基于过程神经网络和量子遗传算法的油藏采收率参量逆向求解

对于多输入多输出系统，针对如何根据系统模型和期望输出反求系统输入的问题，提出了一种基于过程神经网络和量子遗传算法相结合的方法，并给出了具体的实现方法。首先根据实际系统的领域知识和学习样本集，建立满足系统实际输入输出映射关系的正向过程神经网络；然后按照系统在过程区间的某一期望输出，用过程神经网络的输出误差构造适应度函数，用量子遗传算法逆向确定系统的过程输入信号，使该输入信号满足已建立的正向过程映射关系，从而完成系统的逆向过程控制。油藏采收率参量的逆向求解结果证明了该方法的有效性。     

量子网络研究进展

量子网络是通过量子节点来产生、处理和存储量子信息，利用飞行比特作为量子信道来传递量子信息的全量子信息处理与传输网络系统．量子网络不仅是实现长距离、网络式量子通信的基础，还可以实现可扩展的分布式量子计算机，并可应用于凝聚态多体系统的量子演化模拟．因此，量子网络是以量子通信、量子计算和量子模拟为中心的量子调控研究的核心课题．目前，选择合适的物理载体作为量子节点以及合适的相互作用形式以实现光子与光子、光子与量子节点以及不同量子节点间的相互作用是量子网络研究的重要课题．冷原子系综以及腔量子电动力学系统是实现量子节点的典型代表．文章将结合本实验室的研究来综述量子网络在以上2个物理系统中近期的部分研究进展，并在文末对量子网络的发展做一定展望.     

海森堡自旋链中纠缠的双向传输

提出了一种利用开放海森堡铁磁自旋链为信道双向传输量子纠缠的方案．通过对量子信道施加静态磁场．可以实现自旋链两端纠缠的周期性交换．经过一个交换周期的时间演化后,原本属于孤立量子比特和自旋链某一末端粒子之间的纠缠会转换成该量子比特和自旋链另一末端粒子之间的纠缠．分析了交换行为和自旋链长度、磁场、耦合强度、各向异性常数之间的关系．并讨论了由4个粒子构成的简单系统中类似的纠缠交换行为。     

中国科技大学建造量子保密通信系统

中国科技大学量子信息重点实验室的科学家日前在该校成功铺设一条总长为3．2公里的“特殊光缆”——一套基于量子密码的保密通信系统。该系统可以进行本和实时动态图像的传输，刷新率达到20帧／秒，满足了网上保密视频会议的要求。     

高维集成光量子技术

光量子系统在量子技术中的作用至关重要，伴随光子集成技术的发展，光量子集成被认为是推进量子信息技术的重要途径.同时，量子纠缠是量子信息处理中重要的物理资源，其中高维纠缠的量子系统与二维系统比较，具有更为独特的优势.然而，随着维度的增加，高维量子纠缠态的产生和操控也面临挑战.综述近年来高维集成量子技术的相关研究，先回顾不同自由度片上高维纠缠态制备方案，再从量子光源、可重构量子调控、前沿量子信息应用等三个方面分别进行分析和总结.在量子光源方面，重点对产生非线性效应、光源结构和产生纠缠方式进行说明，并对其适用性和优势进行分析；在可重构量子调控中，针对基本操控单元、通用操控线路和结构改进三个方面进行综述，阐述面临的困难和目前的解决思路；最后，对集成高维光量子纠缠态在各个领域的应用场景进行归纳，并对未来的发展做出展望.     

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。     

量子随机过程和非交换几何

随机过程的经典理论在经典力学中有重要的应用，如量子随机过程可以用来充当不可逆量子系统动力学模型，非交换即量子几何为量子随机结构的研究提供了框架。本书首先揭示了这两种数学过程之间的联系，把半群和完伞正性结合起来产生量子动力半群（QDS），将量子动力半群（QDS）与量子随机微分方程联系起来形成Evans-Hudson伸缩理论，进而将其推广到有界和无界系数情形。     

量子常循环码的构造研究

量子纠错码是实现量子通信和量子计算的有效编码方案，如何构造高性能的量子纠错码是量子纠错理论最基本的研究课题之一.量子常循环码具有良好的代数结构，可以通过量子线性移位寄存器进行编译，在未来量子通信系统中有着广泛的应用前景.本综述将介绍量子常循环码的构造方法，揭示经典常循环码与量子纠错码之间的联系，阐述经典常循环码在量子MDS码和纠缠辅助量子MDS码中的应用.     

