量子线性卷积及其在图像处理中的应用

线性卷积在图像处理中发挥着重要作用,但是在处理海量高分辨率图像时,求解线性卷积会消耗许多计算资源.为此,本文就量子线性卷积及其在图像处理问题中的应用开展相关研究,首先提出单通道,单位步长,零补充情况下的量子一维和二维线性卷积,然后实现多通道,非单位步长,非零补充的情况,最后将量子二维线性卷积应用于量子图像平滑,量子图像锐化和量子图像边缘检测.通过理论分析证明了量子线性卷积的空间复杂度O（logM）和时间复杂度O（log²M）较经典线性卷积有指数级下降,且基于Qiskit的仿真实验成功验证了量子线性卷积和量子图像处理算法的正确性和可行性.     

一种新的密码本原:棘轮密钥交换的定义、模型及构造

在传统密码学应用中,人们总假定终端是安全的,并且敌手只存在于通信信道上。然而,主流的恶意软件和系统漏洞给终端安全带来了严重和直接的威胁和挑战,例如容易遭受存储内容被病毒破坏、随机数发生器被腐化等各种攻击。更糟糕的是,协议会话通常有较长的生存期,因此需要在较长的时间内存储与会话相关的秘密信息。在这种情况下,有必要设计高强度的安全协议,以对抗可以暴露存储内容和中间计算结果(包括随机数)的敌手。棘轮密钥交换是解决这一问题的一个基本工具。文中综述了密码本原——棘轮密钥交换,包括单向、半双向和双向等棘轮密钥交换的定义、模型及构造,并展望了棘轮密钥交换的未来发展趋势。     

石墨烯量子点光致发光性能及调控机制研究进展

石墨烯量子点是一类重要的石墨烯衍生物，在量子尺寸效应的作用下，石墨烯量子点显示出与传统石墨烯截然不同的半导体特性。目前，石墨烯量子点以其优异的光致发光特性，高稳定性，低生物毒性，可调制的界面结构，在荧光防伪材料、生物成像、肿瘤诊疗、光/电催化等领域展现出突出的优势。从石墨烯量子点光致发光特性出发，对石墨烯量子点的带隙这一关系到该材料在各应用领域的重要基本物性进行总结，旨在明确当前在石墨烯量子点光致发光机制研究、光致发光性能调制两大领域的研究进展与挑战。     

它只用了200s就完成了超算6亿年的计算量

2020年12月4日,《科学》杂志公布中国"九章"计算机重大突破。这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机,求解"高斯玻色取样"这一问题只需200 s,而根据目前最优的经典算法估计,世界最快的超级计算机(以下简称超算)要用6亿年。200 s只是短短一瞬,6亿年早已是沧海桑田。在谷歌"悬铃木"之后,我国成为全球第二个实现"量子计算优越性"的国家。     

基于Matlab的量子激光雷达稳频通信模拟系统设计

传统通信模拟系统设计较为复杂,导致模拟过程消耗能量较大,不能准确模拟稳频通信质量。因此,提出基于Matlab的量子激光雷达稳频通信模拟系统。由于振荡器是雷达形成初始信号源的基础,通过分析振荡电路与相位噪声,获得相位噪声函数与通信频率存在的关系;为确保通信过程的稳定,将准确性与稳定性作为信号质量的评价指标,并采用锁频环稳频技术计算频率偏移程度,根据PID控制算法控制频率,量子激光雷达稳频通信;利用Matlab确定激光器、探测器等硬件组成结构,通过时序与数字阵列的设置完成模拟系统设计。仿真结果表明所提系统结构简便、性能稳定,能够真实模拟出稳频通信的信号质量。     

锡量子点制备及其电催化还原二氧化碳产甲酸性能

锡基材料在自然界含量丰富、价格低廉, 在电催化还原CO₂制液体燃料反应中具有巨大潜力。但是较低的产物选择性和较差的稳定性限制了其应用。本工作制备的锡量子点电催化剂(Sn-QDs), 具有高效、高稳定性和高选择性的电催化还原CO₂产HCOOH活性。Sn-QDs的平均颗粒尺寸仅为2~3 nm, 结晶性良好。小的颗粒尺寸增大了电化学活性面积(ECSA), Sn-QDs的ECSA约为锡颗粒的4.4倍。ECSA增大以及CO₂还原反应动力学加速, 促进了CO₂电化学转化。在-1.0 V (vs RHE)下, Sn-QDs/CN催化剂的HCOOH法拉第效率(FE_HCOOH)达到95%, 并且在宽约0.5 V的电势范围内能够保持在83%以上。此外, Sn-QDs/CN可以在24 h内保持良好的电化学稳定性。     

量子簇分片传输方案

在量子通信网络中，量子路由器因自身性能的限制，使其能够存储转发的量子簇长度是有限的。由于量子城域网和广域网数据量庞大，会导致大量量子簇因长度限制问题无法转发而只能以量子分组的形式进行数据传输。为了解决上述问题，提出了一种量子簇分片传输方案，其将不能够直接被量子路由器存储转发的量子簇，通过分片将其分解为若干个长度较短的、能够直接被路由器存储转发的分片量子簇完成数据传输。仿真结果表明:在数据量庞大的城域网和广域网中，需要分片的量子簇数量多，对于提出的量子簇分片传输方案，与已有的量子簇数据传输方案相比，其能够以较少的纠缠资源和较短的传输时间完成量子分组的数据传输，具有较好的实际应用价值。