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面向含噪中规模量子处理器的量子机器学习 被引量:1
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作者 石金晶 肖子萌 +2 位作者 王雯萱 张师超 李学龙 《计算机学报》 北大核心 2025年第3期602-631,共30页
量子计算与人工智能结合,在增强模型表达能力、加速和优化机器学习等方面可能产生颠覆性影响,有望突破人工智能领域所面临的可解释性差、最优解难等问题,量子人工智能已成为国内外重点关注的学科前沿。量子机器学习是量子人工智能领域... 量子计算与人工智能结合,在增强模型表达能力、加速和优化机器学习等方面可能产生颠覆性影响,有望突破人工智能领域所面临的可解释性差、最优解难等问题,量子人工智能已成为国内外重点关注的学科前沿。量子机器学习是量子人工智能领域的重要研究内容,它将量子计算基础理论与机器学习原理相结合,以实现具有量子加速的机器学习任务。随着量子计算软硬件的快速发展,含噪中规模量子(NISQ)处理器的学习优势被证明,国内外学者相继提出一系列量子机器学习方法,以挖掘量子计算助力人工智能技术发展的创新应用。然而,当前的量子机器学习仍局限于对算法的优化,缺乏系统层面的理论架构,仍有许多科学问题亟待解决。本文首先从量子机器学习系统表征角度出发,建立量子机器学习系统的层次模型,概括和总结了面向各类任务的量子机器学习方案,分析了量子机器学习在提高经典算法速度等方面可能体现的“量子优势”。接着根据量子机器学习系统的层次结构,从原理层、计算层、应用层这三个方面对现有量子机器学习方法进行了总结与梳理,系统性地分析和讨论了其中的关键问题与解决方案。最后,结合当前阶段量子人工智能的发展特点,重点分析了量子机器学习领域面临的科学问题与挑战,并对未来该领域的发展趋势进行了深入分析与展望。 展开更多
关键词 量子计算 量子人工智能 量子机器学习 量子算法 含噪中规模量子处理器
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基于量子海鸥优化和双向记忆的波浪能发电平台运动预报方法研究
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作者 李明伟 徐瑞喆 +2 位作者 盛其虎 耿敬 张启昭 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期383-389,共7页
针对波浪能发电平台运动因风、浪、流的耦合作用从而难以预报的问题,本文提出了一种新的基于量子海鸥优化算法和双向长短期记忆神经网络的波浪能发电平台运动预报方法。引入双向长短期记忆网络模拟波浪能发电平台运动非线性动力系统;建... 针对波浪能发电平台运动因风、浪、流的耦合作用从而难以预报的问题,本文提出了一种新的基于量子海鸥优化算法和双向长短期记忆神经网络的波浪能发电平台运动预报方法。引入双向长短期记忆网络模拟波浪能发电平台运动非线性动力系统;建立了基于量子海鸥优化算法的双向长短期记忆神经网络波浪能发电平台运动网络超参优选方法;构建一种新的双向长短期记忆神经网络波浪能发电平台运动与量子海鸥优化算法相结合的波浪能发电平台运动深度学习组合预报方法。试验结果表明:与本文选择的模型相比,本文建立的预测网络具有更高的预测精度,并且量子海鸥优化算法在选择双向长短期记忆神经网络的波浪能发电平台运动的超参数时与选取的算法相比,获得了更合适的超参组合。 展开更多
关键词 波浪能发电平台运动 非线性动力系统 深度学习模型 双向长短期记忆网络 网络超参优选 智能优化算法 海鸥优化算法 量子计算
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面向智算网络的SCLOUD+后量子密钥封装适配与BW格优化研究
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作者 潘洁 郗卓宁 +5 位作者 赵占军 卜忠贵 侯慧芳 叶兰 陈曦 薛曌 《电信科学》 北大核心 2025年第7期176-186,共11页
现有主流后量子密钥封装机制,如基于模块格的密钥封装机制(module-lattice-based key encapsulation mechanism,ML-KEM),依赖于结构化格的模上容错学习(module learning with errors,Module-LWE)问题,其代数结构可能导致归约漏洞。聚焦... 现有主流后量子密钥封装机制,如基于模块格的密钥封装机制(module-lattice-based key encapsulation mechanism,ML-KEM),依赖于结构化格的模上容错学习(module learning with errors,Module-LWE)问题,其代数结构可能导致归约漏洞。聚焦于非结构化LWE框架下的SCLOUD+方案,其基于巴恩斯-沃尔(Barnes-Wall,BW)格的递归构造特性,通过高维格编码增益实现公钥与密文尺寸的显著压缩。基于该方案提出一种面向BW格的维度特化全展开递归消除技术,通过编译期常量优化、分层硬编码策略及单指令多数据(single-instruction multiple-data,SIMD)友好内存布局,将BW格在128维场景下的解码时钟周期从147 798降至30 107,为SCLOUD+后量子密钥封装机制提供了核心支撑。此研究为智算网络提供了一种兼顾高效性与抗量子安全性的轻量级密钥封装机制(key encapsulation mechanism,KEM)范式,为分布式联邦学习等低时延应用场景奠定了关键技术基础。 展开更多
