量子计算

近几年来,量子计算机逐渐引起人们的关注。对于计算机科技人员,量子计算机似乎高深莫测。文章是专门为那些不懂量子力学而又想了解量子计算机的计算机工作者撰写的。介绍了和量子计算有关的术语和符号,并着重阐明一个n位量子寄存器为何能存储2^n个n位数？量子计算机的一次操作为何能计算所有x的f(x)？对于解栽些问题,量子计算机为何能有惊人的运算速度？除了上面3个问题外,还将介绍基本的量子逻辑门和量子逻辑网络,接着介绍一个量子算法,然后介绍量子计算机的组织结构,最后是讨论,将评价量子计算机的优势和弱点,并讨论量子计算机的物理实现和对量子计算的展望。     

量子计算与量子计算机

量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。在发展与完善量子计算理论的同时,量子计算机的物理实现方案也被不断提出。光子量子计算机,基于核磁共振、离子阱或谐振子等技术的量子计算机物理模型已被逐一实现。近年来亦出现了几个典型的基于量子计算机的量子算法。2001年在一台基于核磁共振技术的量子计算设备上成功演示的Shor量子算法,显示出量子计算机处理复杂问题的巨大潜能。文章对当前量子计算机物理实现的研究进展进行了综述。     

量子计算与量子计算机

量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理,列举了典型的量子算法,阐明了量子计算机的优越性,最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。     

量了计算与量子计算机

最子计算的强大运算使得量子计算机具有广泛的应用前景，该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理，玩举了典型的量子算法，阐明了量子计算机的优越性，最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。     

量子计算机的研究与应用

介绍了量子计算的最新研究方向,简述了量子计算和量子信息技术在保密通信、量子算法、数据库搜索等重要领域的应用。分析了量子计算机与经典计算机相比所具有的优点和目前制约量子计算机应用发展的主要因素,最后展望了其未来发展趋势。     

量子搜索及量子智能优化研究进展

为了提高智能优化算法的收敛速度及优化性能,目前国内外将量子计算机制和传统智能优化相融合,研究和提出了多种量子进化算法及量子群智能优化算法;为了进一步推动该领域的研究进展,系统地介绍了国内外提出的多种量子搜索及量子智能优化算法,其中包括量子搜索、量子衍生进化、量子神经网络三个方面内容;总结出目前改进量子搜索算法的主要机制和量子计算与传统智能计算的主要融合方式,并展望了量子搜索和量子智能优化有待进一步研究和需要解决的问题。     

新量子技术时代下的信息安全

量子技术将在未来深刻影响密码学以及信息安全行业。可以利用上千个量子比特运行量子算法的通用量子计算机将直接威胁信息安全基础算法,导致当前广泛使用的RSA等公钥密码被破解,也会使分组密码算法的密码强度减半。量子通信中量子密钥分发的实施会改变传统保密通信的物理结构。这些重大 应用价值也是发展量子技术的驱动力。结合当前一些关于量子技术的热点新闻,从量子计算和量子通信两个方面分别综述了量子技术对信息安全技术的影响。同时简要介绍了这些技术的最新发展现状,包括通用型和专用型量子计算机的发展、量子密钥分发技术实验室环境的进展以及天地一体化量子通信网络的发展状况等。最后对信息安全技术的未来形态做了思考和总结。未来量子技术将会与现有各种技术深度融合,共同存在。     

量子算法在大数据时代的应用浅析

量子计算机的提出不仅在计算机领域,而且在物理、通信、材料等很多领域产生了巨大的反响,目前各国都加 入到量子计算机的研发中,量子算法、构建、物理实现等方面都有很多进展。随着信息技术的进步,人们对数据处理的需求和 速率要求变得日益苛刻,在这种背景下,量子技术与大数据处理技术的结合成为突破大数据处理的曙光。     

量子计算与量子计算机展望

量子计算和量子计算机的研究是当代信息科学所面临的一个重大科学课题。阐述了量子计算、量子逻辑门的基本概念和Shor算法,指出了当前实现大规模量子计算所遇到的困难和可能的解决办法。     

