發(fā)布時(shí)間：2021-03-09 14:29

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),對(duì)于量子計(jì)算的研究吸引了廣泛的目光,量子計(jì)算所具有的優(yōu)勢(shì)讓很多學(xué)者將其應(yīng)用到信息化時(shí)代的的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。量子計(jì)算可以有效地提高經(jīng)典算法的運(yùn)行效率。最近研究者將量子計(jì)算應(yīng)用到傳統(tǒng)通信領(lǐng)域中,將經(jīng)典通信信號(hào)處理方法以更低的時(shí)間復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)。使得基于量子計(jì)算相關(guān)的無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域有了全新的實(shí)施方案。本文首先研究了量子力學(xué)基本原理,量子門(mén)中的三類(lèi)量子門(mén):單量子比特門(mén)、受控比特門(mén)和通用量子門(mén),分析了量子線(xiàn)路的圖形表示和與經(jīng)典線(xiàn)路圖的區(qū)別。本文還研究了幾種基礎(chǔ)的量子算法和算法所對(duì)應(yīng)的線(xiàn)路圖,包括哈密度量模擬、量子傅里葉變換、相位估計(jì)和量子交換測(cè)試。這些研究工作是后續(xù)針對(duì)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中信道預(yù)測(cè)所提出算法的理論基礎(chǔ)。后續(xù)研究中將經(jīng)典信道預(yù)測(cè)算法進(jìn)行量子計(jì)算實(shí)施,利用量子疊加態(tài)和量子高并行性計(jì)算的特性對(duì)信道預(yù)測(cè)算法進(jìn)行時(shí)間上的加速,且預(yù)測(cè)性能與經(jīng)典算法一致。本文針對(duì)經(jīng)典無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的信道預(yù)測(cè)算法計(jì)算復(fù)雜度較高的問(wèn)題,提出了基于量子奇異值估計(jì)方法的量子極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）算法。論文首先研究了極限學(xué)習(xí)機(jī)算法和所適用的信道模型。接著研究了二叉樹(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)存模型。以及量子奇異值估計(jì)方法。主要研究了量子... 

【文章來(lái)源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：55 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單量子比特測(cè)量

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文9行測(cè)量。根據(jù)量子力學(xué)原理可知，對(duì)任意一個(gè)量子系統(tǒng)中的量子態(tài)，測(cè)量此系統(tǒng)的操作可以用一系列測(cè)量算子1,,NMM來(lái)進(jìn)行，其中用下標(biāo)1,,N來(lái)表示N個(gè)可能會(huì)出現(xiàn)的測(cè)量結(jié)果。經(jīng)過(guò)測(cè)量該系統(tǒng)的量子態(tài)獲得第n個(gè)測(cè)量結(jié)果的概率為T(mén)r()nnnpMM(2.3)并且經(jīng)過(guò)測(cè)量后該系統(tǒng)將坍縮成式2.4的量子態(tài)Tr()nnnnnMMMM(2.4)其中n1,,N。量子測(cè)量中的一個(gè)特例是投影測(cè)量。在投影測(cè)量中，測(cè)量算子可以寫(xiě)成=nnnM，其中狀態(tài)向量集n構(gòu)成希爾伯特空間的正交基。輸出結(jié)果n對(duì)應(yīng)的概率為2nnp。每個(gè)投影測(cè)量都與一個(gè)可觀(guān)測(cè)值相關(guān)聯(lián)，即=nnnM。期望得到的結(jié)果為M=M。圖2.1表示單量子比特測(cè)量的電路，其中表示單量子比特量子態(tài)，右邊表示測(cè)量操作。圖2.1單量子比特測(cè)量2.2量子門(mén)2.2.1單量子比特門(mén)量子門(mén)種類(lèi)中最簡(jiǎn)單的是單量子比特門(mén)，它的實(shí)質(zhì)為酉操作。這個(gè)酉操作可以作用在單個(gè)量子比特上從而實(shí)現(xiàn)特定計(jì)算功能。單量子比特門(mén)為最基礎(chǔ)的量子門(mén)，量子計(jì)算中常使用的單量子比特門(mén)有Hadamard門(mén)，Pauli-X門(mén)，Pauli-Y門(mén)，Pauli-Z門(mén)，相位門(mén)和8門(mén)。這些量子門(mén)都有對(duì)應(yīng)的符號(hào)和酉矩陣表示。圖2.2列出了常見(jiàn)的單量子比特門(mén)和對(duì)應(yīng)的表示，左邊為框圖表示，右邊為其對(duì)應(yīng)的酉矩陣。圖2.2常見(jiàn)當(dāng)量子比特門(mén)的名稱(chēng)

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文102.2.2受控量子門(mén)當(dāng)某些（單個(gè)）比特滿(mǎn)足某個(gè)條件時(shí)，才會(huì)對(duì)某些（單個(gè)）比特執(zhí)行特定的操作，我們稱(chēng)之為受控門(mén)。在量子計(jì)算機(jī)中受控門(mén)有非常重要的作用。常用的受控量子門(mén)為以下幾類(lèi)，首先為量子受控非門(mén)（ControlledNOTGate,CNOT）。量子受控非門(mén)需要兩個(gè)量子比特，這兩個(gè)量子比特分別稱(chēng)為控制量子比特c和目標(biāo)量子比特t。具體執(zhí)行過(guò)程為當(dāng)控制量子比特為1態(tài)時(shí)才對(duì)目標(biāo)量子比特執(zhí)行X操作，否則不執(zhí)行任何操作。具體的執(zhí)行過(guò)程如下：ctcct(2.5)其量子電路可見(jiàn)圖2.3（左）。而一般的受控U操作。對(duì)于單量子比特受控U門(mén)，當(dāng)控制量子比特為1態(tài)時(shí)才對(duì)目標(biāo)量子比特執(zhí)行U操作。執(zhí)行過(guò)程如下所示：cctcUte-(2.6)其量子電路可見(jiàn)圖2.3（右）。圖2.3量子CNOT門(mén)和單量子比特受控U門(mén)除此之外，也存在許多不止一個(gè)控制量子比特的量子受控門(mén)。比較經(jīng)典的例如Toffoli門(mén)中有兩個(gè)控制比特，這個(gè)量子門(mén)實(shí)現(xiàn)的操作為：121212cctcccct(2.7)判斷所有控制量子比特是否都為量子態(tài)1，如果都為1時(shí)執(zhí)行X操作。量子Toffoli門(mén)的電路可見(jiàn)圖2.4（左）。而對(duì)于多量子比特的一般受控U操作，執(zhí)行的過(guò)程為：121212ncccnccctccUt8`é(2.8)只有控制量子比特均為1時(shí)才執(zhí)行U操作。圖2.4（右）表示多量子比特控制一般U操作。當(dāng)U設(shè)置為X時(shí)，該操作稱(chēng)為擴(kuò)展的受控非門(mén)。圖2.4量子Toffoli門(mén)和多量子比特受控U門(mén)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種基于粒子群優(yōu)化的極限學(xué)習(xí)機(jī)[J]. 王杰,畢浩洋.  鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版). 2013(01)

碩士論文
[1]車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的自適應(yīng)發(fā)送技術(shù)研究[D]. 劉添晶.杭州電子科技大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3073001