首个可编程光学量子存储器问世技术原理类似纠缠“装配线”北大核心

德国帕德博恩大学和乌尔姆大学研究人员合作,开发出首个可编程光学量子存储器。新技术的工作原理类似于纠缠“装配线”,其中纠缠的光子对会按顺序创建并与存储的光子结合。该研究作为“编辑推荐”发表在《物理评论快报》杂志上。今年,诺贝尔物理学奖颁发给在量子纠缠实验方面具有重要贡献的3名科学家。量子纠缠是指在量子力学中处于纠缠态的两个或多个粒子,即便分开很远距离,有些状态也会表现得像是一个整体。而能包含多个量子粒子的纠缠系统,在实现量子算法方面具有显著优势,这些算法有可能用于通信、数据安全或量子计算。     

量子傅里叶变换在齿轮模式识别中的应用

量子傅里叶变换是量子算法的基础,也是指数式效率的关键。提出了一种基于量子傅里叶变换的特征提取算法,该算法搭建了量子计算的运行路线;构建了实施量子傅里叶变换的特征提取步骤,并构造了峰值评价函数,用于评价提取出的特征值;利用该算法对齿轮的正常、齿面磨损、齿根裂纹和断齿等状态进行模式识别。实验结果验证了该算法的有效性和实用性。     

基于量子风驱动优化算法的机器人路径规划

针对传统的算法在移动机器人路径规划中容易产生早熟现象和安全性差的问题,提出了量子风驱动优化算法。该算法将量子计算与风驱动算法相结合,在风驱动算法的基础上使用量子行为来解决优化问题,提高机器人运动路径的安全性。最后通过实验与仿真分析证明:与蚁群算法和免疫遗传算法相比,量子风驱动优化算法减少了机器人在运动中不必要的转弯,缩短了路径长度,提高了安全性,可以快速找出最优路径。     

基于量子蚁群算法的机械手臂避障路径规划北大核心

提出在障碍空间下利用量子蚁群算法求取6R机械手臂逆解的一种通用解法。首先根据机械手臂各关节变量的DH参数建立以关节变量为自变量的目标优化函数F,并且引入层次包围盒OBB的碰撞因子以及可操作空间的约束,再建立基于Bloch球面的三维量子旋转搜索空间,利用量子蚁群算法搜索出F函数取到最大值时所对应的关节变量,即机械手臂的逆解,因此将机械手臂的逆解问题转化为基于关节变量的多元函数求极值问题。鉴于基本蚁群算法在优化之初可能存在搜索缓慢、蚂蚁数量限制优化解的范围、以及算法可能陷入局部极值等问题,采用量子蚁群算法利用量子计算的并行性、三链编码机制以及量子旋转门、非门对蚁群算法进行改进。改进后的量子蚁群算法与基本蚁群算法,通过MATLAB Robotic Toolbox工具箱对6R机械手臂进行运动学仿真与CCS DSP联合开发实验,结果表明量子蚁群算法在优化F函数中能够快速收敛,降低了对蚂蚁种群数量的依赖,并且扩大了空间解的范围,从而证明方法可行。     

62比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之号”研制成功

正中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队,成功研制了62比特可编程超导櫡櫡櫡量子计算原型机"祖冲之号",并在此基础上实现了可编程的二维量子行走。相关研究成果于5月7日在线发表在国际学术期刊《科学》杂志上。     

纳米金丝电导量子效应

综述了纳米金丝电导量子效应的基本概念，介绍了金丝电导研究背景及现状，并从理论上分析了电导量子效应的机理。介绍了用STM和MCBJ等工具对纳米金丝的原子基链进行的研究。纳米金丝原子基链的电导是量子化的，量子电导受到包括电场、磁场、温度等各种因素的影响。在综述的基础之上，提出了该领域未解决的科学问题并指出了该领域未来的发展方向。     

它只用了200s就完成了超算6亿年的计算量

2020年12月4日,《科学》杂志公布中国"九章"计算机重大突破。这台由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研制的76个光子的量子计算原型机,求解"高斯玻色取样"这一问题只需200 s,而根据目前最优的经典算法估计,世界最快的超级计算机(以下简称超算)要用6亿年。200 s只是短短一瞬,6亿年早已是沧海桑田。在谷歌"悬铃木"之后,我国成为全球第二个实现"量子计算优越性"的国家。     

