任意量子位Grover量子搜索算法的NMR脉冲序列的理论设计及NMR实验验证

Grover量子搜索算法是目前量子计算理论和实验中研究最广泛, 而且已被核磁共振(NMR)实验所验证的一种量子算法. 提出了多量子算符代数理论(Miao X. Mol. Phys. 2000, 98: 625), 设计了任意量子比特的Grover算法的NMR实验脉冲序列, 即NMR量子计算程序, 并用NMR实验验证了其中2个量子比特的Grover算法计算程序, 初步表明了多量子算符代数理论的正确性.     

量子计算与量子通信浅说(上)

基于大学本科非数学专业的高等数学知识对量子计算与量子通信做一个简介,期望普通理工科大学本科生可以理解这些概念及原理.本文将介绍量子力学的基本原理和量子Bit;以BB84方案为例介绍量子密码原理以及如何利用纠缠态实现密钥分配.     

求解图着色问题的量子蚁群算法

针对经典的图着色问题,在蚁群算法的基础上结合量子计算提出一种求解图着色问题的量子蚁群算法. 将量子比特和量子逻辑门引入到蚁群算法中,较好地避免了蚁群算法搜索易陷入局部极小的缺陷,并显著加快了算法的运算速度. 通过图着色实例的大量仿真实验,表明算法对图着色问题的求解是可行的、有效的,且具有通用性.     

矩阵在量子计算与量子信息中的应用

介绍了量子计算与量子信息中的一些重要的矩阵及其应用,包括密度矩阵、酉矩阵等.     

TSP的量子蚂蚁算法求解

在分析量子算法的基本概念的基础上,提出了一种新的算法——量子蚂蚁算法。量子蚂蚁算法结合了量子计算中量子旋转门的量子信息和蚂蚁寻优的特点,为解决实际问题提供的一种新的优化方法。本文将量子蚂蚁算法应用于TSP问题的研究,通过选取国际通用的TSP实例库中多个实例进行测试,表明了新算法具有很好的精确度和鲁棒性,即使对于大规模问题,也能以很小的种群和不长的时间求得相对误差较小的满意解。     

InAs/GaAs单电子量子点量子比特的失相率

在有效质量包络函数理论近似下, 计算了InAs/GaAs量子点的参数相图，确切定义了InAs/GaAs量子点的参数的范围,使得该量子点能作为二能级量子系统用于量子计算；发现静电场能够有效延长消相干时间，当外加静电场超过20 kV/cm时，消相干时间能够达到毫秒量级. 这些结果有助于未来实现固态量子计算.     

量子计算与公钥密码

首先介绍P.Shor的量子算法,然后运用该算法,对几种公钥密码体制(基于整数分解的困难性的RSA公钥体制;基于离散对数的困难性的公钥体制,如E lG am a l体制、椭圆曲线密码(ECC)体制等)进行了分析.     

基于改进量子遗传优化的模糊C均值聚类图像分割

针对模糊C均值聚类算法对初始聚类中心值敏感和抗噪声能力差的问题,提出一种基于改进的量子遗传优化初始聚类中心的算法,改进双链编码的量子遗传算法增加了全局搜索能力,改变传统的FCM算法计算迭代慢和易陷入局部极值的问题.同时引入空间邻域信息,利用加权隶属度矩阵建立适应度函数来改善对噪声的鲁棒性,实验结果表明,算法具有很好的分割效果和较强的抗噪能力.     

量子系统辨识与参数估计

量子信息的飞速发展对人们调控量子系统的能力提出了更高的要求,而对量子系统进行辨识与参数估计是进行量子控制的基本且重要的环节.本文综述量子系统辨识和参数估计这一方向,侧重于量子度量学、量子层析、量子滤波和量子噪声谱学4个分支,介绍其问题建模、分析工具、求解方法及不同的应用等.     

量子层析中几种状态估计方法的研究

量子层析是对量子状态进行估计的标准技术,由于量子态测量的随机性,以及实际应用中测量次数的限制,必须通过随机优化算法来获得量子态的估计.文章介绍了量子层析中的几种量子状态估计方法,从量子比特层析方法的原理与步骤,到基于量子层析状态估计的最小二乘法,最大熵估计法,极大似然估计法,贝叶斯估计法,重点研究了各种优化方法的应用条件,并通过性能对比分析讨论了各自的特点与优劣.     

给定限期条件下应急选址问题的量子竞争决策算法

为求解给定期限条件的应急设施选址问题,本文提出了一种量子竞争决策算法.将量子个体作为博弈者参与到竞争决策中,利用量子位、叠加态等理论提高竞争群体多样性,缩小群体规模,加快优化速度;基于进化博弈论中博弈者学习和策略调整的机制,实现竞争者学习和自演化的目的,增强算法的寻优能力.实验结果表明算法的可行性和有效性.     

