量子区分与量子克隆简述

在经典信息理论中,编码状态可以精确复制与区分;而在量子信息中,由于态的叠加性存在,使得非正交态不可区分,量子态不可复制与删除.但是,量子态的区分和克隆在新型的量子信息科学中具有广泛的应用,例如量子密码的接收和窃听等.本文简要介绍量子态的区分和克隆的数学概念及相关研究结果.     

基于腔QED系统实现多种量子克隆

在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,它提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案。例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆。在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响。     

设计最优量子克隆机的通用方案

本文利用量子克隆机(QCM)在Bloch球表象中的描述,导出了最优态有关量子克隆机的通用幺正变换,该幺正变换仅需6个自由参数,它们的值与具体的输入态分布有关,可由Fiurá(s)ek最优化条件确定.     

3粒子GHZ态的量子远程克隆

提出了一个能实现3粒子GHZ态1→2的量子远程克隆方案:运用2个4粒子纠缠态作为量子信道,通过发送者的2次Bell测量、Hadamard变换、单粒子测量及经典通信;2个接收者进行相应的幺正变换、引入附加粒子和通过Toffoli门,就可以得到原未知态的近似拷贝,此方案的保真度与输入态有关.另外,还推广了一种实现N粒子GHZ态1→2的量子远程克隆方案.     

一种新颖的基于类GHZ态的两方半量子密钥分配协议

本文提出了一种新颖的两方半量子密钥分配(Semiquantum Key Distribution, SQKD)协议,该协议只使用一种类GHZ态.提出的SQKD协议可以实现在无第三方的情况下在一个具有无限量子能力的量子方和一个具有有限量子能力的经典方之间创建一个共享隐秘密钥.该协议不需要Hadamard门或者纠缠交换操作.详细的安全性分析表明,提出的SQKD协议能够抵御来自外部窃听者的几种著名攻击,如特洛伊木马攻击、纠缠-测量攻击、双重控制非攻击、测量-重发攻击和截获-重发攻击.     

基于具有极化和空模自由度的单光子的带第三方的半量子对话和半量子会议

本文首先利用具有极化和空模自由度的单光子提出一种新颖的带第三方(Third Party,TP)的半量子对话(Semiquantum Dialogue,SQD)方案,以达到“在具有完全量子能力的半忠诚TP的协助下同步地实现两个半量子通信者秘密信息的双向传输”的目标.TP负责向两个半量子秘密通信者公布最终的密文,以让她们解密出彼此的秘密信息,从而保障该SQD方案的解密同步性.该SQD方案利用一次一密(One-Time Pad,OTP)方法来消除信息泄露风险.该SQD方案的优点在于:(1)采用具有极化和空模自由度的单光子作为量子资源,避免了量子纠缠态的使用;(2)只需执行单光子测量,避免了量子纠缠态测量;(3)量子参与者(即TP)无需执行酉操作;(4)半量子参与者无需使用量子存储器;(5)具有解密同步性.最后,本文对该方案的半量子秘密通信者数量进行扩展,从而提出首个带TP的半量子会议(Semiquantum Conference,SQC)方案,使得多个半量子秘密通信者在具有完全量子能力的半忠诚TP的协助下能同步地交换彼此的秘密信息.     

