量子计算

摘要： 量子计算机一个重要的应用是攻破经典密码.以往的研究表明,攻破广泛使用的2048位RSA密码所需要的量子比特数目在2000万左右,远远超出了目前的技术水平.近期法国研究人员提出,如使用配备了多模式量子存储的量子计算机,则只需要1.3万个量子比特即可攻破2048位的RSA密码.这一研究把量子存储器的应用推广到量子计算领域,为研制实用化量子计算机提供了一条新的技术路线.量子存储式量子计算机需要微波段的量子存储器,这是目前亟待开发的新技术.基于对量子存储过程中原子辐射本质的分析,近期我们提出了无噪声光子回波方案,成功解决了光子回波的自发辐射噪声难题,有望进一步实现微波段量子存储并应用于量子存储式量子计算机中.

摘要： 2021年是中国共产党成立一百周年。在这一年,中国人首次进入自己的空间站,中国高度闪耀星空!在这一年,中国光量子计算机和超导量子计算机以最快超算显示“量子计算优越性”,中国速度振奋人心!在这一年,在建党百周年之际,中传学子等青少年代表庄重承诺:“请党放心,强国有我!”中国力度势不可挡!在这一年,国际舆论斗争和话语权争夺依然激烈,习近平总书记大力倡导推动构建人类命运共同体。

摘要： 2022年3月15日,中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员冯芒团队与郑州大学、广州工业技术研究院、河南大学等单位合作,利用超冷40Ca+离子所构造的量子模拟试验平台,设计并试验展现了可控的量子非平衡热力学过程,在单原子层面上首次高精度地验证了“远离平衡状态的量子体系的操控速度受制于体系的熵产生率”这一全新的量子热力学特性,研究成果发表在《物理评论快报》上。该成果不仅涉及量子力学和热力学的基本问题,而且对优化量子测量、量子态制备和量子信息读取,加快量子计算的速度等量子技术都有重要意义。

摘要： 内容简介人工智能专家李开复与科幻作家陈楸帆创造性合作,畅想了20年后在人工智能等科技影响下的人类世界。书中10个引人入胜的短篇故事,展示了一系列令人大开眼界的未来场景——身临其境的沉浸式娱乐方式、自如使用人类语言的虚拟伴侣、没有“司机”的完全自动驾驶汽车、能够以假乱真的照片和视频,以及基于量子计算、计算机视觉和其他AI技术的展开应用。

摘要： 我们要论证的观点是,通过量子力学过程完成的计算与对大脑如何产生思维的解释是没有关系的。这显然对立于许多理论家所持的看法。首先,量子效应不具有神经信息处理所需的时间特性。其次,要让量子计算在有机体之上实例化,这存在着实质性的物理障碍。最后,没有心理学证据能证明,意识和数学思维之类的心理现象需要用量子理论来解释。因此,我们的结论是,对大脑功能的理解可能用不着借助量子计算或类似的机制。

摘要： 在微纳卫星网络中,传统蚁群路由算法不能同时保证数据传输的安全性和网络业务的服务质量,且易陷入局部最优解,收敛速度较慢。为解决上述问题,提出一种实现多目标优化的Q学习量子蚁群路由算法。该算法在选择下一跳节点的转移概率时,将路径的平均信任值和路径的费用作为两个优化目标,构成最优路径的节点性能指标,保证数据传输的安全性和网络业务服务质量。在考虑路径费用函数时,将量子计算引入到状态转移概率计算中,避免陷入局部最优解,并在算法中引入Q学习的思想,将信息素映射成Q学习的Q值,强化算法在动态环境中的学习能力,以提高路由的整体性能。仿真结果表明,与蚁群优化算法和改进的蚁群多约束路由算法相比, Q学习量子蚁群路由算法明显改善包投递率、平均端到端时延和节点平均能耗等性能指标,避免了蚁群算法易陷入局部最优解,提高了收敛速度,可适用于具有高速移动节点的微纳卫星网络。

摘要： 本文从银行业数字化转型行业现状与量子信息技术发展研究报告出发,以开放银行数字化转型的实践为典型案例,首先简要梳理我国银行业数字化转型现状,进而探讨银行业金融机构数字化转型的过程中面临的挑战,并在前文基础上探讨量子科学技术能够解决的数字化转型的难点,最后为量子技术助力银行业数字化转型提出相应建议。