量子比特系统的特征多项式表示

量子比特是量子信息与计算的基本单元.如何表征、探测以及操纵多量子比特系统之间的量子关联是量子信息处理和量子测量理论的重要课题.文章采用特征多项式方法表征量子比特系统,并指出了这一方法在揭示多量子系统间量子关联中的重要性.首先,通过密度算子的特征多项式表示,得到了密度算子正定性的充分必要条件.其次,通过研究两比特系统的量子关联,推导出特征多项式系数与Quantum Steering Ellipsoid(QSE)体积间存在的等式关系.最后,通过研究三比特纯态系统,重新证明了系统之间量子关联存在单配关系.     

基于量子粒子群算法的电力系统负荷多目标优化分配

针对电力系统经济负荷优化分配问题,提出了一种基于量子粒子群的多目标优化算法.该算法通过将改进后的量子进化算法融合到粒子群中,采用量子位对粒子的当前位置进行编码,用量子旋转门实现对粒子最优位置的搜索,用量子非门实现粒子位置的变异以避免早熟收敛.这种搜索机制能够遍历解空间,增强种群的多样性,并能用量子位的概率幅将最优解表述为解空间中的多种表述形式,从而增强全局最优的可能性.最后,通过算例进行仿真分析,结果表明算法的搜索能力和优化效率均优于普通粒子群算法.     

基于CUDA的边界变异量子粒子群优化算法

针对量子粒子群优化算法面对复杂优化问题时,临近最优解的搜索阶段存在收敛速度慢、在边界附近全局搜索性差的问题,提出了基于CUDA的边界变异量子粒子群优化算法.GPU(图形处理器)以多颗密集的计算核心模拟粒子的搜索过程,利用并发的优势提升粒子搜索速度;边界变异则通过以随机概率将边界粒子扩散到更大的搜索域,增加种群的多样性,提升粒子群的全局搜索性.对若干优化算法的仿真实验表明,所提出方法具有较好的全局收敛性,且同等目标精度下,取得了较高的有效加速比.     

D_4型量子包络代数的Gelfand-Kirillov维数（英文）

本文研究了D4型量子包络代数的Gelfand-Kirillov维数的计算问题.利用文献[1]中给出的Gelfand-Kirillov维数的计算方法和文献[2]中给出的D4型量子包络代数的Groebner-Shirshov基计算了D4型量子包络代数的Gelfand-Kirillov维数,得到的主要结果是D4型量子包络代数的Gelfand-Kirillov维数为28.希望此结果为计算Dn型量子包络代数的Gelfand-Kirillov维数提供一些思路.     

量子顶点代数理论和量子仿射代数

在广义的顶点代数领域中,一个基本的公开问题是,建立一个适当的量子顶点代数理论使得量子仿射代数和量子顶点代数自然地联系起来.部分地受Etingof和Kazhdan的量子顶点算子代数理论的启发,自2005年,作者系统地发展和研究了一个(弱)量子顶点代数及其拟模和φ-坐标拟模理论,建立了一些经典代数(如双杨氏代数)同量子顶点代数的自然联系,特别是最终给出了量子仿射代数同该意义下的弱量子顶点代数的一个自然联系.在此联系中,相对应的弱量子顶点代数在理论上存在,但其具体结构仍需要进一步去确定,并需证明它们是量子顶点代数.在某种程度上讲,这给所提的公开问题提供了一个初步答案.另一方面,这个理论在其发展的同时已被用来建立一些重要的代数同量子顶点代数的联系,显示了该理论的实用价值.本篇综述概括总结作者在这方面的主要结果,其中包括Zamolodchikov-Faddeev代数、无中心双杨氏代数、量子βγ-系统和量子仿射代数同(弱)量子顶点代数的联系.     

基于XOR和量子傅里叶变换的多量子图像秘密共享方案

安全的图像数据共享是无线网络中一个值得探索的课题.本文提出了一种基于异或(XOR)和量子傅里叶变换的多量子图像秘密共享方案.在共享过程中,首先,通过XOR运算操作对一个量子秘密图像进行预处理;其次,通过哈希函数生成的密钥对这些图像做进一步处理;最后,通过执行量子傅里叶变换(QFT)得到一个共享图像.在恢复阶段,只有当所有参与者都在场时,秘密图像才能被恢复.同时给出了实现该秘密共享方案的量子线路图.实验结果表明,该方法在共享过程和恢复过程中都具有良好的安全性.此外,该方法在共享图像生成和秘密图像恢复方面的计算复杂度较低.     

量子坐标代数的表示

量子坐标代数的表示理论与Poisson几何、组合数学、PI(polynomial identity)代数和丛代数等密切相关.本综述文章简要介绍量子坐标代数的表示理论和一些最新进展,特别是不可约表示与辛叶片之间的对应关系.     

直线上空间非齐次三态量子游荡的平稳测度

研究了直线上空间非齐次三态量子游荡的单相位模型和双相位模型,同时借助Konno等人介绍的简化矩阵方法,计算了模型的特征值,并得到了相应的平稳测度.     

结绳与量子计算

古人结绳记事,延续祖先的思维,我们用绳圈来描述粒子的轨迹;记录它们的运动;进而探讨绳圈数学的应用--拓扑量子计算.