关键词 智算网络 巴恩斯-沃尔格 有界距离解码 后量子密码 密钥封装
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量子计算与音乐创作的交汇:《旋转——Q1合成器三重奏》(Spinnings—Q1 Synth Trio)
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作者 郑中 杨维佳 《黄钟(武汉音乐学院学报)》 北大核心 2024年第3期24-31,167,共9页
量子算法作曲伴随AI音乐时代的到来,俨然成为计算机音乐领域的热点话题。巴西室内乐和电子音乐作曲家爱德华多·雷克·米兰达(Eduardo Reck Miranda),在英国普利茅斯大学计算机音乐研究跨学科中心(ICCMR)主持与牛津大学合作的... 量子算法作曲伴随AI音乐时代的到来,俨然成为计算机音乐领域的热点话题。巴西室内乐和电子音乐作曲家爱德华多·雷克·米兰达(Eduardo Reck Miranda),在英国普利茅斯大学计算机音乐研究跨学科中心(ICCMR)主持与牛津大学合作的项目时,创作的交互式量子音乐作品《旋转——Q1合成器三重奏》被誉为量子算法作曲开篇之作。文章以该作品在伦敦歌德学院音乐首演现场实况版本作为研究对象,通过交互系统搭建、映射工具设计、量子算法编程三个维度解析量子算法作曲技术路径,旨在尝试揭示这一新兴音乐创作方式的原理、属性与规律,以此探索音乐艺术与科技融合创新的更多可能性。 展开更多
关键词 量子算法作曲 量子计算 人工智能
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量子机器学习算法综述 被引量:44
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作者 黄一鸣 雷航 李晓瑜 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期145-163,共19页
机器学习在过去十几年里不断发展,并对其他领域产生了深远的影响.近几年,研究人员发现结合量子计算特性的新型机器学习算法可实现对传统算法的加速,该类成果引起了广泛的关注和研究.因此,文中对近十年的量子机器学习算法进行总结、梳理... 机器学习在过去十几年里不断发展,并对其他领域产生了深远的影响.近几年,研究人员发现结合量子计算特性的新型机器学习算法可实现对传统算法的加速,该类成果引起了广泛的关注和研究.因此,文中对近十年的量子机器学习算法进行总结、梳理.首先,介绍了量子计算和机器学习的基本概念;其次,从四个方面分别介绍了量子机器学习,分别是量子无监督聚类算法、量子有监督分类算法、量子降维算法、量子深度学习;同时,对比分析量子机器学习算法与传统机器学习算法的区别和联系;最后,总结该领域存在的问题及挑战,并对量子机器学习未来的工作进行展望. 展开更多
关键词 量子机器学习 量子计算 大数据 人工智能 量子深度学习
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量子计算进展与展望 被引量:11
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作者 郑建国 覃朝勇 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2008年第3期641-645,共5页
评述量子计算的历史、研究现状以及进一步发展的方向。着重论述量子算法的机理,对已知量子算法特征进行总结分析;归纳量子计算与经典智能计算的结合模式,比较其与传统智能计算的异同。在总结量子计算存在问题的基础上,探讨了今后的研究... 评述量子计算的历史、研究现状以及进一步发展的方向。着重论述量子算法的机理,对已知量子算法特征进行总结分析;归纳量子计算与经典智能计算的结合模式,比较其与传统智能计算的异同。在总结量子计算存在问题的基础上,探讨了今后的研究方向。 展开更多
关键词 量子计算 量子搜索算法 量子智能计算 量子神经网络 量子遗传算法
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量子神经网络 被引量:24
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作者 解光军 庄镇泉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2001年第7期1-6,共6页
