国仪量子产品小讲堂开讲啦！

       国仪量子产品知识小讲堂终于开课啦！我们将不定期为大家解读公司最新的产品知识！

       今天为大家带来本期课程第一讲：金刚石量子计算教学机！

产品介绍

      金刚石量子计算教学机是一台基于金刚石NV色心的以自旋磁共振为原理的设备，通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮-空位（NV色心）发光缺陷的自旋进行量子操控和读出，从而进行量子算法等量子计算基本功能教学的仪器。

      NV色心凭借其优良的量子相干时间和稳定的化学性质，成为量子计算机、量子传感器的理想载体，也是最近国际上的研究热点，众多实验研究组利用NV色心发表了重要的研究成果。初步统计，Science、Nature共40余篇、PRL200余篇、PRB、PRA共500余篇。

仪器实验模式

☞ 连续波实验——量子比特演示

      测量NV色心的光探测磁共振谱，用于确定共振频率。学习和理解量子计算中最基本的概念—量子比特。

      在量子计算机中，信息单元称为“量子比特”，它除了可以处于 “0” 态或 “1” 态外，还可处于一种叠加态。连续波实验是改变微波的频率同时采集数据，来得到微波频率-采集数据的关系图从而分析出共振频率，进而展示量子叠加态特性的实验。

☞ 拉比振荡实验——量子逻辑门操作

      测量NV 色心在微波驱动下的拉比振荡，用来确定量子逻辑门对应的微波脉冲长度。学习和理解量子逻辑门操作。

      经典计算中用到很多基本逻辑门，包括与门、或门、非门、异或门等，这些元件组合在一起能构成用来计算任何函数的硬件电路。量子计算机也由一系列的量子门组合而成，以此来完成复杂计算任务。拉比振荡实验中包含了一些非常重要的逻辑门操作，通过拉比振荡，实现了对 NV 色心自旋的相干操控，进而证明量子逻辑门操作的可行性。

☞ T2实验——量子态演化演示

      测量NV色心的相干时间。学习和理解量子态演化和量子退相干的概念。

      因为量子系统不是一个孤立系统，其与环境的相互作用。开放量子系统的量子相干性会因为与外在环境发生量子纠缠而随着时间逐渐丧失，这种效应称为量子退相干。T2 实验，也叫作自旋回波实验，其目的是通过测量 NV 色心自旋的退相干时间，证明和演示量子态演化。

☞ D.J.算法——经典量子算法演示

      利用NV色心作为量子比特，实现Deutsch算法。学习和理解量子算法的量子力学特征和有效性。

      量子算法与经典算法相比，其差别在于，量子算法融入了量子力学的很多特征。 经典算法本质上不依赖于量子物理，只是数学上的技巧。而量子算法中用到了量子相干性、量子叠加性、量子并行性、波函数坍缩等量子力学特性，进而大大提高了计算效率。D.J.算法实验非常直观的向我们展示了解决某些问题时，量子计算能够比经典计算更高效。

应用场景

 ☟  科普活动现场展示

☟  大学实验课堂

实验课堂整体解决方案

      基于金刚石量子计算教学机，我们设计了“量子计算实验课堂整体解决方案”，整体解决方案中包括实验室建设方案、讲义、视频、课件和师资培训等。整体解决方案将会协助学校探索人才培养模式，帮助教师们构建完整全面的教学体系，提供全方位、全过程的辅助教学。学生可以亲身体验量子操控、量子算法，可以通过改变参数，观察量子系统的反应，从而直观形象的了解量子系统。

      该款产品和解决方案，颠覆性的突破了现有的量子计算教育方式，实现量子计算教学的创新，可有效促进量子技术工程师和交叉应用型人才的培养。

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