量子程序设计语言NDQJava2处理系统——汇编程序与解释程序

NDQJava2是在NDQJava语言的基础上增添量子条件语句、量子循环语句、量子子程序、量子模块和量子异常处理机制等多种量子成分而成的一种混成式、结构化、命令式量子程序设计语言.为了在经典计算机上模拟执行NDQJava2语言书写的量子程序,给出了假想量子计算机的基本指令集与汇编指令集的设计,并用Java语言编写了相应的汇编程序和解释程序.结合处理系统的其他部分,验证了平衡函数判定问题的Deutsch算法.实验表明,该汇编程序与解释程序达到了预期目的.     

一种高效、容错的通用量子计算机体系结构

通用量子计算(universal quantum computer)在求解某些在经典计算机上具有超多项式复杂度的问题方面存在着潜在的巨大优势.通用量子计算机体系结构在很大程度上影响量子计算功效和量子程序设计风格.文中提出一种通用量子计算机的体系结构,并考虑了在该体系结构下计算能力的扩展和容错性能等问题.     

可靠电压频率岛感知的异步片上网络能耗优化

针对采用2D-Torus拓扑结构且支持电压频率岛（VFI）的异步片上网络能耗优化问题,提出了具有可靠性的、基于电压频率岛的划分和分配及片上网络任务映射的能耗优化方法．该方法采用递进优化的方式,根据IP核的动态处理能耗,不同电压频率岛之间的转换能耗和可靠性带来的能耗开销定义了IP核在电压频率岛之间移动的阈值函数,并通过对阈值函数进行判断完成电压频率岛的划分和分配,应用基于三元相关性量子粒子群优化算法完成处理单元到资源节点的映射,在映射中考虑保证系统可靠性的通信开销,对异步片上网络系统的可靠性进行优化．实验结果表明,该算法可以在不过多消耗能耗的情况下显著的改善片上网络系统的可靠性,且可有效降低NOC系统的能耗.     

几种确定型量子程序的可达和终止验证

讨论了单量子比特空间中,比特翻转、相位翻转、去极化、幅值阻尼和相位阻尼等量子信道作为特殊的非确定型量子程序—确定型量子程序,从计算基态运行时程序的可达集合和它们终止及发散的情况。研究表明:这些量子信道从计算基态运行时,有的量子程序的终止和发散与刻画量子信道的参数有紧密的联系,而有的量子程序的终止和发散与刻画量子信道的参数没有联系。     

硅芯片走向量子

量子计算机今后能不能象台式PC机一样容易制造呢?在揭示了硅芯片上可以编码2位量子位信息后,日本的研究学者显得比往日更加自信.当其他有前景的量子计算机陷人流式或"离子陷阱"系统时,这些量子位却正在那些能够以标准的技术嵌入硅芯片上的组件上编码.     

面向CGRA循环流水映射的数据并行优化

数据密集型应用中的核心循环消耗了程序的大量执行时间.如何实现核心循环在粗粒度可重构体系结构(CGRA)上的有效映射仍是当前研究领域的难点.为了在CGRA上最大程度开发应用并行性,降低循环访存开销,提高硬件资源利用率,文中提出一种新颖的面向CGRA循环流水映射的数据并行优化方法.通过定义一种新的可重构计算模型TMGC2以实现对循环的多条数据流水线并行加速.为避免并行化执行带来的额外存储体冲突问题影响CGRA执行性能,为后续循环映射创造良好的数据条件,引入存储体消除策略对数据进行重组,并结合数据重用图实现数据并行优化.实验表明,采用文中方法对已有CGRA循环流水映射方法进行优化,可以提高37.2％的数据吞吐量及41.3％的资源利用率.     

一种用于多线程程序性能分析的重放系统

近年来,多线程程序中性能bug问题越来越突出.传统用于检测并发错误的记录/重放系统存在重放开销和执行时间不精确等问题,因此不适于对性能bug的研究.针对上述问题,提出了一种可用于多线程程序性能分析的重放系统——PerfPlay.首先,分析了用于程序性能分析时必要的程序信息;其次,基于程序执行轨迹,探讨了不同的重放策略,并提出了基于程序调度的重放策略,以保证重放系统的性能保真度;最后,基于提出的性能重放系统,进一步研究了经典的“线程间不必要锁竞争”所造成的性能问题.通过与传统的重放策略作比较,PerfPlay保证了重放系统的性能保证度.并经过案例研究,发现并进一步验证了若干真实的多线程程序性能问题.     

量子计算与量子计算机

量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。在发展与完善量子计算理论的同时,量子计算机的物理实现方案也被不断提出。光子量子计算机,基于核磁共振、离子阱或谐振子等技术的量子计算机物理模型已被逐一实现。近年来亦出现了几个典型的基于量子计算机的量子算法。2001年在一台基于核磁共振技术的量子计算设备上成功演示的Shor量子算法,显示出量子计算机处理复杂问题的巨大潜能。文章对当前量子计算机物理实现的研究进展进行了综述。     

量子错误缓解研究进展

由于与环境的相互作用及对量子设备的控制中存在的偏差,量子设备总是在不断产生错误.若不对这些错误加以处理,错误的积累会使得量子算法的实施变得毫无意义.成熟量子计算机的实现依赖于量子纠错技术以纠正量子设备中的错误.然而,由于量子纠错开销巨大,其难以在近期量子设备中实现.故在有噪声中等尺寸量子时代,以变分量子求解器为代表的量子算法选择量子错误缓解技术来压制错误,而非纠正它们.量子错误缓解允许仅通过中等大小的额外资源获得可以接受的计算精读,并已在理论及实验上展示出其可行性.旨在介绍与总结量子错误缓解领域的最新进展,并展望该技术未来发展的前景与方向.     

