随着信息技术和量子力学的发展,以量子力学为基本规律的量子信息学逐渐形成。由于量子力学的叠加原理大幅度地提高了计算效率,而且量子力学的非经典相关使得真正的保密通讯成为可能,量子信息学倍受关注,并成为当今学术界非常关心的热门领域。量子信息的核心旨在巧妙地利用量子相干性对信息的新型载体—量子比特进行操纵控制,以非常规的方式进行信息的编码、存储和传递。如今理论上对量子信息处理的探讨进行得如火如荼,为了证明在信息操纵和信息传输上量子力学具有着非常巨大的潜力,人们也急切地寻找着能实现量子信息处理的物理系统。 过去几十年中,由于光学系统在量子工程上的深厚基础以及光学探测技术的发展,光学系统早已成为检验量子力学基本原理的重要系统,如今又自然地成为了实现量子信息处理的首选系统。同样腔量子电动力学(腔QED)系统也是一个用来实现量子处理器的量子化系统。目前在该系统中,已经在实验上实现了两量子比特控制相位门,另外还提出了量子控制非门、量子离散傅立叶变换以及Grover搜寻算法的实现方案。 本文研究了Chuang的量子时钟同步算法、Grover量子搜寻算法、Bernstein-Vazirani量子奇偶算法(BV算法)和Shor分解大数质因子的量子算法:对量子时钟同步算法和Grover量子搜寻算法进行了算法分析;提出了这四种典型量子算法在光学系统和腔QED系统中的物理实现方案。主要创新结果如下: 一、分析了在Chuang的量子时钟同步算法的执行过程中,由于连续的幺正操作之间不可避免地存在时间耽搁,从而引起的相位误差及其对时钟同步的影响。发现通过设置合适的耽搁时间可以消除