量子计算与量子优化算法

HUNANGUANGBODIANSHIDAXUEXUEBAO

湖南广播电视大学学报

量子算法与量子计算实验

QuantumAlgorithmandExperimentsofQuantumComputation

刘亚杰LIUYa-jie

内容摘要:本文介绍了量子计算纠缠和量子比特的基本概念,系统阐述了几种主要的量子算法:Shor算法)))大数质

因子分解的量子算法;Grover搜索)))无序数据库的搜索;Hogg搜索)))高度结构化搜索。在对量子计算基本理论和量子算法有一定认识的基础上,进一步介绍了在量子计算实验方面起重要作用的二种体系:核磁共振、腔与原子体系。

关键词:量子算法 量子计算 量子比特 纠缠

中图分类号:O413 文献标识码:A 文章编号:1009-5152(06)02-061-03Abstract:Inthisthesis,

severalbasicconceptionsofquantumcomputationareintroduced,suchasentanglement,quantumbit.Severalkinds

ofmainquantumalgorithmsareillustrated,suchasShoralgorithm-thequa

基于MATLAB的量子粒子群优化算法及其应用

38　　　　　计算机与数字工程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第35卷

基于MATLAB的量子粒子群优化算法及其应用

余　健　郭　平

1)

2)

)

(韩山师范学院数信学院1)　潮州　521041)(北京师范大学信息科学学院2　北京　100875)

3

摘　要　量子粒子群优化(QPSO)算法是在经典的粒子群优化(PSO)算法的基础上所提出的一种具有量子行为的粒子群优化算法,具有高效的全局搜索能力。通过求解J.D.Schaffer,方法具有良好的收敛性和稳定性。

关键词　QPSO　量子　粒子群中图分类号　TP301.6

1　引言

是一种基于

,但,易陷入局部极值。孙俊等人在文献[4]中给出了具有量子行为的粒子群优化算法,即QPSO算法。该算法简单有效,收敛速度快,全局搜索性能远优于PSO算法。

点,最后收敛于Pbest点。因此,在整个过程中,在Pbest点处实际上存在某种形式的吸引势能场吸引着粒子,这正是整个粒子能保持聚集性的原因

[7]

。但在经典PSO算法中,粒子是在经

典力学的状态下沿着确定的轨迹飞行,因此粒子搜索的空间是一个有限的区域,因而不能保证一定找到全局最优解。

2　粒子群优化算法

PSO算法首先初始化一群随机粒子,

介绍针对背包问题的量子算法分析

２００４年１１月第３０卷第１１期

北京航空航天大学学报

Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２００４背包问题的量子算法分析

吕　欣　　冯登国

（中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室，北京１０００３９）

　　摘　　　要：对可用于密码体制设计的ＮＰ完全问题———背包问题，进行了量子算法分析．从复杂度理论角度出发，讨论了如何用量子搜索算法加速背包问题等ＮＰ

完全问题的求解．并从群论的角度与Ｓｈｏｒ的大数分解算法做了比较，讨论了影响算法速度一些因素．对量子算法的特性和前景做了展望．

关　键　词：量子计算；背包问题；复杂度理论；密码分析中图分类号：ＴＰ３０１畅６

文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１００１－５９６５（２００４）１１－１０８８－０４

Ｑｕａｎｔｕｍａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎａｌｙｓｉｓｏｆｋｎａｐｓａｃｋｐｒｏｂｌｅｍ

（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｃｕｒｉｔｙ，ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｉｃｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ）

ＬüＸｉｎ　ＦｅｎｇＤｅｎｇｇｕｏ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｅｅｄｉｎｇｕｐｋｎａｐｓａｃｋｐｒｏｂｌｅｍ，ｏｎｅｏｆｔｈｅＮ

量子化学计算简介－量子化学计算发展史

20世纪20年代，三个人的出现，改变了历史。。。

薛定鄂、Heisenberg、Dirac三人创建了“量子力学体系”：

薛定鄂的波动方程、Heisenberg的矩阵力学、含相对论的Dirac方程

20年代末，Heitler－London使用量子力学处理H原子，H2分子，标志量子化学计算的开始

量子化学，两个流派：价键理论（VB）、分子轨道理论（MO） 价键理论和分子轨道理论的根本区别在于，价键理论是电子两两配对形成定域的化学键，这里所说的定域，通俗讲就是电子被束缚在某个固定的位置振动，而不会在分子内部的任何地方运动。而分子轨道理论的本质是假设分子轨道是由原子轨道线性组合而成，允许电子离域在整个分子中运动，而不是在特定的键上。简单说，价键理论中的电子是固定在某个区域内运动，分子轨道理论中的电子是在分子内部的所有区域内运动。

