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基于光量子计算机的虚拟电厂分布式资源解聚合优化方法
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作者 郭梦婕 王晗 +6 位作者 严正 张文博 陶玮 周新生 文凯 马寅 魏海 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第8期2936-2945,I0007,共11页
量子计算机是支撑高性能量子计算及其实用化的载体,其本身具有独特的运行特性,为发挥量子计算优势,需要结合实际场景与问题选择科学可行的应用方式。该文以光量子计算机为依托,首先,提出面向虚拟电厂分布式资源解聚合优化的二次无约束... 量子计算机是支撑高性能量子计算及其实用化的载体,其本身具有独特的运行特性,为发挥量子计算优势,需要结合实际场景与问题选择科学可行的应用方式。该文以光量子计算机为依托,首先,提出面向虚拟电厂分布式资源解聚合优化的二次无约束二值优化(quadratic unconstrained binary optimization,QUBO)模型构建方法,给出优化问题目标函数、等式和不等式约束对应QUBO模型惩罚项的转换方式,为应用光量子计算机求解电力系统运行优化问题提供可行的量子计算范式;然后,建立考虑虚拟电厂运行特征的冗余约束辨识方法与量子比特共用机制,尽可能减少QUBO问题求解所需的量子比特数量;最后,依托团队自主研发的光量子计算机真机开展应用测试,验证光量子计算机真机求解虚拟电厂解聚合优化问题的可行性与有效性,实现电力系统优化问题通过光量子计算机真机求解的突破,也为未来大规模电力系统优化问题的求解开辟新路径。 展开更多
关键词 量子计算 量子计算机 虚拟电厂 分布式资源 二次无约束二值优化
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基于D-Wave Advantage的量子计算实用化SPN结构对称密码攻击研究
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作者 裴植 洪春雷 +2 位作者 王启迪 胡巧云 王潮 《计算机学报》 北大核心 2025年第1期234-248,共15页
截至2023年,谷歌的量子霸权芯片Sycamore尚不能用于密码攻击。量子计算在理论上对公钥密码有致命性威胁,但对对称密码影响甚微,目前业内已经从缩减版密码算法开始积极探索对称密码的量子攻击。SPN结构是对称密码算法中的一种代表性结构... 截至2023年,谷歌的量子霸权芯片Sycamore尚不能用于密码攻击。量子计算在理论上对公钥密码有致命性威胁,但对对称密码影响甚微,目前业内已经从缩减版密码算法开始积极探索对称密码的量子攻击。SPN结构是对称密码算法中的一种代表性结构,目前基于真实量子计算机的各类量子算法均未能对该结构未经缩减的全规模密码算法进行攻击。基于量子退火算法独有的隧穿效应,使得该算法有利于科学问题的指数级解空间搜索,可将其视为一类具有全局寻优能力的人工智能算法。受传统密码分析方法的影响,本文提出一种对称密码攻击架构:量子退火耦合传统数学方法密码攻击的新型计算架构——QuCMC(Quantum Annealing-Classical Mixed Cryptanalysis)。基于该架构,首先利用可分性刻画SPN结构对称密码算法的线性层和非线性层传播规律,将区分器搜索问题转化为MILP模型求解问题。进一步将MILP模型转化为D-Wave CQM模型,在求解该模型的过程中利用量子波动产生的量子隧穿效应跳出传统智能算法极易陷入的局部亚优解,获得更优的解,即攻击目标对称密码算法的积分区分器。本文使用D-Wave Advantage量子计算机攻击了PRESENT、GIFT-64、RECTANGLE三种SPN结构代表算法,均成功搜索到最长9轮的积分区分器。并且实验结果表明,量子退火算法在跳出局部亚优解能力与降低求解时间两个方面,均优于经典启发式全局寻优算法模拟退火。本研究首次成功利用真实量子计算机对多种全规模SPN结构对称密码算法完成了攻击,攻击效果与传统数学方法持平。 展开更多
关键词 对称密码 量子计算 量子退火 d-wave量子计算机 量子隧穿效应
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通用量子计算机:理论、组成与实现 被引量:17
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作者 吴楠 宋方敏 LIXiang-Dong 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期2429-2445,共17页
