基于量子遗传算法的永磁同步电动机混沌运动的同步控制

混沌同步是当代非线性与控制学科中的一个热点问题。针对永磁同步电动机中混沌同步,反馈反同步法在整定反馈增益矩阵参数时存在困难,利用量子遗传算法对反馈增益矩阵进行参数优化,从而克服反馈增益中参数不易整定的缺陷。数值仿真实验表明,利用量子遗传算法结合反馈反同步法能够使初始状态不同、运动轨迹不同的两个混沌系统在短时间内迅速达到同步,可以是系统达到很好的动态特性,验证了该方法的有效性,对电动机运动的稳定性具有较好的价值。     

基于矩阵初等变换的四量子比特可逆电路综合算法

 量子可逆电路实现信息变换的过程可用一个酉矩阵算子表示,采用酉矩阵表示量子可逆电路能更好地反映量子系统的演化,体现量子计算所特有的属性.本文提出基于矩阵初等变换的4量子比特可逆电路综合算法.该算法恰当地利用量子电路的矩阵表示及变换和邻接矩阵的电路转化规则,总能以较小的量子代价综合出任意给定置换的4量子比特可逆逻辑电路.     

基于连分式的混沌时间序列全局预测新方法

在混沌系统动力学方程未知的情形下,通过拓展多项式逼近到有理分式逼近理论,并借鉴混沌系统相空间重构思想,利用连分式法建立了混沌时间序列非线性全局预测模型,用此模型重构混沌系统的动力学方程,实现对其频率特性分析,达到预测目的.理论分析和仿真实验表明连分式法能够有效预测一些混沌时间序列,该方法预测精度高,并且能得到显式的预测表达式.     

量子细胞神经网络超混沌系统同步及在保密通信中的应用

研究了六阶量子细胞神经网络超混沌系统的同步方法,提出了一种基于量子细胞神经网络超混沌同步系统的保密通信系统,应用MATLAB对六阶量子细胞神经网络超混沌系统进行了数值模拟,结果证明利用线性反馈法可实现该高维系统的混沌同步,利用混沌掩盖可实现保密通信.     

改进量子遗传算法辨识超混沌系统

混沌系统的参数辨识是非线性科学中混沌控制与同步的关键问题。提出改进量子遗传算法,该算法具有良好的全局搜索能力,将其应用在混沌系统参数辨识问题。通过尽量减小实际系统与数学模型的状态同步误差来构造适应度函数,将参数辨识问题转化为一个多维优化问题。对超混沌Chen系统进行研究,并与基本量子遗传算法比较。实验仿真结果表明,改进量子遗传算法的有效和可行性,为混沌系统辨识开拓了一种新方法。     

基于矩阵低秩估计的可靠多载波差分混沌键控接收机

在多载波差分混沌键控(MC-DCSK)系统中,经由无线信道传输在接收端进行检测时,参考混沌信号的传输差错将降低承载信息的检测性能,降低传输可靠性。为了提高可靠性,该文基于承载信息的调制信号因共享参考混沌信号的低秩特性,提出了一种基于矩阵低秩估计(LRAM)的MC-DCSK接收机,增强系统可靠性。该接收机将接收信号矩阵表示为秩1矩阵和噪声矩阵之和,然后对接收信号矩阵进行低秩估计,以得到参考信号的最优估计,并进而将其用于承载信息的调制信号的检测和解调,从而提升系统传输可靠性。继而,该文证明了LRAM检测可等效于最大似然估计检测,并对信息泄露率理论安全性能进行了分析,分析结果表明所提方案安全性与基准MC-DCSK系统一致。仿真结果验证了该接收机在加性高斯白噪声(AWGN)和多径衰落信道下可有效提升MC-DCSK系统的可靠性。     

环境为热浴的开放量子系统模型的研究

基于具有non-Markovian特性的关于量子系统约化密度矩阵的精确系统动力学方程，分别根据方程所具有的非封闭、不等时、积分微分方程的特性，通过Born逼近和Markov逼近得到关于量子系统约化密度矩阵的封闭、等时和微分的Markovian主方程；逐一分析了Markovian主方程的Lindblad形式、具有方便检验正定性的GKS表达形式、针对单量子位系统的Bloch球表达形式和无需明确的环境信息也能对开放系统进行描述的Kraus表达形式；分析并比较了能去除系统动力学方程non-Markovian特性的4种Markov逼近方法以及其他四种特定情形下常见的Markovian主方程；对于不适用于Markov逼近的情形，分析了能满足开放量子系统动力学对于系统状态要求的post-Markovian主方程；当热浴与量子系统发生能量交换，且热浴与量子系统组成的封闭系统能量守恒时，给出了热浴状态不恒定时开放量子系统的动力学方程，并通过Markov逼近得到Markovian主方程。     

