一种改进的Grover量子搜索算法

Grover量子搜索算法以O(平方根N)的时间复杂度进行非结构化数据库穷举搜索,但当问题的解的个数增加,得到解的概率反而减少.本文分析了这种现象的原因,并提出了基于扩大搜索空间的改进算法.同时,为了在成功概率与迭代次数之间折中,增加一个新参数i使得算法可调.求逆问题的仿真实验表明该方法在同等迭代次数的条件下,成功概率高于传统Grover算法;且如果迭代次数不限,则成功概率可以更高.因此,本文算法更加有效.     

一种改进搜索无序数据库最小值的量子算法

Grover量子搜索算法利用了量子态的并行计算特性,具有高效的搜索效率,因此得到深入研究和广泛应用.分析Grover量子搜索算法的原理及性能,深入研究将其应用于搜索无序数据库最小值的算法,针对该算法搜索次数较高的缺点,提出一种双门限搜索无序数据库最小值算法.经过仿真发现,改进算法的搜索次数比原算法少,将该算法运用在多用户检测中,该算法具有接近于最优多用户检测算法的误码率性能,而在复杂度上却远远低于最优多用户检测算法.     

Grover量子算法在搜索无序数据库最小值中的应用

Grove量子搜索算法利用了量子态的并行计算的特性,具有高效的搜索效率,因此得到了深入研究和广泛应用.详细分析了Grover量子搜索算法的原理和性能,通过仿真验证了该算法的搜索效率.研究了改进的Graver算法及其在无序数据库搜索中的应用,给出了一种求无序数据库最小值的量子算法.仿真试验表明,相对于常规搜索算法,该算法在保证高搜索成功概率的同时,大大减少了搜索次数,时间复杂度仅为O(平方根N).     

量子禁忌搜索算法的研究

针对量子智能算法对高维函数的优化时存在容易陷入局部最优的问题,提出了量子禁忌搜索算法.在量子比特相位增量空间方面,提出了一种按指数级别下降并可动态循环调整的策略;在候选解相位邻域空间方面,提出了一种与禁忌表中最优解有关的可动态调整的划分方法,并增加了候选解局部优化处理方法.为了验证算法的有效性,在高维函数极值问题和多维背包问题进行了仿真,结果表明本文算法收敛速度快,求解精度高.     

四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议

量子密钥分发(QKD)具有信息论上的无条件安全性，而相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)是双场量子密钥分发协议(TF-QKD)的一个变体，其最近被提出用来克服没有量子中继器的点对点协议中存在的速率-距离限制。鉴于实践中不存在无限强度的诱骗态，提出了一种具有实用价值的四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议，即四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议。给出了该协议的安全密钥速率公式，并通过数值仿真分析了该协议的性能，证明了该协议的有效性。     

Two Improvements in Grover＇s Algorithm

When the current Grover algorithm is applied to searching some targets in an unsorted quantum database, the differences of the significance for each target are not taken into consideration. When the targets are more than a quarter of the total items, the probability of finding targets rapidly falls with the increase of the targets, and when the targets are more than half of the total items, the algorithm will be invalidated. Aiming at these problems, flrstly, an improvement based on the weighted targets is proposed in which each target is endowed a weight coefficient according to its significance. Using these different weight coefficients, we give a quantum superposition of all target states, which may make the probability for each target equal to its weight coefficient. Secondly, an improved phase matching is proposed in which two directions of phase rotation are same, and two magnitudes are determined by the inner product of the superposition of target states and the initial system state. When this inner product is more than 1/2, using the improved phase matching. The targets can be found with a probability of 100% and by the only one Grover iteration. Finally, the validity of these measures is validated by a simple searching example.     

改进的模板匹配金字塔搜索算法

针对模板匹配和智能检索技术对效率的要求，提出了改进的金字塔分层搜索算法，分别从算法剪枝和并行匹配两方面对算法进行改进。采用边缘梯度作为基础匹配描述子，改进的搜索算法融合了预先终止、匹配进程中终止、边缘点稀疏、逐层重叠筛选四种方法来降低算法的搜索空间复杂度。在算法中引入PPL并行库实现了多模板的并行匹配。实验结果显示，选择合适的参数，针对特定的模板匹配任务，改进后的金字塔搜索算法在保证准确检测目标的基础上，与传统的金字塔搜索算法相比效率提升56.3%。     

自适应相位旋转的量子菌群算法

量子菌群算法是将量子计算与菌群觅食优化算法相融合而得到的一种量子智能算法,但该算法存在鲁棒性比较差和寻优时间比较长的缺陷。为解决该问题,本文设计了一种旋转相位自适应调整的量子旋转门,并用其完成细菌的趋化操作,提出了一种自适应相位旋转的量子菌群算法。通过16个不同类型的标准测试函数对其优化性能进行研究,统计结果表明该算法在低维时,对于多种种类的测试函数,在收敛精度和稳定性上都要优于改进前的量子菌群算法,且优化结果要明显优于经典的菌群觅食优化算法和量子遗传算法。进一步研究表明,在达到指定收敛精度的情况下,该算法的平均收敛概率是最高的,平均运行时间和平均迭代步数是最短的。而在高维情况下,该算法则对碗状和碟状类型的测试函数比较适用。      

基于信号相位匹配原理的二维方位估计方法

提出一种基于信号相位匹配原理的二维方位估计奇异值分解算法.通过对空间虚参考点选择的说明,推导出远场条件下的时延计算公式以及基于信号相位匹配原理的奇异值分解算法公式.通过分析基元间距、信号频率以及信噪比对定向精度的影响,证实了该算法在保持尖锐指向性的前提下,可以突破压差式矢量传感器对阵元间距的严格要求,加宽工作频带,并实现低信噪比条件下的高精度二维测向.仿真结果表明:在0.8λ的基元间距下,信噪比为0dB,FFT点数大于2560时,方位角、俯仰角估计的均方根误差小于1°.     

