量子信息技术浅论

本文对量子信息技术作了一个介绍,说明了量子计算机,量子密码学以及量子隐形传态的优点以及存在的难处.     

自旋链在量子信息中的应用

介绍了自旋链在量子信息过程中的应用,包括在量子密码和隐形传输中以及量子计算中的应用,自旋链可以充当量子通道用来传输量子态,自旋链也可以用来实现量子通用门。     

量子信息技术浅论

本文对量子信息技术作了一个介绍,说明了量子计算机,量子密码学以及量子隐形传态的优 点以及存在的难处。     

量子内积及其模的计算方法综述

量子计算机是计算机科学未来的发展方向之一,它是一类遵循量子力学规律的物理装置,能够高效地存储和处理量子信息.狄拉克和冯·诺依曼用希尔伯特空间理论描述量子力学系统,该空间是一个内积赋予的向量空间.随着量子计算的快速发展,量子态的内积及其模在量子机器学习、量子密码、量子信号处理等各个领域得到广泛关注.因此该文对量子内积及其模进行综述.和经典的内积计算方法不同,计算量子内积需要对量子态执行酉操作以及测量.量子态的内积为复数,该复数与其模在量子计算中都起着非常重要的作用.因此该文的主要内容分为量子内积模和量子内积2个部分.而量子态一般是从初始态|0〉^?n由酉算子演化而来,因此再根据计算过程是否用到此酉算子将量子内积模和内积的计算方法分为直接方法和间接方法,并总结了量子内积及其模的应用.最后提出了当前研究存在的不足以及未来的研究方向.     

实用化的量子密钥分配方案研究

讨论了量子比特分配、量子纠错码、劈裂光子数攻击以及信息浓缩,指出了影响安全密钥产生效率的关键因素是量子比特错误以及劈裂光子数攻击.     

量子信令传输损伤概率模型及修复策略

根据多级分层量子信令网络的信令交换需要,提出了基于纠缠交换、局部幺正变换和量子隐形传态的量子信令直接传输方法.分析了量子信令损伤的因素以及修复策略,提出了量子信令传输损伤的概率模型(P模型).所提出的概率模型体现了非理想经典信道和噪声背景对信令的影响,计算性复杂度低.分析结果表明:所提出的量子信令交换方法适合于多级量子信令网中信令传输的要求,对拦截-测量-转发、截获-替换、增加附属位等攻击具有很强的安全性.     

BP神经网络的量子学习及应用

在神经网络的训练过程当中,引入量子遗传算法,结合BP梯度下降反传训练方法构造神经网络的量子优化算法。利用量子运算的高效并行性,对神经网络实行量子编码,用量子门旋转来代替网络进化时交叉、变异等更新操作,使得网络训练收敛精度高、收敛速度快、同时避免陷入局部最优的缺点。最后提出了一种基于量子神经网络的预测方法,仿真结果表明,基于量子遗传算法的神经网络,训练次数,误差精度以及预测能力都明显优于BP神经网络。     

基于变分量子分类器的量子对抗攻击生成算法

量子分类器在扰动攻击下的脆弱性是量子机器学习中的基本理论问题之一。量子分类器的脆弱性是指其随着量子系统规模增大而更容易因为一些微小的扰动而分类错误的性质。这种微小扰动也被称为量子对抗攻击，而如何生成尽可能小的扰动使得量子分类器失效仍是一个开放问题。针对这一问题，提出了一种新的量子对抗攻击生成算法——量子混淆算法。该算法利用量子分类器关于输入数据的梯度信息来生成扰动，从而使得已训练好的量子分类器失效。数值仿真结果表明，与已有的量子对抗攻击方法相比，量子混淆算法可以通过更小的扰动实现对抗攻击，为理解分类器的有效性和脆弱性提供了新的思路。     

量子纠错码在安全性证明中的应用研究

针对BB84协议,简要介绍3类量子密码安全性证明方法,深入研究了基于纠缠提纯和基于量子CSS码的安全性证明方法。重点分析量子纠错码在Lo-Chau和Shor-Preskill两类代表性方案中的应用,同时研究了两类等价性:单向纠缠提纯和量子纠错以及纠相位错和去窃听者纠缠。通过举例具体分析并实现了量子纠错码在安全性证明中的作用,验证了基于纠缠的量子密钥分配协议与标准BB84协议安全性分析之间的等价性,证明了纠比特错和纠相位错的可分离性,充分体现了量子纠错码在安全性证明中的重要作用。     