In recent years,the researches on combination of quantum theory and neural networks have attracted much attention. This paper reviews the development and status about this field. Some quantum neural networks(QNN)model... In recent years,the researches on combination of quantum theory and neural networks have attracted much attention. This paper reviews the development and status about this field. Some quantum neural networks(QNN)models are discussed,the applications and prospects are also given,which show that QNN have great competence and potential in the computational intelligence field. 展开更多
关键词 量子理论 量子计算 神经网络
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基于量子神经网络的马铃薯早疫病诊断模型 被引量:12
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作者 马晓丹 谭峰 许少华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期174-178,183,共6页
针对马铃薯早疫病智能诊断,将量子计算的态叠加方法和神经网络计算的自适应性结合,提出了将量子神经网络作为马铃薯早疫病诊断模型。该模型隐含层采用多个量子能级的激励函数叠加的量子神经元,有效地解决了病害诊断中模糊决策,在给出的... 针对马铃薯早疫病智能诊断,将量子计算的态叠加方法和神经网络计算的自适应性结合,提出了将量子神经网络作为马铃薯早疫病诊断模型。该模型隐含层采用多个量子能级的激励函数叠加的量子神经元,有效地解决了病害诊断中模糊决策,在给出的学习算法的训练过程中自适应地确定样本特征数据中的不确定性。此算法能够较好地避免传统神经网络在训练过程中易出现局部极小值的弊端,提高了网络学习速度。仿真结果表明:量子神经网络在马铃薯早疫病诊断中,诊断正确率达到96.5%。 展开更多
关键词 马铃薯早疫病 智能诊断 量子计算 神经网络
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服装色彩搭配量子搜索模型 被引量:3
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作者 赵野军 奚荣华 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期136-141,共6页
针对目前服装色彩设计中重要的影响因素"色彩搭配"问题,提出借助计算机实现智能处理的方案。色彩搭配的难点包括:多种影响因素造成的多维度、排列组合这些因素产生的指数级增长知识爆炸、专业知识表达的不完整和模糊性等。提... 针对目前服装色彩设计中重要的影响因素"色彩搭配"问题,提出借助计算机实现智能处理的方案。色彩搭配的难点包括:多种影响因素造成的多维度、排列组合这些因素产生的指数级增长知识爆炸、专业知识表达的不完整和模糊性等。提出采用量子位模型来表达各种色彩搭配关系,通过分析实用的色彩搭配场景建立了色彩量子模型。另外,根据量子计算的特点和优势改进了查询方式,即在专家知识系统中没有采用现行的简单数据库查询方式,而是采用量子Grover算法来实现色彩的匹配搜索。测试系统的运行表明该模式具有快速、简明、可扩展和鲁棒性等应用优势。 展开更多
关键词 服装色彩 智能系统 色彩搭配 量子计算
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面向智能物联的动态负荷预测量子进化方法 被引量:6
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作者 王铮 王宇乐 王万良 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期3027-3037,共11页