基于量子策略的布谷鸟搜索算法研究

针对基本布谷鸟搜索算法存在局部搜索能力较弱、收敛速度偏慢和精度较低等缺点,文中研究了基于量子策略的布谷鸟搜索算法。借助于量子策略使布谷鸟的寻巢搜索行为具有多样性,并在此基础上提出3种改进局部搜索能力的措施:引入惯性权值、自适应减小鸟窝主人发现外来鸟蛋的概率、随机扰动增量的优化,并通过对两类基准测试函数的寻优结果对比,证明提出的改进融合算法精度更高,且具有更大的优势。     

Asymmetrical Quantum Encryption Protocol Based on Quantum Search Algorithm

Quantum cryptography and quantum search algorithm are considered as two important research topics in quantum information science. An asymmetrical quantum encryption protocol based on the properties of quantum one-way function and quantum search algorithm is proposed. Depending on the no-cloning theorem and trapdoor one-way functions of the public- key, the eavesdropper cannot extract any private-information from the public-keys and the ciphertext. Introducing key-generation randomized logarithm to improve security of our proposed protocol, i.e., one private- key corresponds to an exponential number of public-keys. Using unitary operations and the single photon measurement, secret messages can be directly sent from the sender to the receiver. The security of the proposed protocol is proved that it is informationtheoretically secure. Furthermore, compared the symmetrical Quantum key distribution, the proposed protocol is not only efficient to reduce additional communication, but also easier to carry out in practice, because no entangled photons and complex operations are required.     

基因信息处理中的量子搜索特性

DNA复制和蛋白质合成过程中的核苷酸基配对过程可以看成是无序数据项的搜索问题.量子搜索与经典搜索相比,具有平方根数量级的加速.本文通过符合Grover量子搜索算法的经典谐振子系统和量子隧道效应建立了核甘酸基配对和氢键形成的模型,并从维持量子相干性的角度探讨了DNA聚合酶的催化作用,从信息学的角度论证了生物信息处理的优化.     

基于量子计算的用户识别算法

本文提出了基于量子算法的快速用户识别算法.当代社会进入互联网时代后,大量的信息充斥在网络上,许多有价值的信息被隐藏在Weblog中,大数据分析的一项任务就是通过对Weblog的分析得到用户行为模式等重要的信息,在这之前必须要做的是对用户进行识别.以往对用户识别算法的研究较为侧重在准确度方面,识别的速度尚不能令人满意.本文基于Grover搜索算法提出了扩展记录模式和非扩展记录模式的两种快速IP地址搜索算法,将搜索的查询复杂度进行了二次加速.     

一种有效的基于并行量子进化算法的图像边缘检测方法

本文基于费用函数最小化方法,提出一种混合并行量子进化算法用于文本图像的边缘检测。量子进化算法是一种基于量予计算的概念和理论(诸如量子比特和量子叠加态)的进化算法,它采用了量子编码来表征染色体,由于量子比特的概率表示,能够表示出解的线性叠加状态。此外,量子进化算法具有收敛快和好的全局搜索特性,因此它比传统的进化算法更适于并行结构的实现。我们将这一算法和局部搜索算法相结合,用于图像的边缘检测问题,得到了令人满意的检测效果,并对噪声有较好的抑制作用。     

多宇宙并行量子遗传算法

提出了一种多宇宙并行量子遗传算法,并从理论上证明了算法的全局收敛性.算法中将所有的个体按照一定的拓扑结构分成一个个独立的子群体,称为宇宙;采用多状态基因量子比特编码方式来表达宇宙中的个体;采用通用的量子旋转门策略和动态调整旋转角机制对个体进行演化;采用量子非门实现量子变异以阻止早熟收敛;各宇宙独立演化,宇宙之间采用最佳移民和量子交叉操作来交换信息,提高算法的执行效率.将该算法与独立分量分析算法相结合,提出一种盲源分离新方法.仿真结果表明:新方法比采用常规遗传算法和量子遗传算法的盲源分离方法具有明显的高效性.     

运动估计中一种基于分级搜索的快速菱形算法

文章在分析菱形算法的基础上，设计了一种区分出运动剧烈和缓慢的视频帧分析方法．在此基础上针对大部分的运动缓慢帧提出了一种新的搜索模板。实验结果表明，该方法同菱形搜索算法相比．可在基本不降低搜索效果的情况下极大的提高搜索效率。     

一种解决组合优化问题的量子遗传算法QGA

本文在量子变异的基础上,提出了一种解决组合优化问题的量子遗传算法QGA,它融合了遗传量子算法GQA和经典遗传算法的优点,只用一个个体就可在很短的时间内搜索到最优解,并针对一个典型的组合优化问题——0/1背包问题进行了对比实验,实验结果表明本文所提出的量子遗传算法QGA优于传统遗传算法和遗传量子算法GQA.     

三个量子比特的GroVer量子搜寻算法的核磁共振实现

Ｇｒｏｖｅｒ量子搜寻算法是一种重要的量子算法。本文利用核磁共振模拟机首次实现了三个量子比特（ｑｕｂｉｔ）的Ｇｒｏｖｅｒ搜寻算法,讨论了量子计算机确实比经典电子计算机有效。