量子点

本书为新加坡世界科技出版公司出版的《电子学和系统学》丛书的第25卷，从量子点理论和技术方面介绍和论述了量子点系统的多方面重要内容，如量子点的能量状态，量子点的自系集和自成序，一些量子点的生长、结构和光学性质，量子点激光器等。     

一维XXZ环形自旋链中的量子关联

研究了系统尺度L=8的一维XXZ环形自旋链中的两体和多体量子纠缠以及两体量子失协，在这个过程中，充分考虑了温度和粒子间隔对纠缠和量子失谐的影响．结果发现，同种情况下，三体和四体纠缠比两体的更加“强壮”，且在低温条件下，利用多体纠缠可以探测到系统发生量子相变的临界点．与纠缠相比，量子失谐可以在较高温度下存在，且在相变点处总是表现出尖峰行为，这使得量子失谐在探测相变点方面更具优越性．     

融合量子密钥的内网文件加密系统

随着量子计算技术快速发展，基于计算复杂性的加密技术正面临着巨大的威胁，单一的防火墙技术无法完全阻止黑客的侵入和发自内网的攻击。采用防火墙与量子保密通信技术相结合的策略，能够有效解决上述问题。文中设计了一种基于量子密钥的局域网内文件安全系统，使用量子密钥并结合"一次一密"的方式对局域网内部隐私文件进行加密，能够有效防范文件失窃带来的损失。系统包括2个部分：以文件处理单元为核心的客户端软件，以加/解密信息管理模块为核心部件的服务器。为了增加密文的复杂性、密钥的存储安全性、计算可行性，提出了密文混合拼接、弱口令错位置乱、密钥智能匹配3种密钥处理方法，有效提高了系统的整体安全性。经系统功能测试与网络仿真分析，验证了系统的有效性、安全性及可行性。     

关于量子算法理论

本文讨论在量子计算机上进行量子计算的方法。重点讨论Shor的量子因子分解方法。经典的大数因子分解对所有的现行计算机而言是难解的。现在通用的公共加密系统正是利用这一困难作为加密的基础。但是，在量子计算机上进行的Shor量子算法，使大数因子分解不再是难解的而是有效的，因而可能对现在通用的公共加密系统形成挑战。本文介绍在量子计算机上进行的Shor量子算法，即利用量子态的相干叠加和纠缠特性以及量子逻辑门实现量子计算的方法：并着重从理论原理和实验实现这两方面说明利用余因子函数和分立福里叶变换使这种量子算法对因子分解是有效的。     

基于随机梯度下降算法实现对环上量子游走的动态完全控制

寻找如何实现幺正量子操作是量子计算领域的基本问题，主要研究通过环上的离散时间量子游走实现任意幺正量子操作的可能.首先推广引入了特殊的环上的离散时间量子游走模型，并对模型实现任意量子操作的有效性进行了探讨.对于两量子比特的量子系统，给出了通用量子门集合与量子傅里叶变换的构造解.由于高维情况构造解较难精确给出，引入机器学习中常用的随机梯度下降算法，得以在高维系统近似实现所需要的幺正量子操作.此外，如对算法进行进一步微调，可以在位置空间上的实现任意的幺正量子操作以及两结果半正定算子测量.在高维情况下，这意味着通过控制两能级的硬币系统即可控制位置空间上大型系统，从而实现小系统对大系统的间接完全控制.这些任务的完成表明，基于随机梯度下降算法可以实现对整个环上量子游走过程的动态完全控制.     

