基于量子理论的信号处理研究进展

量子理论是20世纪物理学取得的重大进展之一。近年来,量子理论和信息科学相结合产生了量子通信、量子计算等交叉学科。本文从信号处理的角度出发,介绍基于量子理论的信号、图像处理研究进展。首先介绍了有关量子理论的基础知识,然后分别介绍了量子信号处理、量子神经网络及量子图像处理三个方面的内容,并简述了量子理论在信号处理领域的发展前景。     

高温RF SQUID磁力仪射频振荡器

为了提高高温射频超导量子干涉器(RF SQUID:Radio-Frequency Superconducting Quantum Interference Device)磁力仪的磁场灵敏度和稳定性,设计了提供超导量子干涉器谐振回路偏置信号的射频振荡器。该振荡器采用频率连续可调的压控振荡器作为信号源,结合射频信号衰减电路产生SQUID器件所需功率的振荡信号。实验结果表明,该振荡器能产生549.75～947 MHz连续可调的射频信号,信号功率最低可达-98.97 dBm,满足SQUID器件的工作要求。     

锕系元素基态与激发态性质的量子拓扑化学

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上,将拓扑理论和量子化学方法相结合,引入价电子的主量子数、角量子数、自旋磁量子数以及价电子的轨道能量等结构参数,得到一个新的量子拓扑指数Ym.利用线性回归方法分别建立了锕系元素16种基态与激发态性质的定量结构-性质关系（QSPR）模型,采用留一法和Jackknife检验相结合的方法,对定量结构-性质相关模型的稳定性和预测能力进行检验.研究结果表明,用新的量子拓扑指数Ym能较好地表征锕系元素的分子结构信息,且所建模型具有良好的稳定性和预测能力.     

基于紧束缚环模型的分数恢复现象研究

探讨了一维均匀紧束缚环模型中高斯波包的时间演化规律.应用解析及数值方法,研究了量子态在该系统中的演化过程,得出分数恢复现象的特征,即在某些时刻量子态表现为若干不同空间位置的子波包叠加,且这些子波包与初始波包具有相同的形状.此外,还从保真度的角度验证了分数恢复现象,并讨论了分数恢复现象在量子信息领域的应用.     

GaN球形量子点中类氢杂质态的二次斯塔克效应

在有效质量近似下,利用微扰-变分法研究了GaN球形量子点中类氢杂质态的二次斯塔克效应.计算了杂质态结合能随量子点半径和外加电场强度的变化关系.数值结果表明,随量子点尺寸和外加电场强度的增加,基态能和结合能均单调降低.此外,随着量子点半径的增大,斯塔克效应变得越来越明显.结果还表明在同一外电场下,球形量子点中杂质态的斯塔克能移较无杂质时导带电子的斯塔克能移小.     

量子可逆电路综合的启发式快速匹配算法

提出了基于Reed-Muller展开式,使用CNT量子门库,以量子门表达式为启发式规则进行前向模式匹配的量子可逆逻辑电路快速综合算法.与通常所用的穷尽搜索算法相比,该算法利用量子门表达式作为启发式规则进行匹配代换,避免盲目匹配,有效降低了匹配复杂度,减少匹配代换的数量.同时该算法不会出现穷尽搜索中因不能找到有效解而进行回溯的现象,能以较小的时间空间复杂度生成最优或近似最优的量子可逆电路,特别在多量子可逆逻辑电路综合上,能够表现出更好的性能.     

量子神经网络动力学及其在信息安全中的应用

提出了二阶Hopfield神经元及其量子动力学模型，讨论了它的粒子数图像，计算了真空量子涨落幅度值。这个幅度值是设计量子神经电子器件，井基于量子神经网络器件进行量子神经计算、量子神经信息存储与提取的物理限制。文章还进一步讨论了量子神经网络器件在信息安全中的应用。     

超弦理论及其进展

综述了超弦/M理论的意义、重要性及其发展过程中的两次革命以及已经取得的成绩, 评述了该领域目前的研究现状和发展趋势, 探讨了该理论的研究如何帮助我们认识和理解一个量子引力理论以及包括引力在内的相互作用统一理论所需要满足的要求和条件. 该理论的研究也在一定程度上揭示了时空的本质和模糊性、相互作用的本质和模糊性, 以及在考虑非微扰效应下经典和量子之间存在的可能模糊性, 由此为该理论的进一步研究和完善给予启示.     

基于靶向多肽的量子点探针用于结肠癌肿瘤组织识别

多肽标记的量子点已经被广泛应用于肿瘤细胞成像, 特别是靶向多肽标记的量子点能够特异性地标记细胞从而识别肿瘤. 然而到目前为止, 还没有靶向多肽标记的量子点用于结肠癌肿瘤组织成像. 本文合成了一种双功能的TCP-1-H6多肽, 这种多肽既有TCP-1的靶向性, 又含有一个组氨酸标签(His-tag). 多肽与量子点可以通过His-tag偶联并通过毛细管电泳表征. TCP-1可以特异性地识别结肠癌细胞的受体. 实验结果表明, 靶向多肽标记的量子点能特异性地识别结肠癌细胞及肿瘤组织. 这一工作对肿瘤细胞的识别诊断研究具有重要的参考价值.     

盒形量子点多电子系统基态能和化学势的计算

根据密度泛函理论,用自洽迭代和变分法求解有电场和磁场下的三维盒形量子点中电子(N=1～12)的薛定谔方程,对绝对零度情况下处于基态的电子的总能量和化学势进行了数值计算,并讨论了电场和磁场对量子点中电子基态能量的影响,得出了盒形量子点中多电子系统的一些基态性质.