一种改进的量子遗传模拟退火算法及其在神经网络智能故障诊断中的应用

分析了模拟退火算法、遗传算法与普通量子遗传算法的优缺点,针对实数编码双链量子遗传算法的种群多样性和收敛快速性,将其与模拟退火算法相结合,在模拟天体宇宙演变的基础之上,提出实数编码双链量子遗传模拟退火算法,并用之改进BP神经网络的初始权值与阈值,并将改进后的BP神经网络运用于智能故障诊断中。仿真结果表明,该算法效果良好。     

一种基于量子风驱动优化算法的移动机器人路径规划

针对移动机器人路径规划过程中算法效率低、在复杂环境中自适应能力差、容易陷入局部最优的问题,将风驱动优化算法应用到路径规划中。首先使用包围点算法确定围绕关键障碍物的一组栅格点,在基于包围点算法生成初始路径后,使用量子风驱动算法对生成的路径进行优化。将风驱动优化算法与量子蝙蝠算法和量子粒子群算法分别在10张地图中进行测试,由测试数据可以看出量子风驱动算法在路径长度和算法效率上都优于其他两种算法。最后将3种算法应用到移动机器人中,风驱动优化算法的优势性与地图测试结果一致。     

远距离高保真量子隐形传态实现

据《PRX量子》最新报道,美国研究团队利用现有材料和最先进的量子装置,搭建了两个测试台,首次在44 km的远距离内实现了保真度大于90%的量子隐形传态。此研究是建立未来量子互联网的重要举措,或将给安全通信、数据存储、精确传感和计算领域带来彻底改变。     

自组装半导体量子点的电子学性质研究进展

自组装半导体量子点是人工设计,生长的一种具有量子尺寸效应,量子干涉效应、表面效应、量子隧穿和Coulumb阻塞效应以及非线性光学效应的新型功能材料．由于其具有晶体缺陷少,材料制备工艺相对简单等优点而在未来纳米电子器件的研制中有重要的应用价值．本文按照纵向输运、横向输运、电荷存储的顺序,扼要评述了自组装半导体量子点电子学性质的最新研究进展,并对目前存在的问题和发展前景作了分析．     

基于人工势场法的移动机器人路径规划研究

基于人工势场法的移动机器人路径规划具有目标不可达、在障碍物前振荡、存在局部极小值等问题。通过分析振荡现象产生的原因以及局部极小值点存在的原因,提出一种基于人工势场模型、采用量子粒子群算法来选择人工势场模型参数的算法,从而克服人工势场法的模型缺陷,实现路径的优化。仿真结果表明,该方法能有效地提高路径规划的性能。     

一维量子反铁磁性材料研究简介

低维量子磁性材料蕴含着丰富的磁性基态特点和量子相变行为，其低维结构与材料内部电子自旋耦合会产生诸多新奇的磁性能，在量子存储和量子传输等方面有着广泛的应用前景，近年来迅速成为研究前沿和热点。一维量子磁性材料由于结构简单，是研究低维量子磁性材料磁学性能的最佳体系，因而首先得到重点关注和研究。自物理学家Haldane教授提出具有整数和半整数自旋的一维量子反铁磁性材料具有不同的量子无序基态的猜想，研究者们对该类材料展示出极大兴趣，并在实验上不断得到了验证。本文简单介绍了部分具有不同自旋数的一维量子反铁磁性材料的制备方法、晶体结构及磁学性能等相关研究工作，为进一步实验合成更多新型一维量子磁性材料提供一定的依据和思路。     

超导量子干涉器无损检测的应用与研究进展

超导量子干涉器（SQUID）由于其高磁场灵敏度、带宽宽、高空间分辨力在无损检测（NDE）领域有着重要的应用前景。近年来,针对SQUID NDE的研究取得了较快的进展,这为其用于实际工程奠定了良好的基础。综述了SQUID NDE的研究成果,包括应用领域、空间分辨力、噪声处理以及检测系统等。指出该技术的特点、存在的问题和发展方向。     