基于概率信道的远程制备三比特态方案与实验研究

量子通信是一项涉及量子力学和物质量子特性的新型通信技术,具有高效性和在理论上的无条件安全性等特性,使其在电子通信、金融安全和军事工业等领域有着广泛的应用前景。为了从实践应用的角度讨论量子通信,本文讨论基于Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)概率信道的远程制备三比特量子态的方案并以单量子比特为例,通过IBM量子实验平台进行量子系统隐形传态实验,验证该系统的保真度为0.819。远程利用量子计算机进行线路模拟仿真的实验,为今后进一步理论和实践研究做好铺垫。     

原子和光模场间量子纠缠探讨

量子纠缠是量子力学的奇妙特性之一，是存在于多体系复合量子系统中的一种奇特现象．本文应用negativity纠缠度量标准，考察了双原子与双模光场相互作用系统中，原子间纠缠和光场模间纠缠随时问的演化规律，发现它们在时间演化过程中可以相互转换．     

信息

<正>超导量子计算机有了首个光电开关量子比特是未来量子计算机的基本构建单位,主要用来存储量子信息。量子数据传输总线(量子客车)使得量子比特可以一个一个连接起来,从而实现信息传递。量子总线由空腔(cavity)组成,其可让单个微波光量子伪装成标准波,还能在短时间内储存量子位。某量子位中的信息被编码后,在转移到另一量子位前可在空腔中储存10纳秒。最近美国国家标准技术研究院(NIST)的科学家首次为由量子比特和量子传输总     

原子与双光场耦合系统量子信息保真度研究

讨论了在相位阻尼作用下，一个二能级原子与两个不同光场相互作用时系统的量子信息保真度随时间演化的过程，并对一个任意纯态量子比特通过光场与二能级原子耦合系统进行量子传输的保真度进行了研究，分析了系统作为传输信道对信息的支持程度（即系统的传真度）；着重讨论了相位阻尼和失谐对量子传输保真度的影响，并且获得了通过该信道进行传输的最大保真度。     

量子统计力学演化算法

将进化理论和量子统计力学理论相结合, 提出一种新的量子统计力学演化算法. 将整个遗传系统作为一个量子统计系统, 并借鉴量子信息论中量子比特的叠加性, 采用量子编码表征染色体, 使系统中的量子能够表示多种线性叠加状态. 算法类比量子统计力学中的相关概念, 定义了量子系统的能量和熵, 并利用量子系统中能量和熵竞争的模式系统地协调进化理论中选择压力和种群多样性间的冲突, 使算法在提高选择压力和维持种群多样性之间保持了适当的平衡, 可以快速的收敛到全局最优解. 实验结果表明, 该算法有较高的执行效率和求解能力.     

NDQJava语言处理系统量子汇编及解释程序

量子计算被认为是有可能超越经典计算的一种新型计算模型,目前国内外已有大量相关实验和理论工作围绕量子计算及量子计算机而展开.南京大学计算机系量子计算和量子信息研究小组在量子计算领域中的量子程序设计语言方向上开展了一些工作,设计了一种量子程序设计语言NDQJava并在经典计算机上对其处理系统加以模拟实现.为了更好地描述量子计算的逻辑流程并和物理模型相对应,在NDQJava处理系统的设计和实现过程中定义了量子汇编及机器语言.量子汇编语言作为高级量子程序设计语言和量子器件之间的接口语言,其设计必须考虑完备、简明、易用三方面的因素.为了模拟实现NDQJava处理系统亦定义了量子机器语言并通过软件解释执行.文中在定义了量子汇编及机器语言后着重描述了NDQJava处理系统中汇编及解释程序的设计思想与实现方法,对其中的若干关键问题给出了相应图表及源程序片段加以阐明.     

量子相干性解除及其熵增效应的环境动力学模型

提出五个环境作用导致量子系统相干性解除及其熵增效应的量子动力学模型。这个模型具有一定的普适性，它表明，当系统耦合于适当的环境，Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程支配的动力学演化在宏观极限下将自动实现量子相干性解除和系统熵的增加。伴随着熵由零增加到最大，量子系统将由完全相干的纯态，经历相干性部分解除的中间混合态，最后变为相干性解除的最大混合态。