[发明专利]核磁共振同核三比特赝纯态制备方法及系统

权利要求书

1.一种核磁共振同核多比特赝纯态制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用射频脉冲，从热平衡态构造|001与|011之间、|010与|110之间、|100与|101之间的一阶相干项，并将他们对应的对角元都减小到零，所用到的幺正操作是Λ₁、Λ₂、Λ₃分别是|001与|011、|010与|110、|100与|101的跃迁算符：

Λ₁＝|001011|+|011001|，Λ₂＝|010110|+|110010|，

Λ₃＝|100101|+|101100|；

利用幺正操作将热平衡态偏移密度矩阵中|111上的投影几率(-1.5)部分转移到|011，|101与|110态上，所用到的幺正操作是U₂＝exp(-i*α*(Λ₄+Λ₅+Λ₆))，这里Λ₄、Λ₅、Λ₆分别是|111与|011〉、|111与|101、|111与|110态之间的跃迁算符：

Λ₄＝|111011|+|011111|，Λ₅＝|111101|+|101111|，

Λ₆＝|111110|+|110111|；

通过幺正操作，将ρ_4,4、ρ_6,6、ρ_7,7投影概率的一半转移到ρ_2,2、ρ_3,3、ρ_5,5；所用到的幺正操作是U₃＝exp(-i*β*(Λ₁+Λ₂+Λ₃))，这里

进行基矢调换，将|001，|010，|100空间中的基矢与其他子空间中的基矢进行调换，使得该空间中的零阶相干项变为非零阶相干项；

施加梯度场，在同核系统中制备出赝纯态。

2.根据权利要求1所述的核磁共振同核多比特赝纯态制备方法，其特征在于，所述进行基矢调换，将|001，|010，|100空间中的基矢与其他子空间中的基矢进行调换，使得该空间中的零阶相干项变为非零阶相干项的步骤包括：

使用幺正操作U₄将|001与|011对换、将|000与|010对换，将|001〉与|011〉对换，使得零阶相干项ρ_2,3,ρ_2,5与一阶相干项ρ_4,3,ρ_4,5进行对换，将|000〉与|010〉对换，进一步将ρ_2,3、ρ_3,5与为零的ρ_2,1、ρ_1,5交换，这样，十二个零阶相干项为零或近似为零。

3.根据权利要求1所述的核磁共振同核多比特赝纯态制备方法，其特征在于，在施加梯度场之后，量子态偏移密度矩阵的对角元被保留，ρ_1,1、ρ_2,2、ρ_4,4、ρ_5,5、ρ_6,6、ρ_7,7、ρ_8,8均约为-1.5/7，ρ_3,3为1.5；非对角元的非零阶相干项被消除，此为对应于|010〉的赝纯态。

4.根据权利要求3所述的核磁共振同核多比特赝纯态制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

将密度矩阵改写为赝纯态密度矩阵

ρ_pps＝(ρ+I*1.5/7)/(1.5+1.5/7)；

若要得到|000〉态赝纯态，则施加第二个核的180°旋转脉冲。

5.根据权利要求4所述的核磁共振同核多比特赝纯态制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算赝纯态的理论保真度，计算公式为这里ρ_th是一个纯态密度矩阵，只有一个对角元为1，其他所有的矩阵元均为零。