量子计算

近几年来,量子计算机逐渐引起人们的关注。对于计算机科技人员,量子计算机似乎高深莫测。文章是专门为那些不懂量子力学而又想了解量子计算机的计算机工作者撰写的。介绍了和量子计算有关的术语和符号,并着重阐明一个n位量子寄存器为何能存储2^n个n位数？量子计算机的一次操作为何能计算所有x的f(x)？对于解栽些问题,量子计算机为何能有惊人的运算速度？除了上面3个问题外,还将介绍基本的量子逻辑门和量子逻辑网络,接着介绍一个量子算法,然后介绍量子计算机的组织结构,最后是讨论,将评价量子计算机的优势和弱点,并讨论量子计算机的物理实现和对量子计算的展望。     

量子计算与量子计算机

量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理,列举了典型的量子算法,阐明了量子计算机的优越性,最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。     

量子纠缠和量子计算

量子纠缠是量子力学中的一种非经典现象。本文从介绍纠缠和纠缠态出发，着重讨论纠缠的本质和非定域性概念。文末还讨论了纠缠在量子计算中的作用：它是量子计算优于经典计算的重要原因之一。     

量子力学和量子计算机

In this paper,the relationship between computation and physics and the application of the principle of Quantum mechanics to Quantum Computing and Quantum Computers was reviewed     

量子测量与量子计算

本文的讨论主要集中在量子力学中测量部分，首先从量子力学的几大公设出发，着重分析测量公设的含义。然后提出量子力学争论的焦点问题之一——测量问题，并通过分别阐述塌缩原理、非塌缩原理以及对二者的比较来分析各种说法的合理性。接下来简要讨论同时测量问题。最后简略描述测量在不同量子计算模型中的体现，并对测量带来的问题做了思考。     

Relations Between Quantum Maps and Quantum States

The relation between completely positive maps and compound states is investigated in terms of the notion of quantum conditional probability.     

Spin-Based Quantum Dot Quantum Computing in Silicon

The spins of localized electrons in silicon are strong candidates for quantum information processing because of their extremely long coherence times and the integrability of Si within the present microelectronics infrastructure. This paper reviews a strategy for fabricating single electron spin qubits in gated quantum dots in Si/SiGe heterostructures. We discuss the pros and cons of using silicon, present recent advances, and outline challenges. PACS: 03.67.Pp, 03.67.Lx, 85.35.Be, 73.21.La     

Combating Quantum Burst-errors with Quantum Interleaving Technique

Based on the interleaving technique, a kn-qubit code is constructed in this paper with more error-correcting ability than one n-qubit quantum error-correcting code without introducing the redundant qubits. By converting quantum bursts of errors into quantum random errors with the help of the quantum interleaving of the several states of the same quantum code, the proposed technique becomes an effective means to combat quantum bursts of errors. It is much simple and applicable for the quantum interleaving techniques to be used in the optical-fiber communications.     

量子搜索及量子智能优化研究进展

为了提高智能优化算法的收敛速度及优化性能,目前国内外将量子计算机制和传统智能优化相融合,研究和提出了多种量子进化算法及量子群智能优化算法;为了进一步推动该领域的研究进展,系统地介绍了国内外提出的多种量子搜索及量子智能优化算法,其中包括量子搜索、量子衍生进化、量子神经网络三个方面内容;总结出目前改进量子搜索算法的主要机制和量子计算与传统智能计算的主要融合方式,并展望了量子搜索和量子智能优化有待进一步研究和需要解决的问题。     

Quantum Communication and Information Processing with Quantum Dots

This paper reviews the single photon sources based on semiconductor quantum dots and their applications to quantum information systems. By optically pumping a system consisting of a semiconductor single quantum dot confined in a monolithic microcavity, it is possible to produce a single photon pulse stream at the Fourier transform limit with a negligible jitter. This single photon source is not only useful for BB84 quantum key distribution (QKD), but also find applications in other quantum information systems such as Ekert91/BBM92 QKD and quantum teleportation gate linear optical quantum computers.     

Spin-Based Quantum Information Processing in Magnetic Quantum Dots

We define the qubit as a pair of singlet and triplet states of two electrons in a He-type quantum dot (QD) placed in a diluted magnetic semiconductor (DMS) medium. The molecular field is here essential as it removes the degeneracy of the triplet state and strongly enhances the Zeeman splitting. Methods of qubit rotation as well as two-qubit operations are suggested. The system of a QD in a DMS is described in a way which allows an analysis of the decoherence due to spin waves in the DMS subsystem.on leave from Institute of Physics, Odessa UniversityPresented at the 36th Symposium on Mathematical Physics, “Open Systems & Quantum Information”, Toruń, Poland, June 9–12, 2004.