量子计算中旋转算子的相关性质

讨论了一些特殊量子门和旋转算子的关系。研究了T门和Hadamard门与Bloch球上的关于坐标轴的旋转算子之间的关系;得到了Hadamard门和相位门与一般旋转算子的关系;给出了任意单量子比特上酉算子关于旋转算子的一个分解形式,并给出了Hadamard门的一个漂亮的分解形式。     

完全图上结构异常的搜索算法——融入量子计算思维的经典算法探讨

采用量子计算思维探索新的图结构搜索方法,提出了一种基于散射量子行走的完全图上结构异常的搜索算法.在N个顶点的完全图上外接一个悬挂点,既破坏了完全图的对称性,也预示着图的拓扑结构将发生变化.首先给出完全图上散射量子行走酉算子U的解析刻画,将行走的Hilbert空间投影到低维不变子空间S,并给出酉算子U在空间S中的作用US的形式;然后将完全图中所有状态的均匀叠加态选择为行走的初态,借用微扰理论求出酉算子US的本征值和特征向量,通过数学解析计算出行走的终态(悬挂点);最后分析算法的时间复杂度和成功概率.算法分析及Matlab仿真结果表明,利用散射量子行走可以在O(N~(1/2))步内以接近于1的概率找到异常位置,而经典算法中使用邻接矩阵查找该异常点的时间复杂度为O(N),因此相对特定问题和特定的经典算法,使用散射量子行走搜索算法可以实现二次加速.     

组合网络的最小项矢量法故障诊断

本文从布尔函数的积之和范式以及积之和范式的运算特点出发导出了一般布尔函数间的数值运算——布尔函数的最小项矢量运算,进而提出了最小项矢量代数的概念.作为这个代数系统的一个应用,着重介绍了最小项矢量法诊断组合网络的一般技术,这个方法作为探讨故障诊断算法数值化是一个尝试,同时它又为经典布尔差分法的计算机计算找到了一条可行的新途径.     

量子K-近邻算法

为了提高经典K-近邻算法的效率,引入量子计算理论,将Grover算法中的Oracle算子以及相位估计算法嵌入经典K-近邻算法,提出一种量子K-近邻算法.该算法首先将样本点和待分类点的向量信息制备成量子叠加态,采用可逆的量子控制交换门并行计算待分类点和样本点的相似度,然后利用相位估计算法将相似度信息存储到量子比特中,最后使用Grover算法一次性搜索出最相似的k个点.对嵌入的量子计算部分的理论分析结果表明,量子K-近邻算法可以明显降低经典计算复杂度,且提出的算法在已有算法计算复杂度O(RkM)的基础上,再次带来了k值的二次加速O(RkM),其中R为Oracle算子的执行次数,M为样本全局个数.     

分块对称r循环算子的范数不等式

循环(块循环)算子是一类重要的算子,在量子计算、时间序列分析、压缩感知等科学与工程计算中有着广泛的应用。分块对称r循环(r反循环)算子的生成方式可以看作是将循环算子的生成方式取对称,并将副对角线以下的元素添加参数r或-r,r0。基于降阶思想,利用分块对称r循环矩阵的对角化性质和酉不变(弱酉不变)范数的性质,给出了分块对称r循环算子和分块对称r反循环算子由子块导出的算子范数和Schatten p–范数不等式和等式结果。     

基于择多门的QCA自动逻辑综合

为了实现三输入布尔函数的自动综合,文章提出了卡诺图八位二进制表达式的概念。对于任意3-feasible布尔函数,它的卡诺图八位二进制表达式范围为00000000-11111111(0～255),以量子元胞自动机(quantum cellular automata,QCA)中的择多门为基础,将40个基本函数按照M(M1,M2,M3)的规则充分搭配,得到的结果范围为0～255,即实现了任意3-feasible布尔函数逻辑功能。输入目标函数F,按照择多门最少、反相器最少、门输入最少的原则编程筛选出能实现F逻辑功能的最优M (M1,M2,M3)组合。仿真结果表明,对于任意的3-feasible函数,最后都可以用不超过4个择多门、2级逻辑层的择多逻辑表达式表示,从而实现了三输入的自动逻辑综合,方便QCA电路的搭建。     

求解非线性方程组的一种新方法及应用

针对非线性方程组求解问题提出一种变异量子粒子群算法,该算法首先把非线性方程组的求解转化为约束优化问题,然后根据可行性规则,引入约束违反度函数,结合变异算子,不断地寻找更优可行解,逐渐达到搜索全局最优解。数值实验表明,所设计变异量子粒子群算法是可行的、有效的,是求解非线性组的一种成功算法。     

基于固态自旋体系的高保真度量子逻辑门的实验研究

量子计算利用量子力学的原理,能够有效处理很多经典计算难以解决的问题,比如大数因子分解.在实现量子信息处理和控制的过程中量子系统总是会受到退相干的影响,这种退相干是由量子系统与外界环境的相互作用造成的.因此实现可以抑制退相干的高保真度量子逻辑门在量子计算研究中具有重要意义.本文首先介绍了实现量子计算对物理系统的要求,然后基于金刚石NV色心体系,讨论实现了动力学纠错门、高保真度的普适量子逻辑门以及时间最优的普适量子逻辑门的几个实验工作,最后给出总结.     

结合代数Operad的截面理想

结合代数Operad的理想和多项式恒等代数类有着紧密的联系,其中确定其理想的生成元对于多项式恒等代数的研究有着十分重要的意义.截面理想是结合代数Operad的一类非常重要的理想,而一般的Operad的截面理想的生成元很难计算.通过2-酉Operad的收缩算子和扩张算子构造了新的算子,从而建立了结合代数Operad的不同...     

