经典信息与量子信息

在信息领域中提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面广泛的研究,诞生了一门新的交叉学科——量子信息学。量子信息相对于典信息有其不可估量的优势。人们越来越坚信,量子信息科学为信息科学的发展开创了新的原理和方法,将在21世纪发挥出巨大潜力。     

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.     

基于共词分析的量子信息学前沿热点分析

该文运用文献计量学的共词分析方法对量子信息科学2002—2011年的56072篇SCI论文的关键词进行分析,通过多元统计分析、共词聚类分析、类团粘合力计算和绘制关键词一关键词共现的聚类树形图和核心关键词关联知识图谱,挖掘当前量子信息科学的研究热点,得出量子信息科学目前主要集中在量子密码、量子计算、量子纠缠、量子点、量子阱、半导体量子点、量子阱激光器、量子点激光器、量子信息科学实验技术、制备量子点、量子阱、量子芯片等方面的研究上。     

“量子信息科学”专题序

量子信息是物理学与信息学交叉融合的新兴学科,其研究涉及到物理、计算机、通信、数学等多个学科。量子信息科学与技术有望在运算速度、信息安全、信道容量等方面突破传统信息系统的极限,有重大的科学价值和巨大的应用前景。     

关于杭州开展高新技术“量子IT”研究的建议

随着人类社会对信息需求的日益增加,人们不断地致力于信息技术的进步发展,最终必然导致现有的信息系统功能被开发到极限,因此,信息科学的进一步发展势必要借助于新的原理和方法,于是一门将量子力学应用信息科学的新兴学科——量子信息学应运而生。量子信息学包括量子计算机、量子通讯。这门学科,目前处于原创性研究阶段,近年,量子通讯有重大突破。2004年,中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授等,通过自由空间纠缠光子在穿透等效于整个大气厚的地面大气后仍能保持其纠缠性,并可应用于量子通讯。这一研究成果为实现全球的量子通讯…     

量子传感的导航应用研究现状与展望

量子传感技术以光子、原子等量子系统为介质,利用量子效应可实现突破标准量子极限制约的超高精 度和灵敏度的物理量测量,为基于时空参量测量的传统导航定位授时技术体制的突破带来新的机遇。量子传感改变了导航系统中导航传感器的感知机理,能够实现高精度的时空参量观测,并利用量子系统的非经典特性,实现导航信息的安全可靠传输和探测,提升导航对抗能力。作为量子传感技术的主试验场,量子导航技术方兴未艾,新的导航参量量子传感技术和功能器件不断涌现,量测性能日新月异。在分析了不同量子传感技术和器件物理原理的基础上,探讨了量子导航技术的研究进展与发展方向,并展望了其未来发展趋势和组合导航方式。随着量子传感技术的进步,未来高精度、抗干扰的实用高性能量子导航系统将具有广阔应用前景。??     

量子算法及其在图像处理中的应用

量子计算与量子信息是涉及物理学、计算机科学、数学以及信息科学等多个学科的新兴综合性交叉研究领域,是量子力学理论和经典计算理论完美结合的产物.由于其强大的计算能力及广阔的应用前景,使得其在国际学术界以及政府科研机构中引起巨大的兴趣.在量子计算的研究中,计算性能的优越性主要体现在算法的有效性上.目前为止,被公认的最具代表性的量子算法有Shor的大数质因子分解算法以及Grover提出的数据库搜索量子算法.集合运算是科学技术很多领域的基础,如数据库操作、信号处理、图像压缩等等都可最终归结为对集合的操作.但是对于包含了高维无序向量的集合,要对其进行有效快速的集合运算,在经典电子计算机上是困难的.因此,需要新的原理和新的算法来有效操作集合.量子图像处理(QIP)就是利用量子计算机来处理图像信息从而希望获得比电子计算机更好的处理效果.量子图像处理研究才刚刚起步,在不久的将来可能会成为一个受关注的研究热点.对目前的量子算法研究进展、量子集合运算、量子图像处理以及量子Hopfield神经网络研究作一个综述性论述.     

超导电荷量子比特研究综述

随着量子计算机以及量子算法的提出，人们开始寻找可以实现量子计算机的真实物理体系。超导量子电路以其丰富的可设计性和优良的易集成性成为最有潜力实现量子计算机的人造量子体系。文章介绍了超导电荷量子比特的基本原理、超导电荷量子比特的耦合以及耗散和退相干问题，展望了超导电荷量子比特在量子计算和量子信息科学中的应用前景。     

量子计算和量子信息习题及其解答（第二版）

量子信息和量子计算是近年来发展最快，也是最吸引人的物理学和信息科学的交叉研究领域。利用量子力学纠缠态的非局域特性，实现排序、查找、编码和整数因子分解等传统计算机难于实现的算法，量子计算和量子信息表现了强大的计算能力和异常的信息加工传输能力。人们对该领域进行研究的最终目标是想制造出量子计算机，     

量子信息物理基础研究进展

量子力学与信息论的结合产生了量子信息科学,近来量子信息领域的发展又反过来促进了量子物理的发展.本文综述了近几年量子信息物理基础研的一些进展,包括：量子关联的概念与应用,缠辅助的熵的不确定关系和开放量子系统环境的控制及Non-Markovian性的定量研进展.     

Twenty years of quantum contextuality at USTC

Quantum contextuality is one of the most perplexing and peculiar features of quantum mechanics. Concisely, it refers to the observation that the result of a single measurement in quantum mechanics depends on the set of joint measurements actually performed. The study of contextuality has a long history at the University of Science and Technology of China (USTC). Here we review the theoretical and experimental advances in this direction achieved at USTC over the last twenty years. We start by introducing the renowned simplest proof of state-independent contextuality. We then present several experimental tests of quantum versus noncontextual theories with photons. Finally, we discuss the investigation of the role of contextuality in general quantum information science and its application in quantum computation.     