利用QPSO算法的装配式建筑项目工序优化方法

针对装配式建筑项目中工序的合理安排问题，提出一种基于量子粒子群优化(QPSO)的工序优化方法。首先对项目工序进行编码，使其能够以量子形式表示。然后，根据综合考虑施工工期和成本的目标函数，利用QPSO算法对工序方案其进行寻优，得到最优方案。另外，为了提高QPSO算法的收敛能力，融入了变异机制来避免其陷入局部最优。在一个装配式住宅项目案例中的实验结果表明：提出的方法能有效降低项目工期和成本，具有较高的实用价值。     

基于R-LWE密码体制的RFID认证协议研究

针对现有射频识别(RFID)系统不能抵抗量子攻击、安全效率低、隐私泄露等问题,提出一种基于R-LWE密码体制的RFID相互认证协议。该协议能够抵抗量子攻击,并且密钥短、加解密速度快、存储空间小。通过使用基于R-LWE的密码体制对标签的ID进行加密处理,在标签中直接保存密文信息,并加入随机数,可以保证加密信息的新鲜性和不确定性。与标签认证协议相结合,不仅解决了假冒攻击、重放攻击、拒绝服务攻击等安全问题,而且实现了标签、阅读器、后端数据库之间的相互认证。与其他协议相比,该协议不仅安全性和计算效率高,而且适合用于资源受限的低成本标签。通过GNY逻辑对协议进行形式化证明,表明了该协议的可行性。     

基于TiO_2纳米棒阵列的CdS量子点敏化太阳电池研究（英文）

化学浴沉积(CBD)被用于在TiO2单晶纳米棒阵列上形成一CdS量子点薄层,进而组装量子点敏化太阳电池。通过扫描电镜、透射电镜以及其它方法分析发现,结晶良好的CdS量子点均匀包覆于TiO2纳米棒的表面,且组装好的太阳电池显示出良好的光伏特征。优化量子点敏化工艺,获得了高达1.28%的太阳能转换效率。效率不高可能是电子在量子点间的迁移不畅引起的。     

Quantum Dot Sensitized Solar Cells Based on CdS Sensitized TiO2 Nanorod Arrays

化学浴沉积(CBD)被用于在TiO2单晶纳米棒阵列上形成一CdS量子点薄层,进而组装量子点敏化太阳电池。通过扫描电镜、透射电镜以及其它方法分析发现,结晶良好的CdS量子点均匀包覆于TiO2纳米棒的表面,且组装好的太阳电池显示出良好的光伏特征。优化量子点敏化工艺,获得了高达1.28%的太阳能转换效率。效率不高可能是电子在量子点间的迁移不畅引起的。     

CdSe/ZnS/SiO_2多层核壳结构量子点材料的制备

纳米粒子表面包覆二氧化硅层形成的核/壳结构能减少表面缺陷,改善发光性能,保护纳米粒子核不受外界环境的影响。本实验在液体石蜡-油酸介质中首先制备CdSe量子点,再通过直接在反应体系中加入硫源和锌源的方法,在CdSe量子点的表面原位组装ZnS纳米层,得到CdSe(核)/ZnS(壳)结构量子点材料;然后利用反相微乳液方法在CdSe(核)/ZnS(壳)复合量子点的表面继续包覆SiO2层,得到CdSe/ZnS/SiO2多层核壳结构量子点材料。化学性质稳定的ZnS及SiO2材料的包覆使CdSe量子点材料的毒副作用降低,且没有降低单纯CdSe的发光效率,这种CdSe/ZnS/SiO2多层核壳结构量子点材料在探索新型载体、生物传感器、生物医疗、肿瘤的早期诊断和治疗等方面有广泛的应用前景。     

量子点膜用高阻隔膜制备技术研究进展

量子点膜用高阻隔膜产品是量子显示封装技术的关键产品,高阻隔膜的制备技术决定着阻隔膜产品性能特性.通过分析量子点膜用高阻隔膜产品性能指标,总结热蒸发、化学气相沉积、原子层沉积等制备柔性高阻隔薄膜的方法、原理、特点及应用,展望量子点膜用阻隔膜产品的发展前景.研究表明,量子点膜用高阻隔薄膜制备工艺趋向于有机/无机多层结构的超高阻隔复合薄膜,是快速、高效、批量化制备量子点膜用高阻隔封装薄膜的发展趋势.