摘要： 近年来超导量子计算的研究方兴未艾,随着谷歌宣布首次实现“量子优势”,这一领域的研究受到了人们进一步的广泛关注.超导量子比特是具有量子化能级、量子态叠加和量子态纠缠等典型量子特性的宏观器件,通过电磁脉冲信号控制磁通量、电荷或具有非线性电感和无能量耗散的约瑟夫森结上的位相差,可对量子态进行精确调控,从而实现量子计算和量子信息处理.超导量子比特有着诸多方面的优势,很有希望成为普适量子计算的核心组成部分.以铌或其他硬金属(如钽等)为首层大面积材料制备的超导量子比特及辅助器件(简称铌基器件)拥有其独特的优点以及进一步发展的空间,目前已引起越来越多的兴趣.本文将介绍常见的多种超导量子比特的基本构成和工作原理,进而按照器件加工的一般顺序,从基片选择和预处理、薄膜生长、图形转移、刻蚀和约瑟夫森结的制备等方面详细介绍铌基超导量子比特及其辅助器件的多种制备工艺,为超导量子比特的制备提供一个可借鉴的清晰的工艺过程.最后,介绍若干制备铌基超导量子比特与辅助器件的具体例子,并对器件制备的工艺与方法的优化做展望.

摘要： 据报道,中国科学技术大学郭光灿院士团队的邹长铃课题组将独立设计的磁场芯片与光栅芯片结合,实现了基于双芯片的冷原子磁光阱系统。相关成果新近在线发表在国际学术期刊《应用物理评论》上。磁光阱作为对原子蒸气进行冷却和俘获的基本手段之一,在现代原子物理领域中有着广泛的应用。通过磁光阱获得的冷原子系统是实现长相干时间量子比特,以及基于此的量子精密测量、量子模拟和量子计算等应用的必要基础。

摘要： 量子计算作为一项前沿颠覆性技术,已经引起世界主要国家和地区的广泛关注。文中系统梳理了美国、欧盟、俄罗斯、日本等世界主要国家和地区在量子计算领域的战略布局;结合近年来国内外研究成果,总结了量子硬件、量子算法、混合量子计算等核心技术的发展现状及趋势;基于军方的最新研究部署,分析了量子计算的军事应用动向;围绕IBM、Google、D-Wave、IonQ等产业链核心企业研究了量子计算产业化推进情况;最后研判未来发展趋势,提出了完善我国量子计算发展布局的思考建议。

摘要： 量子学说诞生后的百余年间,人们在认识和利用量子规律上取得了长足的进步.特别是近二十年以来,随着掌控量子效应和定制量子系统能力的不断深入,一批扎根于纯粹量子效应的量子技术正从梦想走向现实.这些变革性技术能够突破信息和物质科学技术的经典极限,将会对人类文明产生深远影响,被公认为"第二次量子革命"来临的标志.本报告回顾了中国科学技术大学自旋磁共振实验室在基于自旋量子调控的量子计算与精密测量方面取得的重要研究进展,并对相关研究方向的未来发展作简要展望.

摘要： 本文在高自旋核磁共振体系上进行了一系列的理论与实验研究,以期对核磁共振量子计算作一些补充.首先将3/2体系制备到PPS态，然后缓慢改变Hamiltonian，使其进行绝热演化，实验很好地展现了单原子隧穿过程。这是首个在高自旋体系上实现的绝热量子模拟实验。

摘要： 本研究基于自旋的量子计算的基本理论问题和相关实验技术，重点关注量子计算的理论实现方案和实验实现，包括对固体自旋体系退相干机制及抑制方法的研究、量子态制备、逻辑操作及测量，并研究多比特纠缠行为及可扩展性探讨。

摘要： 本文自主成功搭建S波段谱仪(2～4GHz),进而将此谱仪应用于金刚石中的氮-空穴中心(NV色心)——当前可能用于可扩展量子计算最重要的单自旋体系之一.金刚石氮-空穴缺陷中心具有毫秒量级的相干时间、特殊的能级结构能较容易的用光泵浦方法初始化和读出量子态，这些性质使NV中心成为一个非常好的量子信息储存和调控的室温固体单自旋基质材料，具有广泛的应用前景。

摘要： 近年来,量子计算的快速发展给现代密码技术带来了前所未有的挑战和威胁,量子时代也常被误认为是现代密码技术的"终结者".首先,本文从密码技术的发展历史出发,介绍了量子计算对现代密码技术的影响和抗量子密码研究的必要性;其次,本文回顾了格上抗量子密码的研究现状,并简短介绍了在格上密码研究的部分工作;最后,本文给出了简短的总结.rn 量子计算虽然给现代密码技术带来一定的挑战，但其仅仅对基于某些具体数学问题的密码方案有颠覆性的威胁，并没有动摇现代密码学的理论基础。量子密码（量子密钥传输）虽然能够替代公钥密码技术中部分密钥交换协议的功能，但其却不能替代现代密码技术特别是公钥密码技术在实际应用中的作用，因此研究抗量子的新型公钥密码具有极大的必要性和紧迫性。rn 虽然当前量子计算机还处于非常原型的阶段，但密码学家却早已开始抗量子密码的研究。特别地，美国国家标准研究所(NIST)己于2016年开始抗量子密码标准的征集，并计划将于2023年左右推出抗量子密码标准。有理由相信更先进的抗量子密码必将先于量子计算机进入实际应用。