量子阱效应及其光电性质的表面光电压谱表征

讨论了量子阱限制效应、激子的束缚能以及激子峰的形成,分析了量子阱的光电特性及量子阱表面光电压的形成和特点。结果表明:量子阱有根本不同于体材料的光电特性。     

基于量子判别分析法的量子连续投资组合优化算法

利用马科维茨投资组合优化问题和量子线性判别分析（quantum linear discriminant analysis, QLDA）的相似性，将马科维茨投资组合优化问题规约为量子线性判别分析的优化问题，并通过解决QLDA的技术厄米特链积（hermitian chain product, HCP）以及密度矩阵指数化算法（density matrix exponentiation, DME）来求得马科维茨均值方差模型中夏普率最大的最优解。量子连续投资组合优化方案相比于经典方案可以实现准指数加速。     

量子通信网络中高斯信道的研究

从量子Fokker-Plank方程出发,在量子通信网络中构造出一种可行的量子高斯信道。变换Fokker-Plank方程的解并代入互信息公式经过一系列的复杂运算,得到相干态表象中的量子动力学互信息方程,在此基础上,提出具有可行性的量子态并行传播方案。该方案将光子加密态的系数看成信号,将传递在量子高斯信道中的信息进行编码后输入,然后通过提取和解码光子加密态的系数得到输出端信息。利用携带量子信息的谐振子编码态在量子高斯信道中进行传递,与经典高斯信道相比具有量子并行性的优点。     

噪声信道下量子隐形传态协议研究综述

实用化量子隐形传态技术作为发展可拓展量子计算和量子网络的必经途径,在金融、政务、国防军事、远距离通信（如空间探测）等领域中大显身手,量子纠缠与超联合测量给量子隐形传态基础理论和应用技术带来了巨大挑战,同时也为理论和技术（应用）层面产生基础创新带来了契机。该文从量子纠缠演化与免疫噪声模型、量子信道容量与编码、量子隐形传态机制方面对免疫噪声的量子隐形传态协议研究进行综述,最后探讨未来的研究热点和发展趋势。     

量子信息原理及其光学实现

首先概述了量子信息学中的基本概念和基本原理,包括量子纠缠、量子隐形传态、量子密集编码、量子克隆、通用量子逻辑门和量子算法;然后描述了光学系统中光子纠缠对的产生和光子量子比特的操作方法;最后介绍了光学量子信息研究的最新进展及其发展前景.     

量子阱效应及其光电性质的表面光电压谱表征

讨论了量子阱限制效应、激子的束缚能以及激子峰的形成，分析了量子阱的光电特性及量子阱表面光电压的形成和特点。结果表明：量子阱有根本不同于体材料的光电特性。     

纳米线中的量子信息过程

探索纳米线中的量子信息过程及实现途径．总结了非线性量子物质波动学的最新发展．介绍了产生电子拍的量子模型，陈述了纳米线的研究现状．叙述了在纳米线中实现量子逻辑门及纠缠态的设想及理论依据，以及检测贝尔不等式的实验方案．讨论了自由电子在纳米线中量子信息过程的现实背景与实现途径．     

一种基于量子染色体的遗传算法

将进化理论和量子理论结合,提出一种基于量子计算概念和理论的量子遗传算法．算法借鉴量子比特的叠加性。采用量子编码来表征染色体,能够表示出许多可能的线性叠加状态．模拟量子坍塌的随机观察可带来丰富的种群,量子染色体的进化也能够简单方便地引导进化．因此,它比传统遗传算法具有更好的种群多样性。更快的收敛速度和全局寻优的能力．从理论上证明了它的全局收敛性,仿真计算也表明了此算法的优越性．     

基于BB84协议的量子加密

信息的安全性取决于密钥的安全而不仅是算法的安全。介绍了量子加密以及BB84协议,对其安全性进行了分析,并给出例子详述量子密钥的传送过程。理论分析证明,这种密钥分配方案是绝对安全的。     

量子图像乘法运算及其仿真实现

为了解决图像处理领域中经典图像乘法运算复杂度较高的问题，提出了一种量子图像乘法运算的实现方式.首先对基于NEQR表示模型的图像制备方式进行改进，采用按行制备的方式以降低时间复杂度；然后根据二进制数的乘法步骤，使用Toffoli门和量子全加器结合移位操作设计量子乘法器；之后将制备好的量子图像使用量子乘法器进行相乘，最终实现量子图像的乘法运算.使用经典计算机与IBM平台提供的可编程量子模拟器进行量子图像乘法运算的仿真，所得的概率直方图表明该算法实现了图像的相乘.对比实验表明，该文研究的量子图像乘法运算与经典图像乘法运算相比在时间复杂度上有指数级提升.     

新一代的计算机

本文简要地介绍了超导计算机,光计算机和量子计算机的原理和优点。并介绍了量子计算机的一些基本概念：量子叠加,量子纠缠,量子位和量子逻辑门。