物联网与智能制造的结合导致大量制造数据的产生,为了实现基于大数据的智能制造电力负荷预测,提出并实现了一种智能物联云计算平台,实现用户与智能物联网之间双向通信控制的快速响应。提出一种基于改进外加输入的自回归滑动平均模型的... 物联网与智能制造的结合导致大量制造数据的产生,为了实现基于大数据的智能制造电力负荷预测,提出并实现了一种智能物联云计算平台,实现用户与智能物联网之间双向通信控制的快速响应。提出一种基于改进外加输入的自回归滑动平均模型的短期动态负荷预测模型,结合平台中的智能传感设备和历史负荷、天气变化等综合数据,作为预测模型的外部输入变量,并利用改进的实数编码量子进化算法对预测模型进行参数估计以提高动态负荷预测的准确性。利用智能制造企业的实际负荷数据,采用所提方法进行预测并与实际负荷数据及传统方法的预测结果进行比较,实验结果表明,所提方案和算法能够有效提高智能制造过程中短期动态负荷预测的精度,同时通过并行化计算提升负荷预测的速度。 展开更多
关键词 智能电网 智能制造 短期负荷预测 外加输入的自回归滑动平均模型 量子进化算法 云计算
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动态多子群QPSO算法及其在机车粘着优化控制中的应用 被引量:2
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作者 李宁洲 冯晓云 卫晓娟 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第10期3020-3023,3027,共5页
针对列车重载和高速运行时轮轨间粘着存在极限状态以及此时最优粘着利用能否获得的问题,利用所提出的动态多子群QPSO算法训练神经网络,并基于训练好的神经网络设计了机车粘着智能优化控制器,通过对电机转矩的动态调整,实现了轮轨间粘着... 针对列车重载和高速运行时轮轨间粘着存在极限状态以及此时最优粘着利用能否获得的问题,利用所提出的动态多子群QPSO算法训练神经网络,并基于训练好的神经网络设计了机车粘着智能优化控制器,通过对电机转矩的动态调整,实现了轮轨间粘着的最优利用。仿真研究中,利用典型测试函数对所提出的动态多子群QPSO算法进行性能测试,证明该算法具有相对较高的寻优精度和效率,能有效提高神经网络的收敛速度和学习能力,将该算法应用于机车粘着优化控制中,得到了良好的控制效果。 展开更多
关键词 智能计算 动态多子群QPSO算法 神经网络 粘着优化控制
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基于改进量子粒子群算法的云计算资源调度 被引量:14
12
作者 赵莉 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期223-228,共6页
资源调度优化是云计算系统应用中的关键技术,针对标准量子粒子群优化算法收敛速度慢、求解效率低的缺陷,提出一种基于改进量子粒子群算法的云计算资源调度方法。首先在分析云计算资源调度研究现状的基础上,建立了相应的数学模型,然后采... 资源调度优化是云计算系统应用中的关键技术,针对标准量子粒子群优化算法收敛速度慢、求解效率低的缺陷,提出一种基于改进量子粒子群算法的云计算资源调度方法。首先在分析云计算资源调度研究现状的基础上,建立了相应的数学模型,然后采用量子粒子群优化算法对其进行求解,在求解过程中,对平均最优位置进行随机扰动,协助粒子逃离局部最优解,最后采用通过仿真实验对其性能进行分析。结果表明,该文方法可以有效提高云计算资源的利用率,保证它们之间负载均衡,具有较好的应用价值。 展开更多
关键词 云计算系统 量子粒子群算法 资源调度方法 资源利用率 数据处理 群智能优化算法 数学模型
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从演化密码到量子人工智能密码综述 被引量:13
13
作者 王宝楠 胡风 +1 位作者 张焕国 王潮 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期2112-2134,共23页
如何采用人工智能设计出高强度密码和使密码设计自动化是人们长期追求的目标.中国学者将密码学与演化计算结合,借鉴生物进化的思想独立提出演化密码的概念和用演化计算设计密码的方法,得到可变渐强的密码,减少攻击所需搜索空间的量级.... 如何采用人工智能设计出高强度密码和使密码设计自动化是人们长期追求的目标.中国学者将密码学与演化计算结合,借鉴生物进化的思想独立提出演化密码的概念和用演化计算设计密码的方法,得到可变渐强的密码,减少攻击所需搜索空间的量级.国内外研究表明:演化密码已经在对称密码、非对称密码领域、侧信道攻击以及后量子密码等领域均取得了实际成果:可在1 min内设计出一百多个好S盒(8×8),其中一些密码学指标达到最佳值;对于典型的后量子密码NTRU密码体制,演化密码攻击有望降低密钥搜索空间2~3个数量级;部分ECC安全曲线产生基域范围超过NIST现已公布的曲线;并在NIST现已公布的曲线范围内又发现了新的曲线.演化密码已具备人工智能密码的一些特征,进一步结合量子人工智能,不仅取得了目前国际上量子计算破译RSA最好实验指标,超过了最新IBM Q系统,如果运行Shor算法的理论最大值,也超过了洛克希德马丁公司采用量子退火破译RSA的最大规模;提出了量子计算机设计密码的原创性理论成果,完成了国际上首次D-Wave 2000Q真实量子计算机密码设计,有望快速产生一系列亚优解,达到一次一密码算法的作用,增强密码系统安全性. 展开更多
