在量子計算機中,數(shù)據(jù)庫處理過程作為信息傳輸和信息處理的基本過程,一直是人們關注和研究的焦點。本文主要涉及量子數(shù)據(jù)庫處理的四個方面,即量子線路的解析表示、在量子計算機上實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫處理算法、利用對偶計算進行的數(shù)據(jù)庫處理和非線性光學量子計算方案。 在量子線路方面,本文提出兩種新的理論方案。第一種是任意量子完全受控門的解析分解方案,此方案以通用量子門的形式分別給出了指數(shù)復雜度和多項式復雜度的量子線路圖和解析分解結果。第二種方案是基于量子邏輯門分解的糾纏Bell態(tài)、GHZ態(tài)和W態(tài)量子分析器方案,為在實驗上制備和測量典型糾纏態(tài)提供了新的思路和方法。 在量子數(shù)據(jù)庫處理算法方面,本文提出了五種新的算法,包括僅需一次查詢實現(xiàn)的平均疊加態(tài)單目標態(tài)的量子刪除算法、任意疊加態(tài)多目標態(tài)的廣義量子刪除算法、大數(shù)據(jù)庫單目標態(tài)的近似量子刪除算法、量子插入算法和廣義確定性量子搜索算法。前四種算法與經典算法相比,可以實現(xiàn)計算的指數(shù)加速。后一種算法是對現(xiàn)有的確定性量子搜索算法的推廣和改進,具有更廣的適應范圍和更高的搜索效率。 在利用對偶計算進行的數(shù)據(jù)庫處理方面,本文提出在量子計算機上模擬對偶計算的模式,包括模擬2路對稱對...

【文章頁數(shù)】：196 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 量子計算發(fā)展概況
    1.2 量子數(shù)據(jù)庫線路研究回顧
    1.3 量子數(shù)據(jù)庫算法研究回顧
    1.4 論文內容與章節(jié)安排
第2章 量子計算理論基礎
    2.1 量子力學基本原理
        2.1.1 微觀粒子的波粒二象性
        2.1.2 量子力學基本假設
        2.1.3 量子態(tài)疊加原理
        2.1.4 量子態(tài)演化和幺正算符
        2.1.5 密度算符理論
        2.1.6 量子糾纏態(tài)和量子分析器
    2.2 計算模型和計算問題復雜性分析
    2.3 量子線路模型
    2.4 量子邏輯門
        2.4.1 基本量子門
        2.4.2 通用量子門
        2.4.3 量子編譯器
    2.5 量子數(shù)據(jù)庫處理
        2.5.1 量子并行性
        2.5.2 “相對黑盒”指數(shù)加速的量子算法
        2.5.3 Shor大數(shù)質因子分解算法
        2.5.4 Grover量子搜索算法
        2.5.5 Grover量子搜索算法的推廣
        2.5.6 Long量子搜索算法
第3章 量子完全受控門的解析分解方案和糾纏態(tài)量子分析器
    3.1 背景介紹
    3.2 任意量子比特受控門解析分解方案
        3.2.1 指數(shù)復雜度解析分解方案
        3.2.2 多項式復雜度解析分解方案
        3.2.3 兩種方法的比較
    3.3 Bell基態(tài)、GHZ基態(tài)和W基態(tài)量子分析器方案
        3.3.1 糾纏態(tài)分析器及其在實驗中的應用
        3.3.2 Bell基態(tài)量子分析器
        3.3.3 GHZ基態(tài)量子分析器
        3.3.4 W基態(tài)量子分析器
    3.4 小結
第4章 量子數(shù)據(jù)庫的刪除、插入和搜索算法
    4.1 背景知識
        4.1.1 經典數(shù)據(jù)庫處理
        4.1.2 量子數(shù)據(jù)庫處理
    4.2 僅需一次查詢實現(xiàn)的平均疊加態(tài)單目標態(tài)的量子刪除算法
        4.2.1 量子刪除算法步驟
        4.2.2 量子刪除迭代的周期性分析
    4.3 大數(shù)據(jù)庫單目標態(tài)的近似量子刪除算法
    4.4 任意疊加態(tài)多目標態(tài)的廣義量子刪除算法
        4.4.1 廣義量子刪除算法步驟
        4.4.2 廣義刪除迭代的周期性分析
    4.5 量子插入算法
        4.5.1 量子插入算法步驟
        4.5.2 量子插入迭代的周期性分析
    4.6 廣義確定性量子搜索算法
        4.6.1 廣義確定性量子搜索算法步驟
        4.6.2 廣義搜索迭代的周期性分析
    4.7 小結
第5章 利用對偶計算進行的數(shù)據(jù)庫處理
    5.1 背景介紹
        5.1.1 廣義量子干涉原理和對偶計算機
        5.1.2 對偶計算機的數(shù)學描述
    5.2 量子計算機的對偶模式和循環(huán)計算模式
    5.3 量子計算機的廣義對偶模式和廣義對偶門
    5.4 在量子計算機上實現(xiàn)的對偶模式定點搜索算法
    5.5 在量子計算機上實現(xiàn)的對偶模式定點刪除算法
        5.5.1 平均疊加態(tài)單目標態(tài)的對偶模式定點刪除算法
        5.5.2 任意疊加態(tài)多目標態(tài)的對偶模式定點刪除算法
    5.6 小結
第6章 非線性光學量子計算方案
    6.1 背景知識
    6.2 非線性光學量子計算方案
        6.2.1 方案中基本光學器件
        6.2.2 任意單比特門的實現(xiàn)
        6.2.3 CNOT門的實現(xiàn)
        6.2.4 偏振整形器
    6.3 小結
結論
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3741103