基于多算子协同进化的自适应并行量子遗传算法

量子遗传算法具有种群规模小,全局搜索能力强的特点被广泛应用于各类优化问题的求解.为了进一步提高量子遗传算法的收敛速度和搜索稳定性,克服算法的早熟问题,本文改进了基于自适应机制的量子遗传算法.在自适应量子遗传算法的基础上根据种群的适应度定义了个体相似度评价算子、个体适应度评价算子和种群变异调整算子及相应算子的计算方法,利用多算子协同评价当前种群状态并根据进化代数的变化,自适应的改变个体的变异概率,提高了算法全局寻优能力和收敛速度,降低了算法陷入局部寻优的概率.此外,为了提高算法的时间效率,将算法采用并行多宇宙的方式实现.实验结果表明,本文提出的算法在全局搜索性能、收敛速度和时间效率方面有较好的综合表现.     

改进的量子遗传算法及其在WMSN覆盖优化中的应用

对量子遗传算法进行了研究。量子遗传算法只使用一个最优染色体来指导种群的进化,极易陷入局部最优,本文对此进行了改进,提出使用多个精英染色体来指导整个种群的进化。讨论了精英染色体的产生、维护与作用,并在此基础之上提出了一种基于精英组的量子遗传算法(elite groupbased quantum genetic algorithm,EQGA)。最后,将EQGA应用到无线多媒体传感器网络的覆盖优化问题中。对比测试表明,EQGA求出的解比遗传算法和量子遗传算法求出的解都要好。     

量子进化组播路由算法

近年来,时延受限的代价最小组播树问题备受关注。作为全局优化算法,遗传算法（GA）越来越多的用于解决组播路由问题。GA拥有比经典算法更强的搜索能力,但是它容易陷入＂早熟＂,很难得到最优组播树。基于量子计算的机理和特性并结合进化计算,提出了一种新颖的量子进化组播路由算法（QEA）,有效地解决了遗传组播路由算法中的＂早熟＂问题,并且在每代个体更新中采用量子旋转门策略加速了算法的收敛速度。算法实现简单,控制灵活。仿真结果表明QEA算法性能优于改进的进化算法即克隆多播路由算法（CS）和传统的遗传算法（GA）。     

求解连续空间优化问题的量子粒子群算法

为提高粒子群算法的搜索能力和优化效率并避免早熟收敛,将量子进化算法融合到粒子群算法中,提出一种求解连续空间优化问题的量子粒子群优化算法.用量子位的概率幅对粒子位置编码,用量子旋转门实现粒子移动,完成粒子搜索;用量子非门实现变异,提高种群多样性.因每个量子位有两个概率幅,故每个粒子同时占据空间两个位置,在粒子数目相同时,能加速粒子的搜索进程.实验结果表明,本算法优于基本粒子群算法.     

基于流形距离的量子进化聚类算法

基于量子计算的机理和特性,并结合进化计算,本文提出了一种新颖的量子进化聚类算法(QEAM),在该聚类算法中引入了一种新的距离测度函数——流形距离.新方法将聚类归属为优化问题,通过运用量子进化的机理更快地搜索到最优聚类中心,从而得到最优隶属度矩阵划分;同时,通过基于流形距离的相似性度量,有效利用样本所具有的全局一致性信息...     

引入逆学习的量子自适应禁忌搜索算法

为增强量子进化算法的局部优化能力,结合禁忌搜索思想,提出一种具有逆学习机制的量子自适应禁忌搜索算法.算法采用一种量子自适应邻域映射机制,且禁忌表的禁忌长度可随量子态动态调整,这些策略较好的解决了集中性和多样性搜索的矛盾.另外,算法增加了一种能使个体尽快摆脱劣势区域的逆学习量子更新模式.设计的算法能较好的平衡全局和局部搜索,能有效避免量子过快陷入局部极值.通过实验表明提出的算法具有更好的局部搜索能力.     