MO－HMO（Huckel引入了某些近似）－半经验的MO（忽略了双电子积分）－Hartree-Fock-Roothann方法，自恰场迭代方法－MO的从头算研究（进行全电子体系非相对论的量子力学方程计算）

Gaussian是进行从头算的鼻祖，从70到98，每两年更新一次。Gauss

篇一：纳米材料与隐身技术

纳米材料与隐身技术

摘要：本文对纳米技术及纳米材料进行了综述，重点对纳米材料的特性以及纳米复合材料在隐身技术上的应用进行了介绍。同时对纳米复合隐形材料的研究前景进行了展望。

关键字：纳米复合体、隐身材料、进展

引言

许多人着迷于《星际迷航》和《哈利.波特》有关隐形衣的情节，其实真正的隐身技术始于第二次世界大战。隐身技术作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，已成为集陆、海、空、天、电五维一体的现代多维战争中极为重要和有效突防的战术技术手段，被当今世界各国视为重点开发的军事高新技术，尤其是随着雷达探测技术的发展，原有的隐身技术面临着很大的挑战，迫切需要厚度薄、质量轻、频带宽、多功能的新型隐身材料。

隐身材料是隐身技术发展的关键方面之一。近几年来，对纳米材料的研究不断深入，证明纳米材料具有极好的吸波性能，纳米材料现已受到各主要国家的高度重视，并把其作为新一代隐身材料进行探索与研究。

1.材料简介

1.1纳米材料简介

把组成相或晶粒结构的尺寸控制在100nm以下的具有特殊功能的材料称为纳米材料。即三维空间中至少有一维尺寸小于100nm的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。这相当10～100个原子紧密排列在一起的尺度。

纳米

论文题目量子计算机中的消相干研究和量子编码

论文题目：量子计算机中的消相干研究和量子编码 

作者简介：段路明，男，1972年生，1996年师从中国科学技术大学郭光灿教授，于1998年获博士学位。 

摘 要 

量子力学和计算机科学的交叉诞生了一门新的学科：量子计算机。最近，由于大数因子分解等一系列量子超快速算法的发现，量子计算机的研究已经取得了革命性的进展。量子计算机的优越性主要体现在量子并行算法上，正因为量子并行算法，一些经典计算机无法解决的问题，象大数的因子分解或复杂量子系统的模拟等，量子计算机可以轻而易举地解决。但量子并行算法本质性地利用了量子相干性，在实际中，由于系统和环境的不可避免的耦合，量子相干性将随时间衰减，此即消相干。消相干是实现量子计算的主要困难，为了使量子计算成为现实，一个首要的问题就是克服消相干。迄今为此，人们发现的克服消相干的最有效的方法为量子编码。本文的工作分为两个部分，第一部分对量子计算机中消相干的特性进行了系统的研究；第二部分根据量子系统消相干的具体特性，设计了一些新的高效率的量子编码方案，并改进和推广了原来已有的量子编码方案。具体如下： 

量子化学计算方法章永凡福州大学化学系 2009年2月

课程主要内容一、有限尺度体系(分子、团簇等)电子结构计算

方法-G03程序的使用 二、无限周期体系(一维链状化合物、二维层状化合物或固体表面、三维固体体相)电子结 构计算方法-VASP/CASTEP程序的使用主要参考资料: G03用户手册或G03的帮助文件 VASP程序用户手册 相应网址:

简

介

量子化学软件目的在于将量子化学复杂计算过程程序化，从而便于人们的使用、提高计算

效率并具有较强的普适性。绝多数量子化学程序是采用Fortran语言编

写的(Fortran 77或Fortran 90),通常由上万行语句组成。

计算原理

基于从头算或第一性原理方法 (ab initio/first principles) Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、 Crystal、VASP、Wien、Dmol等 基于半经验或分子力学方法 MOPAC、EHMO、NNEW3等 有限尺度体系(分子、簇合物等) Gaussian、ADF、Dalton、 Gamess、MOPAC、EHMO等 无限周期重复体系(晶体、固体 表面、链状聚合物等) Crystal、NNEW3、VASP、 Wien等

