了一个算法，直接在未排序的数据库中获取标记的项目。它只需要一个查询。它可以找到单个标记项或多个标记项。
Development of Neural Network-Based Optimal Control Pulse Generator for Quantum Logic Gates Using the GRAPE Algorithm in NMR Quantum Computer
本文提出利用神经网络生成核磁共振量子计算机中任意单量子位逻辑门的最优控制脉冲，通过GRAPE算法训练网络，实现高效执行量子门操作，提升量子最优控制能力。
Large-scale NMR simulation on a trapped-ion quantum computer
本研究在Quantinuum H2离子阱量子计算机上，通过硬件高效约简和误差抑制，实现了对1,2-二叔丁基二膦烷的21自旋模型大规模数字NMR模拟，结果与经典计算一致，推动了量子模拟的实用化。
NMR Quantum Computation
在这篇文章中，我将描述如何使用NMR技术来构建简单的量子信息处理设备，如小型量子计算机，并展示这些技术如何与更传统的NMR实验相关。
Realization of quantum process tomography in NMR
量子过程层析成像是一种可以完全实验表征开放量子系统未知动力学演化的方法。我们明确地证明了如何可以实现这个过程与核磁共振量子计算机。这使我们能够测量受控非逻辑门的保真度，并通过实验研究我们计算机的误差模型。基于后者的分析，我们测试了几乎所有量子纠错模型的一个重要假设，即不同量子比特上的错误的独立性。
NMRCloudQ: A Quantum Cloud Experience on a Nuclear Magnetic Resonance Quantum Computer
到目前为止，没有人知道何时会建造一台具有数千个逻辑量子比特（qubit）的通用量子计算机。目前，大多数量子计算机原型涉及不到10个单独可控的量子比特，并且仅存在于实验室中，原因是设备的巨大成本或专业维护要求。此外，科学家们认为量子计算机永远不会取代我们日常使用的经典计算机，而是在解决某些特定问题时作为经典计算机的重要补充。由于上述两个原因，基于云的量子计算预计将成为公众用户体验量子力量的最有用和最可及的形式。作为初步尝试，IBM Q于2016年在超导量子处理器上推出了有影响力的云服务，但尚未有其他平台跟进。在这里，我们报告了我们新的云量子计算服务-NMRCloudQ（http：//nmrcloudq.com/zh-hans/），其中核磁共振，实验量子计算中技术成熟的先驱平台之一，扮演着执行计算任务的角色。我们的服务提供了一个全面的软件环境，预先配置了一系列量子信息处理软件包，旨在让期待跟上这个量子时代步伐的业余爱好者或有兴趣亲自进行真正的量子计算实验的专业人士免费访问。在我们目前的版本中，四个量子位已经可以使用，通过随机基准测试，平均单量子位门错误率为1.26%，双量子位受控非门错误率为1.77%。改进的控制精度以及新的七量子位处理器也在准备中，稍后将上市。
Proposal of Quantum Simulation of Pairing Model on an NMR Quantum Computer
提出了一种在NMR量子计算机上对配对模型进行量子模拟的方案。在我们的建议中，我们选择了一个合适的初始状态，可以很容易地在实验中制备。利用核磁共振测量的特点和二次（离散）傅立叶变换技术，我们的理论方案在原理上可以得到配对模型的谱。具体讨论了配对模型中有关子空间的情况，并以一个简单的初始态为例，求出了该子空间中两个最低能级的能级差。类似地，能够讨论获得更多能级差异的量子模拟。
NMR quantum information processing
量子计算利用基于量子力学性质而不是经典物理的全新计算模型，并且人们相信量子计算机能够显著提高特定任务的计算能力。目前，核磁共振（NMR）已成为所有当前实现中最成功的平台之一。它已经证明了对最大数量的量子比特的通用控制，并且在NMR中开发的许多先进技术已经成功地应用于其他量子系统。在这篇综述中，我们展示了NMR量子处理器如何满足量子计算机的一般要求，并描述了朝着这一目标发展的先进技术。此外，我们回顾了最近的一些NMR量子处理器的实验。这些实验包括基准协议，量子纠错，利用量子特性的算法演示，探索量子力学的基础，和量子模拟。最后对概念进行了总结，并对未来的发展进行了展望.