基于混合量子进化的STBC-MIMO MC-CDMA系统多用户检测算法研究

针对STBC-MIMO MC-CDMA多用户检测方法存在计算复杂度高、工程实现困难的问题,提出利用一种混合量子进化算法（HQEA）解决STBC-MIMO MC-CDMA多用户检测问题,该算法不仅具有较低的计算复杂度,而且解决了量子进化算法容易陷入局部最优解、参数个数较多和通过查表来更新量子门的问题。仿真表明,该算法在STBC-MIMO MC-CDMA系统多用户检测问题上,具有比其他智能算法更强的跳出局部最优和寻找全局最优的能力。     

量子进化算法用于求解约束多目标优化问题的探析

本文提出了一种用于解决约束多目标优化问题的方法。本算法在进化算法的基础上加入了邻里竞争与邻里合作算子,并通过引入agent-based模型的设计理念,更加注重个体变化对整个群体的影响。本算法首先使用约束偏离值的方法将约束多目标优化问题简化为多目标优化问题;然后使用自我更新算子,当新产生的个体优于原先的个体时予以替换;之后通过邻里竞争与邻里合作加快种群内部的信息交流;最后加入量子加速算子,通过使用量子旋转门来扩大计算搜寻范围提高程序计算速度。本文最后与两种已有算法进行对比,实验结果表明,本算法完成了设计目标。在运行时间和输出结果精度方面都有不错的表现。     

量子进化策略

本文将进化策略和量子理论相结合,提出一种新的学习算法-量子进化策略(Quantum Evolutionary Strategies)算法.它是一种基于量子计算的概念和理论(诸如量子比特和量子叠加态)的进化策略算法,在这一算法中,采用量子编码来表征染色体,使用量子变异实现染色体的进化.由于量子变异中融入了当前最优解的信息,同时采用“全干扰交叉”操作克服早熟现象的发生,因此它比传统进化策略具有更快的收敛速度和全局寻优的能力.本文不仅从理论上证明了它的全局收敛性,而且仿真计算也表明了此算法的优越性.     

一种有效的基于并行量子进化算法的图像边缘检测方法

本文基于费用函数最小化方法,提出一种混合并行量子进化算法用于文本图像的边缘检测。量子进化算法是一种基于量予计算的概念和理论(诸如量子比特和量子叠加态)的进化算法,它采用了量子编码来表征染色体,由于量子比特的概率表示,能够表示出解的线性叠加状态。此外,量子进化算法具有收敛快和好的全局搜索特性,因此它比传统的进化算法更适于并行结构的实现。我们将这一算法和局部搜索算法相结合,用于图像的边缘检测问题,得到了令人满意的检测效果,并对噪声有较好的抑制作用。     

基于量子遗传算法和IMST算法的QoS多播路由算法

本文提出了一种求解QoS多播路由算法,该算法基于量子遗传算法(Quantum Genetic Algorithm ,QGA)和IMST算法(Improved Minimum Spanning Tree,IMST),首先在量子个体上实施量子交叉,这一操作有利于保留相对较好的基因段;其次,采用量子比特相位法更新量子门和自适应调整搜索网格的策略,使得种群的多样性强;最后,引入改进的MST算法进行受约束最小Steiner 树的生成,解的收敛精度高,收敛速度快;通过仿真实验标明此算法在种群规模较小,迭代次数较少的情况下就可以收敛到最优解,该算法的优化质量和效率都强于传统遗传算法和量子遗传算法.     

基于量子粒子群模糊C均值聚类算法应用研究

模糊C均值聚类对初始参数有着较强的依赖性,文中针对其对初始聚类中心敏感的问题,提出利用量子粒子群来优化FCM的初始聚类中心。粒子群优化算法具有较强的全局搜索能力,但局部搜索能力不足,因此借助于量子理论,将粒子群量子化,借助量子旋转门改变粒子的移动,同时利用量子非门增加种群的多样性,加强粒子群优化算法的局部寻优能力。并最终利用量子粒子群优化算法搜寻FCM算法的初始聚类中心,通过实验仿真表明,改进的算法在加快搜索速度的同时,能获得较为稳定的聚类中心且分割效果明显优于标准的FCM算法。     