小鼠四倍体半克隆胚胎发育研究

半克隆(Semi-Cloned)胚胎是通过注射体细胞核到未去核的卵母细胞中产生的。在半克隆胚胎中,体细胞被用来作为精子的替代物。然而,由于异常的染色体分离,构建的半克隆胚胎在激活后形成了非整倍体而导致胚胎发育受到严重影响,不能发育到期。本研究通过抑制小鼠半克隆胚胎在激活过程中染色体数目减半,避免非整倍体胚胎形成,研究四倍体半克隆(TetraploidSemi-cloned,TSC)胚胎的发育和体细胞核的掺入对胚胎发育的影响。结果显示,TSC胚胎的体外发育率显著高于二倍体半克隆胚胎,与正常受精卵及孤雌激活对照无显著性差异,但TSC胚胎的细胞数在桑椹胚和囊胚期比正常二倍体受精胚胎和孤雌激活胚胎少。通过Oct-4染色发现,TSC胚胎囊胚期内细胞团(InnerCellMass,ICM)细胞很少或者没有。移植63个四倍体半克隆胚胎到3只假孕母鼠体内,得到20个胎盘,但没有得到胎儿。组蛋白乙酰化和DNA甲基化检测显示,部分TSC胚胎在囊胚期没有形成正常受精胚胎在ICM和滋养外胚层(Trophectoderm,TE)之间的差异分布。TSC胚胎的基因表达不依赖于细胞分裂次数而依赖于发育时间。虽然TSC胚胎避免了二倍体半克隆胚胎形成非整倍体现象,但由于TSC胚胎没有ICM细胞或ICM细胞很少,所以只能形成胎盘而不能形成胎儿。本实验第一次较为全面地研究了TSC胚胎的发育,同时也为研究体细胞核再程序化、基因打靶技术提供了一种新的途径。     

半抛物量子阱中折射率双峰结构改变的研究

吸收边缘半抛物量子阱折射率的双峰结构的改变作为入射光强度的功能一直被研究,而且已经获得运用密度矩阵和迭代法所推导的关于折射率改变的公式．并呈现了在典型的AIGaAs／GaAs量子阱中所推导的数值结果．结构表明,入射光强度和半抛物量子阱的束缚频率是对折射率双峰结构的最大影响参数．     

基于量子免疫克隆BP算法的软件缺陷预测模型

针对现有的软件缺陷预测模型中所存在的不足,将量子免疫克隆算法和BP神经网络算法结合,应用到软件缺陷预测中,设计了基于量子免疫克隆BP算法的软件缺陷预测模型(SDPM-QICBP).在该模型中,将量子计算引入到传统进化算法中,特别是在计算量子旋转门的角度时,将传统的查表计算方式与Logistic映射公式相结合,设计了新的量子旋转角的计算公式.模型采用量子免疫克隆算法(QIC)对标准BP神经网络的阈值和权值优化改进,并基于相关数据集进行实验分析.仿真实验的结果表明,和标准BP神经网络算法和朴素贝叶斯算法(NB)相比,该模型准确度和精确度均较高,且迭代次数减少.     

基于量子遗传克隆挖掘的Web搜索策略

随着互联网的迅速发展,网络规模不断扩大,信息储量急剧增长,Web搜索引擎技术越来越得到广泛地应用.针对用户越来越难以迅速精确地检索到所需信息的现状,提出一种应用于Web搜索的量子遗传克隆选择算法.该算法通过克隆、高斯变异以及量子交叉等操作对可行解进行搜索,提高了算法的全局寻优能力.通过实验结果分析得出,在Web搜索中该算法比传统的搜索方法具有更明显的优势.     

基于AST的克隆序列与克隆类识别

为了减少代码冗余,改善程序结构,提出一种新的基于抽象语法的代码克隆识别方法,归纳出常见的代码克隆形式并给出相应的重构技术.用二叉树表示源程序的抽象语法(BAST),逐条判断各语句BAST子树的同构性,识别出相似的语句序列作为克隆序列;根据子树同构识别一元克隆类,然后通过克隆类的连接操作,逐步识别二元及任意元数的克隆类.实验分析了多个开源软件,识别出了其中的克隆序列以及克隆类,从中归纳出4种常见的代码克隆,其基本特征分别为:相同的程序点访问同类对象的不同属性、部分变量名不同、针对不同的数据类型实施相同的操作、修改克隆区域外定义的变量,并对这4种代码有效地实施了重构.     

三维参数联合估计的免疫记忆量子克隆算法

针对信号相位匹配奇异值分解(SVDSPM)算法中参数联合估计耗时长的问题,提出了免疫记忆量子克隆算法(IMQCA).该优化算法引入模拟退火机制修正量子旋转门函数的旋转角度值,构建记忆单元保留进化历史最佳抗体,并结合克隆算子加速种群收敛.由SVDSPM平面阵算法构造了IMQCA的目标函数,提出了同时估计信号方位角、俯仰角和频率的SVDSPM联合估计算法.仿真结果表明,IMQCA算法的方位估计精度与传统的SVDSPM算法相当,但计算耗时仅约为后者的10%,且低信噪比下的性能优于MUSIC方法.在-10 dB信噪比下,IMQCA所得方位角、俯仰角和频率的标准差分别比标准遗传算法小6.659°、9.645°和28.634 Hz,比量子免疫克隆算法小0.789°、1.075°和0.864 Hz.     