半亚正常算子的函数模型

夏道行教授于[1]中引入了半亚正常算子T=VP,它满足p-VPV~*=R~2≥0。这儿T=VP是T的极分解.易知这时V总可以延拓为上的等距算子.[1]在V为酉算子的假设下给出了T的函数模型.本文对V为一般的等距算子情况给出T类似的函数模型. 文[2]对等距算子的结构给出了Wold分解,即每个等距算子V可以直和分解为一个酉算子u和一个单向平移算子S.相对于这个分解,T有表示     

基于纠缠交换的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的效率,提出了一种基于纠缠交换的密钥分配方案。该方案无需交换经典信息且不要进行任何酉操作,通信双方通过纠缠交换并利用贝尔测量即可生成密钥;除去少量用于检测量子信道安全的量子位,其余量子位都可以用来生成密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成密钥的两个比特位。利用Stinespring Dilation定理证明了该方案的安全性并给出了效率分析。     

形式布尔算子的命题逻辑

在定量的意义下使模糊命题演算完全包容经典命题逻辑是不可能的。布尔算子命题逻辑用算子和算子的演算定性地描述和处理模糊命题的不确定性，将经典命题逻辑作为其特例。在布尔算子命题逻辑中给出了其公理系统和求公式恒真水平的机械推导算法。     

量子乘法器的设计及其实现方法

乘法器在数字信号处理和数字通信领域应用广泛,如何实现快速高效的乘法器关系着整个系统的运算速度。提出了一种新颖的量子乘法器设计方法,利用量子门设计一位量子全加器,并将n个一位量子全加器叠加在一起设计n位量子全加器,实现2个n位二进制数的加和;再利用2个控制非门设计置零电路,并使用置零电路设计量子右移算子;对二进制数乘法步骤进行改进,利用量子全加器和量子右移算子设计量子乘法器,同时设计实现此乘法器的量子线路。时间复杂度分析结果表明,本方法与目前最高效的量子乘法器具有相同的时间复杂度,并具有更简洁的实现方法。     

酉群上的Vallee-Poussin算子

本文讨论了酉群上的Vall(?)e-Poussin算子,给出了这种类型的算子对于酉群上H~α类函数的逼近偏差以及对于酉群上连续函数类的逼近阶与逼近常数的上界估计,此外本文还讨论了这种算子对于可微函数的逼近问题以及二阶酉群上的饱和阶等等。     

三角形域上的光滑插值

本文提出了一个在三角形域上的有理布尔和插值的新方法,此方法的特点是所构造的插值函数结构简单,多项式准确集较高。时于C'类插值,插值函数的多项式准确集包括所有五次或小于五次的多项式。对于插值函数本文还给出了误差估计。     

函数空间上Toeplitz算子的酉等价性

讨论Bergman空间和Dirichlet空间上Toeplitz算子的酉等价性,认为在这两类空间上,Toeplitz算子的酉等价问题比经典的Hardy空间情形复杂。     

关于完全非酉压缩算子的函数模型

1.设■是希尔伯特空间,T是由■到■中的线性有界算子。又设T是压缩的,即||T||≤1。近年来,B.Sz-Nazy等人系统地研究了T的酉扩张(dilatation unitaire),经过较长的准备工作,他们给出了当T是完全非酉算子(定义见§2)时的函数模型。即是说,通过一个酉算子V把■映照成函数空间■,而使得VT~*V~(-V)成为■中的推移算子(见[4]或本文的§3中定理)。但他们未给出V的具体形式。我们在这篇短文中,完全避免T的酉扩张而是用较直接,较简单的方法给出V的形式,这也就给出函数模型的另一证明,为了阅读方便起见,本文中的陈述不依赖于B.SZ-Nagy等人论文中的知识。我们先叙述一些概念和预备知识。     

量子信息论及其哲学思考

量子信息论是经典信息论与量子力学相结合的新兴交叉学科 ,它是一门用量子力学的世界观来重新构建信息理论的科学。如今 ,量子信息论已经成为一门独立的学科 ,并且在许多方面已显示了它超越经典信息论的地方。这一点可以体现在量子信息领域的两位权威Bennett和DiVincenzo最近在《自然》杂志上对量子信息所做的总结性评价上 :从经典信息到量子信息的推广 ,就像从实数到复数的推广一样。[1]一、量子信息的实质与表征经典信息是以比特作为信息单元。从物理角度讲 ,比特是两态系统 ,它可以制备为两个可识别状态中的一个 ,如是或非、真或假、0…     

单纯形上修正Bernstein算子的逼近性质

对高维单纯形上的Bernstein多项式进行了变形，通过减少多项式的项数以获得更好的计算效果，从而得到了两个修正Bernstein算子的模型，并且定义了新的函数类．文中利用函数构造法、不等式的缩放和单纯形上Bernstein算子的性质，研究了修正算子在一定条件下的收敛性和保证收敛的最小项数，同时给出了算子不收敛的范围．     

一种基于多项式插值改进的亚像素细分算法

介绍了一种基于多项式插值法的改进的亚像素细分算法及相应计算模板和公式，并对算法的误差进行了分析。本算法应用在经典Sobel算子基础上构造出的方向模板，对灰度图像进行处理，得到梯度图像，然后在梯度图像上沿目标边缘的梯度方向进行多项式插值法亚像素细分计算，对目标边缘进行亚像素精确定位。实例说明本算法是可行的。