基于测量的量子线路

量子线路模型是使用最广泛的量子计算模型,它对于量子算法的构造和量子计算机的物理实现提供了一个基本框架.利用测量演算和分布式量子计算的基本思想,提出了测量量子线路模型(measurement quantum circuits model).测量量子线路主要考虑测量结果对酉运算的影响,测量结果和酉运算之间的关系以及测量基量子线路的在纯态和混合态上的作用.讨论了2个基元运算的并运算,以及连接运算,它们都是封闭的.基于此,定义测量量子线路的基本运算元,并证明任何一个测量量子线路是一个量子运算并举例得以说明.     

Algorithms on ensemble quantum computers

In ensemble (or bulk) quantum computation, all computations are performed on an ensemble of computers rather than on a single computer. Measurements of qubits in an individual computer cannot be performed; instead, only expectation values (over the complete ensemble of computers) can be measured. As a result of this limitation on the model of computation, many algorithms cannot be processed directly on such computers, and must be modified, as the common strategy of delaying the measurements usually does not resolve this ensemble-measurement problem. Here we present several new strategies for resolving this problem. Based on these strategies we provide new versions of some of the most important quantum algorithms, versions that are suitable for implementing on ensemble quantum computers, e.g., on liquid NMR quantum computers. These algorithms are Shor’s factorization algorithm, Grover’s search algorithm (with several marked items), and an algorithm for quantum fault-tolerant computation. The first two algorithms are simply modified using a randomizing and a sorting strategies. For the last algorithm, we develop a classical-quantum hybrid strategy for removing measurements. We use it to present a novel quantum fault-tolerant scheme. More explicitly, we present schemes for fault-tolerant measurement-free implementation of Toffoli and s_z^1/4,\sigma_{z}^{1/4}, as these operations cannot be implemented “bitwise”, and their standard fault-tolerant implementations require measurement.     

Quantum Computation: a Tutorial

This tutorial is the first part of a series of two articles on quantum computation. In this first paper, we present the field of quantum computation from a broad perspective. We review the mathematical background and informally discuss physical implementations of quantum computers. Finally, we present the main primitives used in quantum algorithms.     

一种改进的量子搜索算法

Rrover提出的对无序数据库进行搜索的量子算法，可以将搜索时间复杂度从经典计算机上的O（N）降低为O（N的平方根）。该算法显示了量子计算的强大能力，在量子计算研究中具有重要地位。但是，我们在研究Grover算法中发现Grover算法存在搜索失效等问题。本文分析了Grover算法中存在的问题，针对其不足之处进行了改进，并证明了改进后量子搜索算法的有效性。     

抗量子计算密码体制研究（续前）

该文首先介绍了量子计算机的发展现状,指出其对目前广泛应用的RSA、ECC等公钥密码体制构成了严重的威胁。面对量子计算机的挑战,国际上掀起了抗量子计算公钥密码的研究热潮。该文介绍了常见的几种抗量子公钥密码体制,对这些方案作出了较为详细的评述,并对这一领域的研究与发展给出了展望,同时指出了一系列值得研究的开放问题。     

抗量子计算密码体制研究（待续）

量子计算机的发展,对目前广泛应用的RSA、ECC等公钥密码体制构成了严重的威胁,面临量子计算机的挑战,国际上掀起了抗量子计算公钥密码的研究热潮。介绍了常见的几种抗量子公钥密码体制,对这些方案作出了较为详细的评述,并对这一领域的研究与发展给出了展望,同时指出了一系列值得研究的开放问题。     

开放环境下多比特量子计算机的相干控制模型

研究了开放环境下多比特量子计算系统的相干控制建模问题.基于开放量子系统的数学模型,选取适当的矩阵基将描述多比特量子计算机的复矩阵动态控制模型转化为实向量空间上的控制模型,并给出计算相应的结构系数的方法.这些工作提供了进一步研究控制律设计的基础.