克隆技术与人类社会的可持续发展

在全面描述克隆技术的基础上，提出了要严格区分“治疗性克隆”和“生殖性克隆”的观点，并从辩证哲学的角度分析了克隆技术的影响，指出只有“治疗性克隆”能促使人类社会的可持续发展，应该将法律、伦理纳入克隆技术的发展框架，促进科技对人类社会的推进作用。     

矮嵩草无性系对不同放牧强度的生长反应

对不同放牧强度下 (放牧强度分别为每公顷 0、2、4、8只二龄藏羊 )高寒草甸矮嵩草无性系分株组成和克隆生长进行了研究。结果表明 :随着放牧强度的增加 ,单位面积 ( 1 0cm2 ×1 0cm2 )矮嵩草无性系、营养和生殖分株种群生物量总体呈减少趋势 ,生殖分蘖中种子数呈增加趋势 ;矮嵩草无性系营养分株生物量所占比例均小于生殖分株 ,分别为 35 66%、35 75 %、38 2 2 %和 40 40 %。营养分株中分蘖数量和生物量随放牧强度的增加呈上升趋势 ,叶片的变化不很明显     

量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

两种典型的量子通信技术

量子通信是量子信息中的一个重要分支．而其中最典型的量子通信技术是量子隐形传态和量子密码通信．文章介绍了量子通信中量子叠加和量子纠缠的概念．并介绍两种量子通信技术的理论框架,同时也涉及了这个领域的实验研究进展．     

量子密码技术

根据海森伯不确定性原理,任何窃听者都不可能窃听量子通信中的信息不被发现.文章对经典密码和量子密码的密钥生成与分发作了分析和介绍.并介绍了当前实验研究的进展.     

杨树根系浸提液对几种农作物种子萌发及幼苗生长的影响

针对林农复合经营系统中杨树根系浸提液对几种农作物种子的萌发及幼苗生长的影响进行了研究。采用不同浓度的南林95杨和NL-80351杨根系浸提液处理几种主要的农作物种子，并进行了发芽试验。结果表明：南林95杨和NL-80351杨根系浸提液对这几种农作物种子的萌发及幼苗生长均具有一定的影响。两种杨树无性系根系浸提液对小麦、油菜、大白菜的种子萌发和幼苗生长有明显的抑制作用，浸提液浓度较高时表现尤其明显，其抑制程度从大至小分别为小麦、油菜、大白菜；相反，两种根系浸提液对棉花的萌发和幼苗生长则有显著的促进作用。其中南林95杨根系浸提液对小麦和油菜萌发及其幼苗生长的抑制作用以及对棉花萌发和高生长的促进作用均强于NL-80351杨的；但对棉花根长生长的促进作用则南林95杨弱于NL-80351杨的；南林95杨根系浸提液对大白菜种子萌发和根长生长的抑制作用强于NL-80351杨的，对其高生长的影响南林95杨主要表现为抑制，NL-80351杨则表现为促进。     

面向远程量子通信的量子中继与量子U盘

量子不可克隆定律赋予了量子通信基于物理学原理的安全性,其代价是长程传输的光子损耗不能使用传统的中继放大器来克服.量子中继及量子U盘是实现远程量子通信的两条可行的技术路线,近期本团队在这两条路线上都取得了显著进展:首次基于吸收型存储器建立多模式量子中继,并将相干光存储时间提升至1 h.本文介绍了量子通信、量子中继及量子U盘的基本原理,在此基础上介绍近期本团队取得的相关成果.     

量子计算及其应用

讨论量子计算机模型及其物理实现方案,量子计算过程,量子计算模型和量子并行算法,分析量子计算的指数级存储容量和指数加速特征,并简述量子计算和量子信息技术在保留通信、密码系统、数据库搜索等重要领域的应用。