NMR Quantum Information Processing and Entanglement
在本文中，我们讨论了量子信息问题和最近的核磁共振（NMR）实验。我们解释了为什么这些实验应该被视为量子信息处理（QIP），尽管事实上，在目前的液态NMR实验中，没有发现纠缠，我们评论这些实验如何有助于QIP的未来，包括量子计算机的电源的起源进行了简要的讨论。
Co-Design quantum simulation of nanoscale NMR
本文展示如何利用噪声中间尺度量子计算机模拟纳米级核磁共振共振，通过协同设计量子处理器减少超过90%的SWAP门数量，实现快速共振器重置。
Reformulating the NMR Quantum Mechanics Fundamental Aspects: Spin 1/2 Evolution in Magnetic Field Gradients
本文通过显式求解含完整能量项的 Schrödinger 方程，描述磁场中自旋1/2系统的演化，解释核自旋噪声符号变化并提出无射频 NMR 成像与梯度操控纠缠态的量子计算新途径。
The impact of noise on the simulation of NMR spectroscopy on NISQ devices
本文在 IBM 与 IonQ Aria 云量子平台上模拟小型有机分子 NMR 光谱，分析噪声影响并提出可由保真度指标计算的有效退相干率，以确定算法噪声容忍阈值。
NMR Simulation of an Eight-State Quantum System
利用NMR模拟了激发沿一维原子链的传播。作为模拟量子计算机使用的物理系统是液晶矩阵中的133-Cs（自旋7/2）核。用一个特殊的7频脉冲模拟了迁移的哈密顿量，并通过跟踪粒子数从8个自旋能级之一向另一个能级的转移来监测动力学。
Expected Optimal Time for the NMR Implementation of Shor's Algorithm for Factorising 15
在本文中，我们简要讨论了模拟量子计算机的方法，该计算机在7量子比特系统上执行Shor算法以分解15。使用这种模拟和被忽略的量子最短时线方法，我们设计了一种蒙特卡罗算法来计算理论量子计算机在与当前工作量子计算机相同的能量条件下执行此计算的预期时间。我们发现，实验上，核磁共振量子计算机将采取$1.59 \pm 0.04$ s来执行我们的模拟计算，而在相同的能量条件下，预期的最佳时间是$0.955 \pm 0.004$ ms。此外，我们发现，预期的时间是成反比的能量方差的量子比特状态（如预期）。最后，我们提出了这种理论方法来分析未来的量子计算实验的时间效率。
NMR implementation of a quantum scheduling algorithm
采用广义量子搜索算法对Grover提出的改进量子调度算法进行了推广，用么正算子代替沃尔什-哈达玛变换，用$π/2$相位旋转代替选择性求逆，使量子调度算法适用于更多情况。我们的方案在一台核磁共振量子计算机上实现。实验结果表明，理论与实验之间的良好协议。
Implementation of the quantum Fourier transform on a hybrid qubit-qutrit NMR quantum emulator
量子傅里叶变换（QFT）是几种量子算法的关键组成部分，因此QFT的Qdit特定实现是实现基于Qdit的量子计算机的重要一步。本文提出了一种基于广义Hadamard和广义控制相位门的混合量子点QFT电路分解方法，该方法可以在NMR中使用选择性旋转实现。我们在NMR量子模拟器上实验实现了混合量子比特QFT，该模拟器使用四个量子比特来模拟耦合到两个量子比特的单个量子比特。
Robust quantum information processing with techniques from liquid state NMR
虽然核磁共振（NMR）技术不太可能导致大规模量子计算机，但它们非常适合研究基本现象和开发新技术。实际上，许多现有的NMR技术很可能会在量子信息处理中找到用途。在这里，我描述了如何使用复合旋转（复合脉冲）方法来开发对系统误差具有鲁棒性的量子逻辑门。
Quantum entanglement in the NMR implementation of the Deutsch-Jozsa algorithm
在NMR量子计算机上实现了一个使用n个量子位执行n位Deutsch-Jozsa（D-J）算法的方案，最多可执行3个量子位。对于一位和两位Deutsch问题，量子位不会纠缠，因此NMR实现不使用自旋-自旋相互作用。对于三比特的情况，纠缠态的操纵变得至关重要。NMR自旋系统中通过标量J耦合的相互作用已被用来实现三位D-J算法所需的纠缠变换。
Quantum Factorization of 143 on a Dipolar-Coupling NMR system
量子算法在解决因子分解问题时可能比经典算法快得多。绝热量子计算是Shor算法之外的另一种方法。本文提出了一种改进的绝热因子分解算法，并在偶极-偶极耦合的液晶NMR量子处理器上实现了对143的绝热因子分解。我们相信这是量子计算实现中考虑的最大数量，这表明了绝热量子算法的实际重要性。
Geometric quantum gates in liquid-state NMR based on a cancellation of dynamical phases
将非绝热几何相位应用于量子计算的建议称为双环方法[S.- L. Zhu和Z. D. Wang，Phys.Rev.A { \bf 67}，022319（2003）]在液态NMR量子计算机中得到证明。使用自旋回波技术，原来的方法进行修改，使量子门实现在一个标准的高精度NMR系统的化学分析。我们证明了动力学相位被成功地消除，实现了一个单量子比特的量子门，虽然保真度不是很高。
Motion of free spins and NMR imaging without a radio-frequency magnetic field
本文用自旋独立的~ $\tfrac 12$的量子处理解释了无射频磁场的核磁共振成像。总磁化强度由它们各自的波函数确定。理论处理，量子力学的基本公理和明确解决的薛定谔方程的动能的一部分，它给出了自由自旋的运动的基础上，被召回。它解释了自旋噪声谱的相移与其振幅相比，传统的NMR谱。此外，它还解释了在没有RF脉冲的情况下获得的NMR图像的相对良好的信噪比。这一推导对于新的磁共振成像序列或核磁共振量子计算的发展都是有帮助的。
扫码添加微信好友，提出您的宝贵建议 👇
💡 备注请填写：网站反馈
发表机构由 AI 从论文文本抽取，如发现错误，欢迎反馈修正建议。