能量转换量子系统的热力学特性及其研究进展

量子物理是理解微观粒子运动规律的现代物理学理论.它与信息、生命以及化学等学科相互联系日益紧密,引发了许多新技术革命,深刻影响着人类的生活,已成为社会经济发展的原动力之一.当前,量子物理和能源科学结合,正在产生新的学科生长点.本文主要概述多种类型能量转换量子系统的发展;结合国内外的研究现状,系统地阐明如何应用热力学理论研究量子体系的能量操控以及微观器件的优化设计;总结量子热力学循环、能量选择量子电子器件、量子点热管理器件等在理论和实验方面研究的代表性成果和进展;展望量子物理与能源科学交叉领域发展的新方向.     

利用非最大纠缠态的量子信息隐藏方案

为保证信息安全,提出了一种利用非最大纠缠态的量子信息隐藏方案.该方案建立在双粒子量子系统纠缠态的非定域性质的基础上,信息被编码于双粒子系统的整体态,然后,这两个粒子分配给两个人,他们只允许做定域操作而且彼此之间只能交换经典信息.这样,信息就被隐藏起来.相对于使用最大纠缠态的方案,该方案更容易实现.研究结果证明:该方案可以被用于网络上保存秘密信息.     

量子信息革命引领未来科技革命

作为全球瞩目的新兴战略技术焦点,量子信息技术已经在量子计算与量子通信等领域取得了突破性进展。从科学史的角度来看,量子信息革命与发生在20世纪的第1次量子革命在原理和内涵等方面存在着显著区别,对未来的科技发展战略也有着直接影响。梳理了量子纠缠与量子信息技术的演变历程,分析了量子信息技术在科学、技术、哲学等多个层面的革命性特征,总结了量子信息革命对未来科技战略及科学发展模式的意义与启示。     

基于LonWorks现场总线的分布式测温系统

针对目前测温系统缺乏规范性、可靠性较差、难以维护和扩充等问题，基于LonWorks现场总线技术。采用新型单总线数字温度传感器DS18B20提出了一种新型的分布式测温系统。系统由一台上位机和多个智能节点组成。智能节点采用单片机AT89C51为主处理器，神经元芯片TMPN3120为从处理器。用单片机进行温度数据采集，输出数据经神经元芯片和收发器通过LON网络传给上位机．实现了对温度的实时、准确及自动检测。该系统通信质量较高、性能稳定，具有一定的实用价值。     

Impact of Informatics on QIPC

Quantum information processing and communication(QIPC) is an area of science that has two main goals: On one side,it tries to explore(still not well known) potential of quantum phenomena for(efficient and reliable) information processing and(efficient,reliable and secure) communication.On the other side,it tries to use quantum information storing,processing and transmitting paradigms,principles,laws,limitations,concepts,models and tools to get deeper insights into the phenomena of quantum world and to find efficient ways to describe and handle/simulate various complex physical phenomena.In order to do that QIPC has to use concepts,models,theories,methods and tools of both physics and informatics.The main role of physics at that is to discover primitive physical phenomena that can be used to design and maintain complex and reliable information storing,processing and transmitting systems.The main role of informatics is,one one side,to explore,from the information processing and communication point of view,limitations and potentials of the potential quantum information processing and communication technology,and to prepare information processing methods that could utilise potential of quantum information processing and communication technologies.On the other side,the main role of informatics is to guide and support,by theoretical tools and outcomes,physics oriented research in QIPC.The paper is to describe and analyse a variety of ways and potential informatics contributes and should/could contribute to the development of QIPC--see also Gruska(1999,2006,2008).     

基于格密码理论的装备保障信息网络身份认证方案

针对当前装备保障信息网络身份认证方案无法抵抗正在崛起的量子计算机攻击及认证效率较低的问题,基于新的格密码理论,提出了装备保障信息网络在量子计算环境下安全且快速的身份认证方案。该方案采用理想格结构生成方案的主密钥,将装备身份信息输入到原像抽样函数中得出装备身份信息对应的认证密钥,利用无陷门的采样技术产生出装备的认证信息。结果表明：该方案在理想小整数解问题困难性假设的条件下,达到了适应性选择身份和选择消息攻击下的不可伪造性安全;在保证安全的前提下,该方案在达到相同的安全等级水平时在认证速率和验证速率方面均高于传统基于RSA和ECC的认证方案。     

经典Marr-Hildreth边缘检测的量子实现

通过设计高斯滤波和零交叉提取量子线路的方法, 实现量子图像的Marr-Hildreth边缘检测. 该方法中高斯滤波采用量子加法器和量子乘法器实现; 零交叉提取采用量子比较器和辅助模块实现. 理论分析结果表明, 该方法可实现对经典算法的指数级加速, 经典计算机上的仿真结果验证了该方法的有效性.     

外磁场中介观金属环的量子电流和能谱及其量子涨落

针对处于外磁场中的介观金属环系统,假设在电荷空间中具有变换的对称性,通过求解本征值方程给出系统的量子电流、能谱关系;利用最小平移算符的性质等,计算介观金属环中电流和能量的量子涨落.研究介观金属环中量子电流、量子能谱的性质,分析影响量子涨落的因素.结果表明,量子电流、量子能谱不仅与外磁场、介观金属环电参数有关,而且还明显地依赖于电荷的量子化性质.