通用量子计算机是指可以在不改变量子计算机物理组成和基本体系结构的条件下针对所有可计算问题进行量子计算及其它量子信息处理的设备.通用量子计算机的研究和制造具有重要的理论和实际意义.要达成制造通用量子计算机的目标,需要在底... 通用量子计算机是指可以在不改变量子计算机物理组成和基本体系结构的条件下针对所有可计算问题进行量子计算及其它量子信息处理的设备.通用量子计算机的研究和制造具有重要的理论和实际意义.要达成制造通用量子计算机的目标,需要在底层量子物理设备、量子计算机体系结构、量子资源调度和上层量子程序设计语言、量子算法及量子应用软件等多方面进行努力.文中结合国内外在上述各方面研究的最新进展以及作者自身的研究结果,从计算机系统的角度为通用量子计算机的研究和制造绘制一幅蓝图,并详细阐述了其中的困难与努力方向. 展开更多
关键词 量子计算 量子计算机 体系结构 量子信息 量子程序设计语言 量子算法 物理实现
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量子计算机:量子算法与物理实现 被引量:6
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作者 方粮 刘汝霖 +2 位作者 汤振森 隋兵才 池雅庆 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期32-43,共12页
量子算法与物理实现是量子计算机研究中的两个基本问题。本文首先总结了相关领域的主要进展,并讨论了有代表性的量子算法,特别介绍了用于求解线性方程组的量子算法,分析了影响新量子算法提出的因素。然后,探讨了物理实现的迪文森佐判据... 量子算法与物理实现是量子计算机研究中的两个基本问题。本文首先总结了相关领域的主要进展,并讨论了有代表性的量子算法,特别介绍了用于求解线性方程组的量子算法,分析了影响新量子算法提出的因素。然后,探讨了物理实现的迪文森佐判据,并介绍了典型的实现方案及性能比较。同时,也关注了对量子计算机研究持有异议的观点。最后,对量子计算机的新研究方向作了探讨。 展开更多
关键词 量子计算机 量子算法 量子比特 离子阱 量子随机游走 Majorana费米子 拓扑量子计算
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量子计算与量子计算机 被引量:13
5
作者 刘科伟 黄建国 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2002年第5期1-2,6,共3页
量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理,列举了典型的量子算法,阐明了量子计算机的优越性,最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。
关键词 量子计算 量子计算机 量子算法 量子信息处理
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计算机仿真发展现状及未来的量子计算机仿真 被引量:10
6
作者 范文慧 吴佳惠 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1161-1167,共7页
综合分析了美国基于仿真的工程与科学的三个战略报告与我国的仿真科学与技术学科发展报告,指出了我国计算机仿真技术方面存在的不足与差距;分析了量子计算的优缺点,提出了将对电子计算机仿真产生根本改变的基于量子计算机的仿真即量子... 综合分析了美国基于仿真的工程与科学的三个战略报告与我国的仿真科学与技术学科发展报告,指出了我国计算机仿真技术方面存在的不足与差距;分析了量子计算的优缺点,提出了将对电子计算机仿真产生根本改变的基于量子计算机的仿真即量子计算机仿真,给出了量子计算机仿真的三个研究方向,即基于量子计算机仿真的仿真理论、仿真系统与仿真工程;展望了量子计算机仿真在智能仿真、虚拟仿真、平行仿真与云仿真方面的应用前景。 展开更多
关键词 计算机仿真 量子计算机仿真 量子计算 量子计算机
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量子计算机研究进展 被引量:19
7
作者 郭光灿 陈以鹏 王琴 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2020年第5期3-10,共8页
