一种可用输电能力量子粒子群优化算法

以量子行为与粒子群优化相融合的量子粒子群算法解决可用输电能力计算的优化问题.利用Matlab软件平台,以IEEE-30节点标准系统为算例进行仿真计算,比较本算法与传统粒子群算法的仿真结果,分析两种算法的寻优性能和收敛速度.仿真结果验证了量子粒子群算法解决可用输电能力优化问题的有效性.     

非绝热和乐量子计算新进展

量子计算是基于量子力学规律调控量子信息单元进行计算的一种新型计算模型.众所周知,对噪声不敏感的高保真度量子逻辑门是实现大规模量子计算的关键.几何量子计算是利用几何相位来实现量子逻辑门操作的量子计算策略,其特点是利用几何相位的整体性质避免某些局域噪声对量子操作的影响,从而实现高保真度的量子逻辑门.因此,基于几何相位的量子操控是量子信息处理领域中非常重要的研究课题.该文以基于非阿贝尔几何相位的和乐量子计算为例,介绍非绝热和乐量子计算方案的新进展.     

基于BDD的Grover算法仿真

为了解决仿真量子计算过程中复杂性随量子比特数的增加呈指数级递增的问题,采用二项决策图(BDD)表示矩阵算子仿真Grover提出的量子搜索算法.BDD利用矩阵算子在量子计算过程中呈现出的结构化特性,可以高效地压缩存储空间并实现在压缩数据结构上直接进行矩阵的各种运算.利用改进的BDD实现了仿真过程需要的各种矩阵运算,用C++编写的程序对Grover算法的实例进行仿真,最后从多个角度对违反直观的实验结果进行了分析,阐述了量子算法的内在并行性.     

大数据与量子计算

大数据技术的迅猛发展对计算效率提出了更高的要求.由于量子系统的独特性质,量子计算具有经典计算不具有的量子超并行计算能力,能够对某些重要的经典算法进行加速.人们发现,除了大数分解算法,量子计算的更多用途是对量子体系的仿真计算和在数据分析领域的应用.近年来,大数据和量子计算开始融合.虽然实际使用的量子计算机尚未建成,量子计算在大数据的应用在理论上已经取得了一些重要的进展.实验上也有了一些发展.本文首先介绍量子计算的基本原理和Grover量子算法.随后以量子机器学习作为切入点,介绍了量子计算在数据挖掘领域的应用.     

量子隐形传态的研究进展

量子隐形传态是量子信息理论的重要组成部分,也是量子计算的基础.文章中简单介绍了量子隐形传态的基本原理、理论和实验方案以及现阶段研究的最新进展,并且提出了进一步研究所需要解决的重要课题.     

量子通信的今生与未来

随着现代计算机计算能力的快速发展,目前常用的密码体制已无法满足对信息保密的需求,而量子通信的出现解决了这一问题.量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式.量子通讯是近20年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域.与传统的通信方式相比,量子通信具有容量大、速度快和保密性好等特点,量子通信的传输速度比光速高4个数量级,且基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听、计算、破解的绝对安全性保证,原则上实现了不可被破译的完美通信.     

量子遗传算法在目标分配上的应用

量子遗传算法是量子计算和遗传算法相结合的产物,量子遗传算法将量子比特和量子门表示引入到遗传算法中,具有比遗传算法更好的搜索效率和收敛性.目标分配问题是一种典型的NP难问题,传统的方法在求解此问题时很容易陷入局部最优.本文利用量子遗传算有效地解决了目标分配最优化的问题,数值模拟表明量子遗传算法在该类问题中具有效性和可行性.     

一个基于ISIS问题签名方案的分析与改进

量子计算具有强大的计算能力.利用量子计算,一些传统的数学困难问题可以被解决,例如:基于大整数因子分解问题、离散对数问题等.2017年,Gupta提出了一个基于格的签名方案,在基于格理论的SIS问题和I-SIS问题困难性假设前提下,称提出的签名方案是不可伪造的.笔者对Gupta的方案进行了研究,指出在适应性选择消息攻击下...     

量子点Kondo单态相移测量退相干效应

对于QPC实验中量子点Kondo单态的退相干强度,实验测最比理论预测大30倍的谜团至今尚未解决.本文利用格林函数方法,计算了QPC实验装置中量子点的输运特性,计算结果表明相移测量有可能是该谜团的原因之一.     

安徽科技大事记(2021年第二季度)

四月 2日 本源量子与晶合集成共建量子计算芯片联合实验室.合肥本源量子计算科技有限责任公司和合肥晶合集成电路股份有限公司共建量子计算芯片联合实验室签约仪式在合肥举行.本源量子、晶合集成分别是量子计算、驱动芯片代工领域的龙头企业,双方合作是充分发挥量子计算和晶圆制造技术优势、共建创新联合体的一次探索,为新一代信息技术产业生态构建提供了新路径.双方共建安徽省首个量子计算芯片领域联合实验室,将在极低温集成电路领域进行工艺合作开发以及工程流片验证,实现从芯片设计到封装测试全链条开发.联合实验室建设,将对量子计算芯片集成化发展、填补国内制造空白、加快应用落地起到重要推动作用.     