摘要： 介绍了光子的量子计算、波动性、偏振自由度、相互作用，或许，波动性和粒子性仅适用于经典世界在量子世界并不存在，如同“轨道”在量子力学中一开始就被抛弃那样。或许在“光子”诞生后的第二个百年中可以找到正确答案，让天堂上的爱因斯坦感到心满意足。量子力学的第二次革命已经来临，量子战鼓已经敲响。

摘要： 传统的K-means 算法局部搜索能力强,但是对初始化比较敏感,并且容易陷入局部最优值,这些缺陷严重限制了它的应用范围.针对目前普遍所存在的问题,本文提出一种改进的基于量子蚁群的聚类方法,将量子计算原理和蚂蚁算法结合来改进K-means 算法,该方法结合了两个方法的优点,力求优势互补,并且在该方法中引入微观适应性策略改进了算法中的交叉算子和变异算子,提高了聚类算法的局部搜索能力.实验证明该算法保证了种群的多样性,有很好的全局收敛性,克服了K-means 的不足,能有效解决未成熟收敛的问题.

摘要： 将量子计算引入图像处理是目前解决图像处理高精确度和高实时性等性能难题的重要手段.研究主要从量子计算的基本原理出发,介绍了目前4种已有的量子图像存储技术研究,并分析了其与经典数字图像存储方式的异同.通过性能对比,对4种量子图像存储方法的优缺点进行了定性分析,并提出一种改进的基于量子叠加态的图像存储机制的设想.研究综述了量子图像存储技术的发展现状和未来的研究趋势,对量子图像处理领域的后续研究有重要的指导意义.

摘要： 混合多值量子可逆逻辑电路综合问题中,Toffoli门的合成是整个合成过程中最为关键的一步.针对混合多值5-qubits量子可逆逻辑电路综合问题,构造了PMX量子门,验证了CNOT门的合成能力,实现了对Toffoli门的合成,并设计了双向的BDS搜索算法,高效实现了量子电路的最优或者较优综合.

摘要： 混合多值量子可逆逻辑电路综合问题中,Toffoli门的合成是整个合成过程中最为关键的一步.针对混合多值5-qubits量子可逆逻辑电路综合问题,构造了PMX量子门,验证了CNOT门的合成能力,实现了对Toffoli门的合成,并设计了双向的BDS搜索算法,高效实现了量子电路的最优或者较优综合.

摘要： 用于从量子位去除泄漏的装置和方法。在一个方面，一种装置包括一个或多个量子位，其中每个量子位促进多个量子位级别中的至少一个量子位级别的占用，该量子位级别包括两个计算级别和各自高于计算级别的一个或多个非计算级别，其中量子位促进与对应的跃迁频率相关联的量子位级别之间的跃迁；腔体，其中该腔体限定腔体频率；一个或多个耦合器，其将每个量子位耦合到腔体；一个或多个耦合器，其将腔体耦合到一个或多个量子位和腔体的外部的环境；频率控制器，其控制每个量子位的频率，使得针对每个量子位，相对于腔体频率调节量子位的频率，使得非计算级别的布居被转移到腔体。

摘要： 本发明提供了一种量子计算系统，包括：问题获取单元，配置成根据用户提供的问题类型及实际应用场景相关的参数确定待求解问题；经典计算单元，与所述问题获取单元耦接，配置成根据所述待求解问题编译量子线路，并计算所述量子线路所需的第一参数，将编译后的量子线路和所述第一参数输出；量子计算单元，与所述经典计算单元耦接，配置成根据所述编译后的量子线路和所述第一参数，在量子芯片的对应区域上执行采样操作，并输出采样结果；解反馈单元，与所述量子计算单元耦接，配置成将所述采样结果处理成对应问题的解，反馈给提出所述对应问题的用户。本发明所提供的量子计算系统，无需反复调用量子芯片，提高了芯片寿命，节约了计算任务的完成时间。

摘要： 本发明公开了一种量子计算任务计算方法、装置及量子计算机操作系统，属于量子计算领域。所述方法包括获取量子芯片的当前拓扑结构；获取任务队列中的多个量子计算任务，并确定各所述量子计算任务的优先级和比特需求；根据各所述量子计算任务的优先级和比特需求，确定当前拓扑结构支持的各所述量子计算任务为调度任务；针对各所述调度任务对应的量子线路进行处理以获得一可执行量子线路；基于所述当前拓扑结构的量子芯片，针对所述可执行量子线路执行量子计算，并根据执行结果确定各所述调度任务分别对应的计算结果，实现了多量子计算任务的同步并行计算，从而最大化的利用了量子芯片计算资源，提高了量子计算效率。

