量子芯片测评技术综述

在研制量子芯片时对其性能进行测评,以校准量子算法实际执行结果与理论结果的拟合程度是量子计算优于经典计算的重要一步.然而,目前国内外对量子芯片性能测评方面并没有统一的基准测试,对于量子芯片局部指标的测评标准容易导致人们对芯片整体性能的误解.鉴于此,本文首先简述现有的量子芯片性能指标,其次通过对测评方法进行分类,概述现今量子芯片测评方法,最后总结量子芯片测评技术的现存问题并对未来的测评技术进行展望.本综述可为从事相关工作的人员进行查阅提供便利.     

量子密码学的研究进展

量子密码术是一种新的重要加密方法，它利用单光子的量子性质，借助量子密钥分配协议可实现数据传输的可证性安全．量子密码具有无条件安全的特性(即不存在受拥有足够时间和计算机能力的窃听者攻击的危险)，而在实际通信发生之前，不需要交换私钥．本文综述了量子密码学的研究进展，其中包括了量子密码学的物理基础、量子密钥分配、保密增强、量子密钥的实用性以及目前技术限制所存在的缺陷．     

辅助量子比特驱动型通用盲量子计算

应用量子隐形传态将Broadbent等人提出的通用盲量子计算(universal blind quantum computation)模型和辅助量子比特驱动型量子计算(ancilla-driven universal quantum computation)模型进行结合, 构造一个新的混合模型来进行计算。此外, 用计算寄存器对量子纠缠的操作来代替量子比特测量操作。因为后者仅限于两个量子比特, 所以代替后的计算优势十分明显。基于上述改进, 设计了实现辅助驱动型通用盲量子计算的协议。协议的实现, 能够使Anders等人的辅助驱动型量子计算增强计算能力, 并保证量子计算的正确性, 从而使得参与计算的任何一方都不能获得另一方的保密信息。     

量子非马尔科夫特性的度量与调控

如何全面系统地认识和理解量子非马尔科夫特性是当前量子信息领域的一个热点问题,已经取得了一些重要的理论与实验研究进展.本文将主要介绍两种分别基于量子互信息与量子Fisher信息矩阵角度的非马尔科夫特性的刻画准则,并通过两个具体例子,讨论它们与已有度量之间的关系和层次结构.除此之外,本文利用量子控制方法,实现了对此量子特性的有效调控,将无记忆的马尔科夫过程转化为有记忆的非马尔科夫过程.     

量子计算的研究与应用

对量子计算的最新研究方向进行了介绍,简述了量子计算和量子信息技术的重要应用领域。分析了量子计算机与经典计算机相比所具有的优点和目前制约量子计算机应用发展的主要因素,最后展望了其未来发展趋势。     

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。     

量子密码协议探讨

该文主要介绍三个基本的量子密码协议,即BB84协议、HBB协议和BF协议,分析了量子身份认证协议的研究现状。     

量子程序设计语言NDQJava

量子程序设计语言自1996年出现以来,颇受业界重视.在简述几种有代表性的量子程序设计语言之后,着重阐述自行设计之量子程序设计语言NDQJava之概貌,其中包括设计准则、语言风范、硬件平台、基本成分以及示例等.此外,还提及相关工作.     

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。     

量子程序设计语言NDQJava-2

简述了量子程序设计语言NDQJava-2.该语言是在NDQJava的基础上增添了量子条件语句、量子循环语句、量子子程序、量子模块以及量子异常处理机制等量子成分,使其成为一种结构化的量子程序设计语言.书写量子程序的实践表明,相对于NDQJava而言,NDQJava-2是一种更为实用、易读,其成分设定更为合适的量子程序设计...     

Optical quantum router with cross-phase modulation

The quantum router is a key part of a quantum network. How to design a fully quantum router is a dominant theme in the area of quantum communication. Based on the cross-phase modulation technique, we propose a scheme to realize an optical quantum router using the c-path operation for its basic operation. This router is a perfect, fully quantum router, and it is available for arbitrary （separated or entangled） input signals and covers all possible control modes （the general n-control-m mode）. Moreover, this router protects target signals and preserves quantum features, such as coherent superposition and entanglement. This is a new and powerful feature when compared with classical routers. With the development of current experimental technology, our scheme is feasible.     