基于量子算法的电力系统潮流计算

潮流计算是各种电力系统计算的核心基础.求解节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵是电力系统潮流计算中非常重要的一步.当电力系统规模非常大时,使用经典算法来求解需要大量计算.为了解决这一计算难题,将量子计算引入到传统的电力系统分析计算中,通过对节点电压方程的转化及矩阵分块等一系列操作,利用HHL算法和量子迭代算法求解节点电压矩阵方程,然后得到节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵.与已有的经典方法相比,量子算法使电力系统潮流计算的复杂度达到了指数级别的降低.     

量子Fourier变换在实现Deutsch-Jozsa算法中的应用

提出利用量子Fourier变换解决Deutsch-Jozsa算法问题的观点.结合量子Fourier变换和Deutsch-Jozsa算法的量子电路,找到一种利用量子Fourier变换解决Deutsch-Jozsa算法新的量子电路,并考察该量子电路中各个线路的量子状态,结合算法对该量子线路的状态进行研究.结果表明:利用量子Fourier变换解决Deutsch问题,能够有效地提高运算速度,节省运算时间.     

求解旅行商问题的混合量子算法

提出了求解旅行商问题的混合量子算法(HQA).HQA以量子计算为基础,设计了移位解码,解决了构造路径难的问题.并采用微粒群算法的进化模式和跟踪保优模式,构造了动态惯性权重使量子角更新、更有效,增加了局部优化进行精细搜索.对多个算例的测试结果表明,HQA具备了求解旅行商问题的能力.     

光子晶体的透射特性

首先, 用光的量子波动理论给出一维光子晶体的量子传输矩阵、 量子色散关系、 量子透射率和反射率; 其次, 通过数值计算分别给出一维光子晶体的量子色散关系、 量子透射率和反射率曲线, 并与经典的色散关系、 透射率和反射率进行比较. 结果表明, 其计算结果一致. 该方法可用于进一步研究光子晶体的量子Zak相、 量子陈数和量子边缘态等量子拓扑性质.     

光子晶体的透射特性

首先, 用光的量子波动理论给出一维光子晶体的量子传输矩阵、 量子色散关系、 量子透射率和反射率; 其次, 通过数值计算分别给出一维光子晶体的量子色散关系、 量子透射率和反射率曲线, 并与经典的色散关系、 透射率和反射率进行比较. 结果表明, 其计算结果一致. 该方法可用于进一步研究光子晶体的量子Zak相、 量子陈数和量子边缘态等量子拓扑性质.     

量子BP神经元及其在含噪字母识别中的应用研究

量子神经计算是传统神经计算与量子计算相结合的产物,它将成为新的信息处理技术之一.文中以相移门和受控非门作为基本的计算单元,借助复数BP学习算法,构造出量子神经元模型,通过数值计算给出了该量子神经元的收敛特性曲线.在此模型基础上,构造出一个三层量子神经网络,应用于含噪字母识别.数值计算结果表明,量子神经网络在噪声均方差小于0.35之前能完全地对含噪英文字母进行识别,容错能力比传统神经网络有明显增强.     

基于随机顺序重排的单服务器盲量子计算模型

在现有的单服务器盲量子计算模型中,通常客户必须具备诸如制备或测量单量子比特态的能力.不同于现有的单服务器盲量子计算模型,本文将随机顺序重排技术应用于单服务器盲量子计算.通过对服务器制备分发的Bell态粒子序列进行随机顺序重排操作,客户保留了其输入、输出和算法对服务器的盲性.此外,客户不需要具备任何量子计算能力,只需具备重排粒子顺序的能力.     

面向分布式量子网络的匿名盲量子计算协议

量子网络安全旨在研究分布式量子网络中通信和计算的安全性.本文研究了量子计算任务中的两个安全问题,即隐私性和匿名性.为此,本文提出了一种新的单服务器多用户匿名盲量子计算协议,利用在服务器和用户之间生成的匿名纠缠作为量子资源用于实现盲量子计算任务.匿名性、盲性和安全性分析表明所提出的协议在实现盲量子计算的同时保证了用户身份的保密.和现有的盲量子计算协议相比,本协议为盲量子计算增加额外的安全保障,也为其他匿名量子密码协议的设计提供了新思路.     

有限大小量子Dicke-Stark模型的动力学性质

利用相干态的超完备性,可以有效解决光子数空间的截断问题,在有限的相干态空间中即可得到精确的计算结果.本文在相干态空间中计算了Dicke-Stark模型的数值精确解,继而讨论了该模型的量子相变和时间演化动力学.通过计算Dicke-Stark模型基态的平均光子数和平均角动量,发现了量子相变现象,量子相变临界点会随非线性Stark作用发生移动.计算得到Dicke-Stark模型平均光子数和平均角动量随耦合强度和时间演化的相图,有助于了解有限大小Dicke-Stark模型的动力学性质.     

量子相空间表象下的含时微扰理论

在Torres-Vega和Frederick(简称T-F)量子相空间的理论框架下,研究量子相空间表象下的量子跃迁问题.建立了T-F量子相空间表象下的含时微扰理论的基本公式,使之能符合相空间表象下的理论计算.以在含时外电场作用下的一维谐振子的跃迁为例进行了理论计算.结果表明:由该公式得到的计算结果是正确的,并对利用该计算结果做出的谐振子的第一激发态受微扰后的相空间中的几率密度分布图进行了讨论.