基于矩阵低秩估计的可靠多载波差分混沌键控接收机

在多载波差分混沌键控(MC-DCSK)系统中,经由无线信道传输在接收端进行检测时,参考混沌信号的传输差错将降低承载信息的检测性能,降低传输可靠性.为了提高可靠性,该文基于承载信息的调制信号因共享参考混沌信号的低秩特性,提出了一种基于矩阵低秩估计(LRAM)的MC-DCSK接收机,增强系统可靠性.该接收机将接收信号矩阵表示为秩1矩阵和噪声矩阵之和,然后对接收信号矩阵进行低秩估计,以得到参考信号的最优估计,并进而将其用于承载信息的调制信号的检测和解调,从而提升系统传输可靠性.继而,该文证明了LRAM检测可等效于最大似然估计检测,并对信息泄露率理论安全性能进行了分析,分析结果表明所提方案安全性与基准MC-DCSK系统一致.仿真结果验证了该接收机在加性高斯白噪声(AWGN)和多径衰落信道下可有效提升MC-DCSK系统的可靠性.     

基于混沌量子蜂群算法的认知无线电频谱分配

在图论着色模型的基础上,提出了一种基于混沌量子蜂群算法的认知无线电频谱分配方法.该算法基于人工蜂群理论,结合量子计算的高效性和混沌初始化的遍历性来实现频谱分配的优化问题.通过实验仿真比较了此算法与颜色敏感度图论算法、量子遗传算法、量子蜂群算法的性能,结果表明该算法具有更好的收敛性和网络效益.     

基于遍历矩阵的公钥加密方案

 目前的公钥加密方案受到来自量子计算的威胁,研究在量子计算下安全的公开加密算法具有重要的意义.本文提出了遍历矩阵的概念,并给出了遍历矩阵的性质.同时提出了基于有限域上遍历矩阵的双侧幂乘问题(TEME:Two-side Ergodic Matrices Exponentiation),并证明了求解TEME问题是NP完全的.据此,本文提出了一个新的公钥加密方案,并在标准模型下,证明了该方案基于TEME问题的安全性,即该方案具有适应性选择密文攻击下的不可区分性.     

基于矩阵变换的线性最近邻量子线路综合与优化

为了构造线性最近邻量子线路,降低线性量子可逆线路的量子代价,提出了一种基于矩阵变换的线性量子线路综合与优化方法.该方法给出了线路的矩阵表示和基于矩阵的近邻CNOT（Controlled NOT Gate）门判定,并提出矩阵分组的最佳方案,保证了线路综合中CNOT门数量最优.为了实现量子线路近邻化,提出了swap门的矩阵表示及线路近邻化规则,证明了两种swap门添加方式的等效性;提出了不同情况下swap门的消除规则,降低了近邻化后量子线路的量子代价.选择benchmark例题库中具有代表性的线路进行实验,与已有的量子线路近邻化算法相比,线路量子代价平均优化率为34.31%.     

QC-LDPC码在混沌DSSS-NBJ抑制中的性能分析

以低信噪比窄带干扰条件下混沌DSSS系统信息传输的可靠性提高为目的,在混沌DSSS系统的基础上,结合QC-LDPC码提出了一种基于QC-LDPC-CDSSS的协同窄带干扰(Narrowband Jamming,NBJ)抑制方案。该方案在直积构造方法生成校验矩阵的过程中,完成了校验矩阵4、6短环的检验与消除,采用近似下三角算法实现了QC-LDPC编码;对于混沌直序扩频系统,分析了组合混沌映射序列的性能和优选方法,采用优选的组合混沌扩频序列增强低截获能力;最后通过不同干扰条件下的仿真验证了该方案的有效性,仿真结果表明,该方案对于单音干扰的抑制效果优于多音干扰的抑制效果,在10-5的误码要求条件下,信噪比小于4dB。     

量子逻辑门的算符及矩阵表示

将量子逻辑门视为量子力学体第,利用泡利算符,系统研究了量子逻辑门的哈密顿算符及幺正变换的矩阵表示,论述了把量子逻辑门的输入输出态与量子 体系波函数一起来的方法,结果有利于指导在实际中选取合适的遵守量子力学定律的两态系统完成量子逻辑操作。     