摘要： 本申请公开了基于微内核架构的量子计算机操作系统及量子计算机，其中，量子计算机为异构量子计算机，异构量子计算机包括量子处理器部分和经典处理器部分，本申请通过将内核对象管理模块和数据传递模块配置于内核空间，将其他的系统功能模块移到用户空间，最小化内核空间中的功能结构，并通过内核对象管理模块创建IPC通道，通过IPC通道和数据传递模块实现量子计算机的消息传递和远程内存访问，避免了用户态和内核态切换的开销。本申请采用微内核架构来设计量子计算机操作系统，最小化了操作系统内核空间中的功能结构，其具有开销小、可靠性高、安全性好等优点，通过该量子计算机操作系统控制异构量子计算机，提高了异构量子计算机的效率和性能。

摘要： 本申请属于量子计算领域，公开了一种量子计算任务调度方法、装置及量子计算机操作系统，方法包括：获取量子芯片的当前拓扑结构；获取多个量子计算任务，其中：各所述量子计算任务需要的量子比特数之和小于等于所述量当前拓扑结构包含的量子比特数；将各所述量子计算任务对应的量子线路处理为一个第一量子线路，其中，所述第一量线路为可在所述量子芯片上执行的可执行量子线路；发送所述第一量子线路至量子计算机硬件实现各所述量子计算任务的计算，并根据计算结果获得各所述量子计算任务的调度结果。本申请能够提高量子芯片计算资源的利用效率，提高任务调度效率，提高量子计算效率。

摘要： 本申请属于量子计算领域，公开了一种量子计算机操作系统及量子计算机，量子计算机操作系统包括量子比特管理服务模块，用于获取量子芯片上的可用量子比特的当前拓扑结构；量子计算任务调度管理服务模块，用于从当前尚未处理的量子计算任务中确定待处理量子计算任务；编译优化服务模块，用于编译所述待处理量子计算任务以得到可在所述量子芯片上执行的可执行量子线路；量子计算任务调度管理服务模块，还用于根据所述可执行量子线路的优先级确定待分配量子计算任务；通信模块，用于与实现所述待分配量子计算任务的分配、执行和执行结果反馈的量子计算机硬件之间的通信。本申请能够实现量子计算任务的调度处理，提高了量子计算机的计算效率、稳定性。

摘要： 公开了一种量子计算机操作系统和量子计算机。该计算机操作系统包括：量子程序编译优化服务模块，用于实现如下处理：获取待执行的量子程序，获取第二量子计算硬件设备的量子芯片中的量子比特的拓扑结构，基于所述拓扑结构，将量子程序编译成量子计算任务；以及通信模块，用于将量子计算任务发送给第二量子计算硬件设备，以用于量子计算。

摘要： 本申请属于量子计算领域，公开了一种量子计算任务调度方法、装置及量子计算机操作系统，方法包括：获取量子芯片当前拓扑结构；针对截止当前时刻接收的以量子线路表示的量子计算任务，根据所述量子线路包含的量子比特数获得匹配所述量子芯片当前拓扑结构的量子线路作为待处理量子线路；编译各所述待处理量子线路以得到可在所述量子芯片上执行的可执行量子线路；根据所述可执行量子线路的时序确定所述可执行量子线路的执行时间；根据各所述可执行量子线路的优先级确定待调度量子计算任务。本申请整体大大提高了量子芯片的计算资源的利用率，提高量子计算任务被调度的效率，共同提高了量子计算的计算效率。

摘要： 一种量子计算服务包括到多个量子硬件提供商的连接，所述多个量子硬件提供商被配置为使用基于不同的量子技术的量子计算机来执行量子电路。所述量子计算服务使得客户能够按中间表示定义量子算法/电路并且从多种支持的量子计算技术中的任一种中选择以用于执行所述量子算法/量子电路。

摘要： 本申请公开一种量子计算机散热装置、量子测控系统以及量子计算机，量子计算机散热装置包括：第一散热件、连接件以及第二散热件；所述第一散热件在平行于所述连接件的方向上开设有若干第一容线孔，所述第一容线孔供第一量子测控线路穿过；所述连接件位于所述第一散热件的下方，用于连接所述第一散热件以及所述第二散热件；所述第二散热件位于所述连接件的下方，所述第二散热件在平行于所述连接件的方向上上开设有若干第二容线孔，所述第二容线孔供从所述第一容线孔穿出的所述第一量子测控线路穿过。本申请提出的量子计算机散热装置能够让线路与制冷盘进行充分的热交换，为量子芯片提供其所需的极低温环境，从而提高量子比特操控和读取的精度。