Energy band diagram of a Si metal-oxide-semiconductor field-effect transistor

We have calculated the energy band diagram of a Si metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (FET) with two-storied gates most recently experimentally investigated by Matsuoka et al. (see Appl. Phys. Lett., vol. 64, p. 586, 1994). From out numerical calculations of the three-dimensional Hartree-Fock equation, it is found that the increase of the upper gate negative bias does not transform the simple quantum wire (conducting channel created by the lower gate) into coupled quantum dots, it only makes the conducting channel narrower. Without the lower gate, the system can be well approximated by a two-dimensional Laplace equation. By the corresponding analytical solution it is shown that only in the spatial region very close to the upper gate where can we observe very weak quantum barriers induced by individual metal lines in the upper gate. For the FET structure of Matsuoka et al., coupled quantum dots and thus Coulomb blockade effect are not very likely. The experimental results of transconductance and conductance as functions of upper gate and lower gate can be well explained by the carrier transport through the part of the conducting channel compressed by the upper gate. Precaution should therefore be exercised when analysing experimental results concerning small-size and quantum structure systems,.<>     

一种新量子遗传算法及其应用

提出一种新量子遗传算法(NQGA),其核心是采用量子比特相位比较法更新量子门和自适应调整搜索网格的策略,NQGA具有收敛速度快、全局寻优能力强和计算时间短的特点.文中通过典型复杂函数测试和应用实例表明,NQGA的优化质量和效率都优于传统遗传算法.     

Research on user-aware QoS based Web services composition

To improve user experience of composite Web services, a user-aware quality of service (QoS) based Web services composition model is proposed. Under such model, a Web services selection method based on quantum genetic algorithm is proposed. This algorithm uses quantum bit encoding, dynamic step-length quantum gate angle adjustment, neighborhood service search and dynamic punishment strategy to expand search scope and speed up convergence. Simulation experiment shows that this algorithm is more efficient than other existing algorithms in Web services selection.     

基于遗传算法的量子可逆逻辑电路综合方法研究

量子可逆逻辑电路综合主要是研究在给定的量子门和量子电路的约束条件及限制下,找到最小或较小的量子代价实现所需量子逻辑功能的电路。把量子逻辑门的功能用矩阵的数学模型表示,用遗传算法作全局搜索工具,将遗传算法应用于量子可逆逻辑电路综合,是一种全新的可逆逻辑电路综合方法,实现了合成、优化同步进行。四阶量子电路实验已取得了很好的效果,并进一步分析了此方法在高阶量子电路综合问题上的应用前景。     

量子演化算法的改进研究

从两个方面对量子演化算法进行改进:(1)因量子染色体的量子位处于叠加态和纠缠态,无法使用传统的交叉方式对量子位进行操作,设计了针对测量后的经典染色体进行全干扰交叉,这样既不会破坏量子染色体的固有的并行性,又可以增加测量后染色体的多样性,继而影响量子染色体进化方向,加快算法的收敛速度,有效地防止"早熟";(2)设计了概率触发器启动量子非门进行量子变异。实验表明,改进的量子演化算法比起先前的算法具有更好的寻优能力,更稳定的收敛度。     

多宇宙并行量子遗传算法

提出了一种多宇宙并行量子遗传算法,并从理论上证明了算法的全局收敛性.算法中将所有的个体按照一定的拓扑结构分成一个个独立的子群体,称为宇宙;采用多状态基因量子比特编码方式来表达宇宙中的个体;采用通用的量子旋转门策略和动态调整旋转角机制对个体进行演化;采用量子非门实现量子变异以阻止早熟收敛;各宇宙独立演化,宇宙之间采用最佳移民和量子交叉操作来交换信息,提高算法的执行效率.将该算法与独立分量分析算法相结合,提出一种盲源分离新方法.仿真结果表明:新方法比采用常规遗传算法和量子遗传算法的盲源分离方法具有明显的高效性.     

All Optical Quantum CNOT Gate in Semiconductor Quantum Dots

Using density matrix approach the possibility of quantum logic operation in a single semiconductor quantum dot (QD) has been explored. The two photon excitation of the QD creates population in the biexciton state which is subsequently depopulated by the second pulse resonant with the biexciton-exciton transition. The theoretical analysis suggest that CNOT gate can be formed by choosing the pulses of appropriate pulse area.