基于量子混沌粒子群优化算法的分数阶超混沌系统参数估计

为了对分数阶超混沌系统中的未知参数进行准确估计,提出一种量子混沌粒子群优化算法（Quantum chaos particle swarm optimization,QCPSO）.该算法通过对量子粒子群优化算法（Quantum behaved particle swarm optimization,QPSO）的实现机理进行分析,并结合量子纠缠与混沌系统之间的相关性而实现.首先,将量子势阱中心视为混沌吸引子围绕的不动点,处于吸引子外部的粒子会逐渐聚集于吸引子之内,而处于吸引子内部的粒子会出现快速分离扩散的现象;然后,采用基于随机映射的粒子更新机制,充分保证混沌粒子的初值多样性;最后,提出了基于不动点中心的尺度自适应策略,解决了算法后期的搜索停滞问题.运用QCPSO算法对典型分数阶超混沌系统参数进行估计,结果表明,该算法在收敛速度与精度上优于改进的差分进化算法、自适应人工蜂群算法以及改进的量子粒子群优化算法.     

振幅阻尼信道下两量子比特的联合Kraus算子表示

振幅阻尼噪声存在于大量具有能量损失的真实量子比特系统中。本文利用两原子和单模腔共振相互作用的普遍模型， 推导了振幅阻尼信道下两量子比特系统的联合Kraus算子表示。这为解决和量子信息处理相关的具体过程提供了有效方法。 由于其普适性和计算的简便性，该方法有助于解决很多实际的物理问题。     

一种基于混沌的量子身份认证

提出了一种新的基于混沌的量子身份认证方案,该方案将混沌系统对初值条件和参数的极度敏感性及混沌序列的良好伪随机性与量子密码的绝对安全性结合在一起,能够有效地抵抗多次身份认证中由于有限精度导致的混沌特性退化而造成对混沌系统初值和参数的攻击。在方案的实现过程中,利用量子隐形传态原理,解决了多次身份认证中出现的混沌迭代异步问题,实现了每一次身份认证中双方的同步,从而实现了“一次一密”的量子身份认证。整个身份认证过程实现简单,具有动态性和可证明的安全性。     

Jaynes-Cumming模型中几种量子纠缠测量熵的比较

通过求解二能级Jaynes-Cummings模型,得到J-C模型中原子与光场的约化密度矩阵,并通过原子与光场的约化密度矩阵计算量子线性熵、von Neumann熵与原子Wehrl熵,给出熵随时间的演化关系,利用上述三种量子熵分别对量子纠缠进行测量,并分析系统量子熵与系统量子布洛赫球面结果的关系,研究发现上述三种熵随时间演化结果相似,都可以作为量子纠缠的测量理想的工具。     

与库相互作用的非耦合的两比特系统的量子失协动力学

推导出一个关于 结构密度矩阵的量子失协的表达式。在单一激发下,给出两个非耦合的量子比特分别与库相互作用构成的系统的动力学的精确解,然后用非马尔科夫主方程方法精确求解了这个系统的耗散动力学。在失谐光谱密度下,讨论和比较不同耦合区域内系统的量子失协动力学特征。结果表明：量子失协表达式适用于任意有 型密度矩阵的物理系统,在失谐光谱密度下,证实两类主方程分别适用于不同的耦合区域。这将为以后更加简便地计算量子失协,以及在不同的耦合区域运用哪一类主方程提供一定的参考依据。     

三网孔介观电容耦合电路的量子效应

本文将三网孔介观电容耦合电路系统看作一个正则系综，通过计算正则系综的密度矩阵方程得出有限温度下耦合电路中电荷和磁通量的量子涨落．高频下，电路中电荷的量子涨落类似于低温下的情形，表现为典型的量子噪音；磁通量的量子涨落则不单是零点的量子涨落，总是和温度有关；绝对零度下，输入、输出网孔中电荷和磁通量不确定度的乘积保持相等．     

超级混沌系统的自由空间光通信信号加密研究

为实现自由空间光通信安全,保证通信内容的全面覆盖,研究超级混沌系统的自由空间光通信信号加密方法。采用基于差分混沌位移键控模型,划分自由空间光通信信号,形成参考信息段和信息承载段,经过光调制器的调制后实现信号的行扩频处理后,利用基于超级混沌序列信号3DArnold映射和Arnold变换,转换和置乱变换该处理后的信号,形成三维矩阵;依据该矩阵,基于超级混沌序列生成Frank序列矩阵,降低信号的峰值平均功率比,完成通信信号加密。测试结果显示：该方法随机性能良好,P-Value的结果均在0.1以上;加密后通信信号的频谱全部被混沌信号覆盖,具备良好的通信信号加密效果,信号的峰值平均功率比的结果大约下降1.9/dB,保证加密后通信的安全性,避免通信过程中传输的数据内容被窃取。