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。     

多量子位Grover量子搜索算法的NMR仿真实现

核磁共振（NMR）技术目前是能有效实现量子计算的物理体系之一。多量子算符代数理论可以将幺正变换分解为一系列有限的单量子门和对角双量子门的组合。本文以核磁共振和多量子算符代数理论为基础,提出了实现多量子位Grover量子搜索算法的核磁共振脉冲序列设计方法,并在量子计算仿真程序上进行了3量子位的Grover量子搜索算法的实验验证。     

量子计算的表象无关性探讨

大因数分解和数据检索量子算法的提出带来了量子计算与量子信息的研究高潮。由于量子计算具有并行性、不可克隆性及量子态的不可测性,使得量子信息及量子计算在某些方面具有传统计算所无法比拟的优势。量子的态空间作为一个完备的Hilbert空间,在定义了内积和范数并赋予相应的物理意义后,就构成了理论意义上的量子计算系统。该文抽象了量子系统的本质,描述了量子计算及遵循的计算规则以及如何实现量子信息表示和进行信息的处理与测量,从理论上阐述了量子态系统迁移的线性同构和等距同构,说明了量子计算与量子信息的研究与具体的量子表象空间无关。     

基于测量的量子线路

量子线路模型是使用最广泛的量子计算模型,它对于量子算法的构造和量子计算机的物理实现提供了一个基本框架.利用测量演算和分布式量子计算的基本思想,提出了测量量子线路模型(measurement quantum circuits model).测量量子线路主要考虑测量结果对酉运算的影响,测量结果和酉运算之间的关系以及测量基量子线路的在纯态和混合态上的作用.讨论了2个基元运算的并运算,以及连接运算,它们都是封闭的.基于此,定义测量量子线路的基本运算元,并证明任何一个测量量子线路是一个量子运算并举例得以说明.     

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。     

量子密码与公钥密码体制

现今普遍应用的公钥密码体系,其安全性建立在数学函数问题的计算复杂性基础上。随着量子计算的发展,这种密码体制的安全隐患越来越突出。量子密码安全性基于物理基本原理,具有无条件的安全性,能够实现真正意义上的保密通信。     

基于光量子芯片的量子自旋链中完美态转移可编程量子模拟

近些年,量子计算物理实现技术进步很快,构建能够发挥实际用途的量子计算装置成为发展重点。采用量子模拟研究量子自旋系统的演化行为,相比于经典模拟会更加高效。一维量子自旋链中完美态转移模型在量子通信和量子计算领域具有重要的研究价值。提出一种基于双光子连续时间量子漫步的可编程完美态转移量子模拟方法,并且基于光量子芯片完成了2类特殊哈密顿量作用下XY型量子自旋链中双激发“周期-镜像”完美态转移的量子模拟实验,为模拟量子自旋系统的演化提供了一种实用且可扩展的实验方案。     

多值逻辑量子置换门的酉矩阵表示

理论上量子可逆电路不存在能量耗散问题,因此量子计算系统对环境产生的负面影响可以达到最低.多值逻辑量子置换门是构建多值逻辑量子电路的基本单元.该文从数学的角度研究多值逻辑量子置换门的酉矩阵,提出了一种构造多值逻辑量子置换门酉矩阵的方法,并对其正确性进行了讨论.在此基础之上,又给出了构造混合多值逻辑量子置换门酉矩阵的框架,利用此框架可以方便地构造任何混合逻辑量子置换门的酉矩阵.酉矩阵是量子门的数学模型,可以清晰地反映出量子门的数学性质.研究量子门的酉矩阵对验证量子门的正确性和可靠性,分析量子状态在电路中的演化过程及发展趋势具有一定的意义.     

量子加密技术的物理基础和理论体系

量子加密技术是利用量子的物理特性,基于光的偏振现象,海森堡测不准原理和量子不可克隆定理的基础上发展起来的新型加密技术。它的理论体系包括量子秘钥分发、量子加密算法、量子秘密共享和量子认证等。随着量子加密技术和量子计算机技术的日益进步,我们将迎来量子信息时代。     

量子计算技术在金融领域的应用探索

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算机制,被认为在特定算法上可实现并行处理能力,对信息领域技术变革有着重要意义。针对近年来量子计算在金融领域应用进展进行梳理总结。首先,从量子计算基本原理出发阐述了量子比特、量子逻辑门、量子线路等基础理论,重点分析了实现量子计算几种技术路线优缺点;其次,归纳总结了量子计算在衍生品定价、投资组合优化、风险计量、欺诈检测和市场预测方面算法研究进展,以及量子金融软件开发的主要组成架构;最后,分析了目前量子计算技术在金融领域应用发展的三大挑战：人才问题、效率问题、合规性问题,并对未来发展趋势进行展望,为相关领域研究提供参考。