关键词 演化计算 演化密码 量子计算 密码 量子人工智能密码
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量子群智能优化算法综述 被引量:13
14
作者 安家乐 刘晓楠 +1 位作者 何明 宋慧超 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第7期31-42,共12页
随着科学技术的不断发展,最优化理论及其衍生出的算法已经广泛应用于人们的日常工作与生活当中,现实世界中的很多问题都可以被描述为组合优化问题。群智能优化算法这些年来被证明在解决组合优化问题方面效果显著,将当下处于研究热点的... 随着科学技术的不断发展,最优化理论及其衍生出的算法已经广泛应用于人们的日常工作与生活当中,现实世界中的很多问题都可以被描述为组合优化问题。群智能优化算法这些年来被证明在解决组合优化问题方面效果显著,将当下处于研究热点的量子计算概念引入群智能优化算法形成的量子群智能优化算法,为更好地解决组合优化问题提出了一个新的研究方向。在过去的二十多年里,许多量子群智能优化算法被不断开发出来,同时在此基础上进行了大量改进与应用。综述了量子蚁群算法、量子粒子群算法、量子人工鱼群算法、量子人工蜂群算法、量子布谷鸟搜索算法、量子混合蛙跳算法、量子萤火虫算法、量子蝙蝠算法等量子群智能优化算法,并对量子群智能优化算法面临的问题以及未来研究方向进行了深入探讨。 展开更多
关键词 量子计算 群智能优化算法 量子蚁群算法 量子群智能优化算法 组合优化
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量子群进化算法研究与应用 被引量:1
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作者 年笑宇 王昕 +1 位作者 王振雷 钱锋 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第S1期22-25,29,共5页
针对传统优化算法寻优精度低、收敛速度慢的问题,提出了基于量子理论的量子群搜索算法(Quantum Group Search Optimization,QGSO)。该算法主要采用了量子理论中的叠加态特性和概率表达特性,增强了种群的多样性,提高了群搜索算法(Group S... 针对传统优化算法寻优精度低、收敛速度慢的问题,提出了基于量子理论的量子群搜索算法(Quantum Group Search Optimization,QGSO)。该算法主要采用了量子理论中的叠加态特性和概率表达特性,增强了种群的多样性,提高了群搜索算法(Group Search Optimization,GSO)的寻优精度;利用量子位直接编码和量子运算的高效计算能力大大提高了算法的优化效率,加快了收敛速度。在基准函数的试验测试中,对比其他2种量子进化算法,结果显示本文提出的算法在搜索精度和收敛速度上更具有优势。在实际应用中,以乙烯裂解炉的双烯质量收率为优化目标,确定最佳的操作条件变量,实验结果表明,双烯的收率得到明显提高并且迅速地找到了最佳的操作条件,为生产过程优化操作提供了理论支持,实现了裂解炉的优化控制。 展开更多
关键词 智能优化 量子进化算法 量子位编码 群搜索算法 乙烯裂解炉 双烯质量收率
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基于群体智能算法的大数据迁移策略研究 被引量:2
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作者 曾毅 马琳娟 鱼明 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2019年第6期122-127,共6页
针对云数据中心不同于传统的数据中心,其管理和维护需要解决更加复杂的问题的情况,为实现云计算平台中大数据系统的平稳升级和更新,提出了一种基于群体智能算法的大数据迁移策略,解决了负载平衡和带宽瓶颈问题。首先对云计算体系架构上... 针对云数据中心不同于传统的数据中心,其管理和维护需要解决更加复杂的问题的情况,为实现云计算平台中大数据系统的平稳升级和更新,提出了一种基于群体智能算法的大数据迁移策略,解决了负载平衡和带宽瓶颈问题。首先对云计算体系架构上的大数据迁移技术进行研究和分析,然后采用人工鱼群优化算法解决m个服务器之间n个数据迁移的最优解问题。最后,将量子比特引入到人工鱼群算法中实现其三大基本行为。Cloudsim仿真平台上的测试结果表明:相比其他迁移策略,所提出算法能更有效地提高云数据中心的运行效率,具有更好的全局寻优能力。 展开更多
关键词 群体智能 量子人工鱼群 云计算 数据迁移 全局寻优 负载平衡
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