基于受控旋转门的量子神经网络模型算法及应用

提出一种量子神经网络模型及算法．首先借鉴受控非门的含义提出一种受控量子旋转门,基于该门的物理意义,提出一种量子神经元模型,该模型包含对输入量子比特相位的旋转角度和对旋转角度的控制量两种设计参数;然后基于上述量子神经元提出一种量子神经网络模型,基于梯度下降法详细设计了该模型的学习算法：最后通过模式识别和时间序列预测两个仿...     

量子密码通信及其研究进展

2007年4月2日,国际上首个量子密码通信网络由中国科学家在北京测试运行成功。这是迄今为止国际公开报道的唯一无中转,可同时、任意互通的量子密码通信网络,标志着量子保密通信技术从点对点方式向网络化迈出了关键一步。这次实验的成功,为量子因特网的发展奠定了基础。文章阐述量子密码的产生、量子密码学的基本原理、该领域的实验研究及研究成果,最后指出量子密码通信将是保障未来网络通信安全的一种重要技术。     

磁场控制下的电子自旋量子系统参数辨识

了解量子控制系统的性能参数是设计精确控制器的基础. 为解决这一问题, 本文基于量子过程层析, 提出了辨识量子控制系统参数的方法, 设计了以电子自旋磁场控制系统为对象的具体实验方案, 并利用计算机仿真技术对其进行了模拟. 仿真结果表明, 辨识得到的量子控制系统参数与理论值较为吻合, 达到了预定的准确度指标. 结合理论分析和仿真结果可知, 利用量子过程层析可以有效实现量子控制系统的参数辨识.     

基于量子逻辑的图灵机及其通用性

基于量子逻辑的自动机理论是量子计算模型的一个重要研究方向.该文研究了基于量子逻辑的图灵机(简称量子图灵机)及其一些变形,给出了包括非确定型量子图灵机l-VTM,确定型量子图灵机l-VDTM以及相应类型的多带量子图灵机,并引入量子图灵机基于深度优先与宽度优先识别语言的两种不同定义方式,证明了这两种定义方式在量子逻辑意义下是不等价的.进一步证明了l-VTM、l-VDTM与相应类型的多带量子图灵机之间的等价性.其次,给出了量子递归可枚举语言及量子递归语言的定义,并给出了二者的层次刻画,证明了l-VTM与l-VDTM不等价,但两者作为量子递归语言的识别器是等价的.最后,文中讨论了基于量子逻辑的通用图灵机的存在性问题,给出了一套合理编码系统,证明了基于量子逻辑的通用图灵机在其所取值的正交模格无限时不存在,而在其所取值的正交模格有限时是存在的.     

量子系统上的弱值测量: 理论、实现、应用及开放性问题

量子弱值测量在1988年被首次提出,目前已成为具备微弱信号放大、获得复数值观测结果和观测量子系统非经典特征等功能的实验工具,并且它与投影测量存在明显区别.关于弱值的物理解释,人们目前尚未达成完全一致的观点,而本文采用实用的观点,根据其数学关系式,认为弱值是一个与测量操作过程紧密相关的条件观测期望值.本综述首先对弱值测量一般过程展开理论描述,并对该过程中关键步骤的目的加以说明.其次,集中展示文献报道的4个不同物理实现方式的弱值测量实验方案.再次,介绍弱值测量的3种典型实验应用,以及每种应用的具体要求.最后,探讨弱值测量今后的研究方向,重点关注以下4个开放性问题:改进物理实现方式、突破应用条件限制、分析实验误差影响、探索其他应用可能.     

广义量子Loop程序初探

在经典计算中,Loop程序是非常重要的程序。对量子计算中Loop程序进行研究非常必要。定义了体为量子运算的广义量子Loop程序,给出了量子Loop程序在输入态上终止,几乎终止以及不终止的定义基于任意的初始态。并证明了量子Loop程序在给定输入态上终止的充要条件以及程序终止的充要条件。作为应用,验证了体为酉运算的量子Loop程序嵌套是一个广义的量子Loop程序。     

量子信号处理

对量子系统的基本原理以及建立在对这一理论体系进行仿真基础上的量子信号处理算法的理论框架进行了分析和研究,提出了量子信号处理在信号处理和图像处理领域的应用方法,并根据量子信号处理的理论框架得到了更为通用的量子算法设计模型,指出了量子算法所具有的并行化特性,为算法并行化提供了一种新的思路。