软件分类研究对象

当经典物理遇上量子力学

量子力学来源于那晴朗天空中的两朵乌云之一，正是那朵乌云引起了人们对物理世界的重新认识。量子力学的重要性不亚于当年的牛顿力学，其在物理学史上具有划时代意义，对于研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质具有重要的作用。 此前经典物理曾取得了一系列的重大成就，然而在19 世纪末，德国物理学家维恩发现的热辐射理论却是用经典物理所无法解释的，正是这一成果促进了量子力学的产生。从此出现了一门与经典力学不同的理论的诞生。

量子力学与经典力学的核心差异在于对粒子与波的认识。经典力学认为粒子与波是完全不同的，两者毫无联系，相互独立。而量子力学认为物质具有波粒二象性，统一了粒子与波。

对于经典物理的基本观念有连续性，因果性，确定性。我们可以用r,p,t等物理量来准确的描述物体的运动状态等。但量子力学的思想在于不连续性，不因果性，不确定性。不连续性是指物质和能量都有最小的单位，是一份一份的;不确定性认为人们无法同时给定物质所有的参数，一个知道的越详细，另一个就越不准确；不因果性则是即使你知道所有参数（虽然理论上不能），你得到的也只是个概率的结果。于是量子力学采用波函数来描述粒子的状态，量子力学中的力学量可以用由满足一定条

项目名称： 冷原子分子系综的量子调控与量子信息

起止年限：依托部门：技术

张卫平 华东师范大学 2011.1至2015.8 教育部 上海市科委

首席科学家：

二、预期目标

本项目的总体目标：在当前国际、国内量子信息科学与技术的研究迅速发展的大背景下，联合我国在量子光学、原子分子物理与量子信息科学交叉领域的优势研究力量，面向国家中长期发展规划中所确定的国家需求的长远战略目标，针对国家重大科学研究计划--“量子调控”计划的指南方向--基于原子、分子体系的量子调控的核心内容，瞄准冷原子、分子系综的量子调控与量子信息技术交叉结合的这一国际科学前沿方向中最新的研究热点以及当前国际上广泛关注的重大技术前沿的发展方向，以全新的思维和对重大基础科学问题的深刻理解来探索量子信息科学、量子光学与原子分子物理的有机融合在开拓相关量子技术方面的潜在应用。力争在相关学科的交叉融合点上取得若干重大基础性进展。全面推进我国在量子光学、原子分子物理、量子信息、精密测量等科学领域的研究水平进入国际先进行列。获得具有自主知识产权的关键核心量子技术。继续培养和凝聚一支能协同攻关，敢于挑战国际前沿的科研队伍，并为国家战略发展规划提供重要的科学与技术依据及储备重要的科研力量。同

量子计量基准的概况及发展前景 陈群

（华南师范大学 物理与电信工程学院 20092301069）

摘要：以量子物理学为理论基础的量子计量基准在近40年来得到了很快的发展。与传统的计量基准相比较，量子计量基准具有一系列显著优点，例如准确度高，可在多个地点复现等。目前，长度、时间、电学等方面的量子基准已在逐步建立，使计量标准由实物标准向自然标准过渡，测量准确度提高了几个数量级，说明基本物理常数的准确测定在量子计量学的发展过程中具有重要作用。在新世纪中，量子计量基准将得到进一步的发展和完善，其发展前景主要集中基本物理常数的新的定义等方面。

关键词：量子计量基准 自然标准 基本物理常数 基本单位 1 引言

所有的事物都是由一定的“量”组成，并通过“量”来体现的。为了把客观世界的特性用数量表达，就需要测量。比如，著名的万有引力定律，被牛顿的敏锐观察所揭示，并在百余年后经卡文迪许的精密测试而得到了确认；爱因斯坦的相对论，也是在频率精密测量的基础上才得到了一定的验证。测量实质上是一个比较的过程，也因人而异，这就会导致测量结果的准确度不高。于是，在测量