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。     

SHOR量子算法的原理与程序模拟

本文首先介绍大数质因子分解的Shor量子算法的原理、实现步骤和实现方法,然后用现存的模拟器在常规计算机上加以模拟。最后讨论了Shor算法模拟的意义,并对量子计算提出了看法。     

量子计算智能导论教学探索

随着智能信息处理技术的飞速发展,越来越多的学生对量子计算智能导论这门课产生了浓厚的兴趣。我们结合教学实践,将该门课程的教学内容划分为理论型和实践型,注重理论与实际应用相结合,以具体实例引导教学,从而加深学生对理论的理解,进而培养学生的实践能力和科研兴趣。本文介绍了这种教学方法。     

量子计算模拟及优化方法综述

在处理某些大规模并行问题时,量子计算因量子位独特的叠加态和纠缠态特性,相比经典计算机在并行处理方面具有更明显的优势。现阶段,物理量子比特计算机受限于可扩展性、相干时间和量子门操作精度,在经典计算机上开展量子计算模拟成为研究量子优越性和量子算法的有效途径。然而,随着量子比特数的增加,模拟所需的计算机资源呈指数增长。因此,研究大规模量子计算模拟在保证计算准确度、精度及效率的情况下减少模拟所需资源具有重要意义。从量子比特、量子门、量子线路、量子操作系统等方面展开,阐述量子计算的基本原理和背景知识。同时总结基于经典计算机的量子计算模拟基本方法,分析不同方法的设计思路和优缺点,列举目前常见的量子计算模拟器。在此基础上,针对量子计算模拟的通信开销问题,从节点拆分和通信优化2个方面出发,讨论基于超级计算机集群的量子计算模拟优化方法。     

量子计算进展与展望

评述量子计算的历史、研究现状以及进一步发展的方向.着重论述量子算法的机理,对已知量子算法特征进行总结分析;归纳量子计算与经典智能计算的结合模式,比较其与传统智能计算的异同.在总结量子计算存在问题的基础上,探讨了今后的研究方向.     

量子神经网络

1 引言计算的实质是一个物理过程,要受到物理规律的支配。现代的计算技术建立在经典物理学基础之上,而量子计算(Quantum Computing)则是建立于量子理论的原理之上。目前,量子计算之所以获得广泛瞩目,是由于它能极大地提高计算的效率,具有沟通与大脑和意识关系的潜力,以及当计算机技术发展到纳米量级时必须考虑到量子效应等原因。     

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。     

量子机器学习

人工智能和量子物理是上世纪发展起来的两个截然不同但又影响深远的学科.近年来,它们在数据科学方面的结合引起了学术界的高度关注,形成了量子机器学习这个新兴领域.利用量子态的叠加性,量子机器学习有望通过量子并行解决目前机器学习中数据量大,训练过程慢的困难,并有望从量子物理的角度提出新的学习模型.目前该领域的研究还处于探索阶段,涵盖内容虽然广泛,但还缺乏系统的梳理.本文将从数据和算法角度总结量子机器学习与经典机器学习的不同,以及其中涉及的关键加速技巧,针对数据结构(数字型、模拟型),计算技巧(相位估计、Grover搜索、内积计算),基础算法(求解线性系统、主成分分析、梯度算法),学习模型(支持向量机、近邻法、感知器、玻尔兹曼机)等4个方面对现有研究成果进行综述,并建议一些可能的研究方向,供本领域的研究人员参考.     

量子模拟器优化综述

近年来, 不断发展的量子计算已成为众人关注的焦点. 然而, 量子硬件存在稀缺性和噪声等问题, 这使得研究量子算法、验证量子芯片等行为都依赖运行在经典计算机上的量子模拟器. 本文讨论了不同量子模拟器使用的主要模拟方法, 并讨论了主流的全振幅状态向量模拟器和基于张量网络的量子模拟器的各种优化. 最后, 我们总结了量子模拟器的现状和未来发展方向.     

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。     

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．     

量子计算与计算机科学

量子力学是研究物质微现特性及其运动规律的物理学分支,它与计算机科学的完美结合产生了一门新兴学科--量子计算信息学,即量子计算机科学.文章先介绍传统电子器件的两个发展极限,引出量子计算的研究背景,再阐述其工作原理和对传统密码学的冲击,最后介绍了近年来量子计算的研究成果与其发展前景.     

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。     

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。     

量子算法与量子衍生算法

随着经典计算发展日趋缓慢,量子计算正逐渐成为研究领域的关注热点.该文简要介绍了量子计算的基本原理.接着,从当前量子计算领域中的两个活跃研究方向——量子算法和量子衍生技术研究出发对整个量子算法领域主要发展脉络进行梳理并总结目前量子计算研究的发展规律.最后,该文针对这两个方向提出了若干量子计算领域的发展趋势.通过对量子计算研究领域的综述和展望,对后续量子计算研究发展具有一定的指导意义.     

量子信息与智能模拟

在人类跨入21世纪之际,信息科学面临着新的挑战。计算机是否存在智能一直是数学家和电子技术专家们关注的重要课题,是人们向往的目标,但建立在不可逆Turing机基础上的智能模拟暴露了许多难以克服的困难,近年来,物理学家加入这个研究行列,他们成功地将量子理论和信息科学结合起来,提出许多令人耳目一新的概念、原理和方法,于是"量子信息"作为新兴的学科分支便应运而生。山东经济学院计算机科学与技术系和江苏大学计算机科学与通信工程学院的几位老师在本文中探讨了基于量子信息技术的智能模拟新途径。     

量子计算在化学等领域的研究与应用

[目的]近些年来国内外量子计算技术及其应用研究发展迅速,尤其是在量子计算机软硬件系统研发及优越性试验方面取得了积极进展,本文旨在充分展现量子计算技术在材料、化学、生物医药等领域的应用及未来发展前景.[方法]重点围绕变分量子本征求解(VQE)量子算法及量子化学模拟近似计算,对近些年国内外量子计算研究团队在化学、生物及材料...     

量子信息技术与区块链的融合模式研究

区块链与量子信息技术是近年来兴起的前沿科学技术,受到了业界广泛的关注与研究。其中区块链具有去中心化性质,以区块链为核心技术的应用在金融科技、物联网、民生与政治等诸多领域相继涌现。量子信息技术主要分为量子计算、量子通信、量子测量。其中量子计算的研究主要体现在相较于经典计算的计算优越性,量子计算的运行速度已被证明在解决某些复杂问题上远超经典计算。而在两者迅猛发展的同时,相互之间也存在亟需解决的问题。由于区块链采用的部分经典密码学技术已被证明会被量子计算破解,例如基于非对称密码体制的数字签名,导致区块链的安全受到威胁。针对此问题,已有研究表明,将量子信息技术应用于区块链,可以保护其不受量子攻击。以区块链与量子信息技术相结合为出发点,通过介绍区块链和量子计算的基本结构,以及分析区块链遭受的量子挑战并总结现有的量子解决方案,指出区块链和量子信息技术的融合可以促进区块链在量子时代良好地发展,而这也是不可阻挡的趋势。     

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。