量子计算机是未来量子技术时代最具颠覆性的技术,文中将以量子计算机的诞生、工作原理和在世界范围内的发展现状为主要阐述内容。目前阶段,量子计算机的研制已从以院校、研究所的基础性研究为主体的阶段,过渡到以公司企业为主要研发驱... 量子计算机是未来量子技术时代最具颠覆性的技术,文中将以量子计算机的诞生、工作原理和在世界范围内的发展现状为主要阐述内容。目前阶段,量子计算机的研制已从以院校、研究所的基础性研究为主体的阶段,过渡到以公司企业为主要研发驱动力的阶段,并开始逐渐进入到“量子霸权”的发展新阶段,当然,目前的量子计算机还比较初级,离可破解密码的通用量子计算机还有很长的路要走。 展开更多
关键词 量子计算机 超导量子计算 离子阱 量子比特
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在量子计算机上求解0/1背包问题 被引量:10
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作者 胡劲松 陈国良 郭光灿 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第12期1314-1316,共3页
在Grover算法和量子指数搜索算法的基础上,提出了一个量子算法去求解0/1 背包问题.这个算法在没有使用任何可以提高搜索效率的经典策略的情况下,能够在O(c2n2 )步以至少1- 12c 的概率求解问题规模为n 的0/1
关键词 量子算法 量子计算机 NP问题 0/1背包问题
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量子计算机进展 被引量:13
9
作者 张镇九 张昭理 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第8期7-9,共3页
对近几年量子计算机从实验室走向实用化的重要进展作了一个简要综述。概述了量子计算机的优点,给出了不需要量子交缠的量子计算方法以及量子计算机的程序——量子幺正操作的特性,介绍在克服退相干所带来的困难方面所取得的进展以及大... 对近几年量子计算机从实验室走向实用化的重要进展作了一个简要综述。概述了量子计算机的优点,给出了不需要量子交缠的量子计算方法以及量子计算机的程序——量子幺正操作的特性,介绍在克服退相干所带来的困难方面所取得的进展以及大尺度和实用化方面的进展,最后给出概要的评述。 展开更多
关键词 量子计算机 量子幺正操作 退相干
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量子计算和量子计算机简述 被引量:2
10
作者 李承祖 曾淳 黄明球 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 1998年第4期77-80,共4页
介绍了量子计算和量子计算机的历史和发展,说明了量子计算机在什么地方超出经典计算机,介绍了量子计算机的原理和网络模型以及量子计算机实现中的困难。
关键词 量子计算 量子网络 量子 量子 量子计算机
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量子计算机存储器中的解相干 被引量:15
11
作者 张登玉 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 1998年第4期344-347,351,共5页
量子计算机中的解相干,破坏量子态中的信息,是量子计算难以实现的主要原因之一。本文在P.W.Shor的工作基础上,提出存放K个量子位的任意态时,使用6K个量子位进行编码,并且用电磁波脉冲实现幺正变换,以便进一步减少量子计算机存... 量子计算机中的解相干,破坏量子态中的信息,是量子计算难以实现的主要原因之一。本文在P.W.Shor的工作基础上,提出存放K个量子位的任意态时,使用6K个量子位进行编码,并且用电磁波脉冲实现幺正变换,以便进一步减少量子计算机存储器中的解相干。 展开更多
关键词 量子计算机 存储器 解相干 编码
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量子计算与遗传算法的融合及其在计算机通信网优化中的应用 被引量:18
12
作者 孙力娟 王汝传 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期920-923,共4页
该文将量子计算与遗传算法进行融合,其核心是在常规遗传算法中将量子的态矢量引入遗传编码,并自适应地进行量子旋转门的调整以实现染色体的演化,使算法具有更好的种群多样性和全局寻优能力。通过求解计算机通信网优化问题的实例,结果表... 该文将量子计算与遗传算法进行融合,其核心是在常规遗传算法中将量子的态矢量引入遗传编码,并自适应地进行量子旋转门的调整以实现染色体的演化,使算法具有更好的种群多样性和全局寻优能力。通过求解计算机通信网优化问题的实例,结果表明:新方法比采用常规遗传算法具有明显的高效性。 展开更多
关键词 量子计算 遗传算法 融合 计算机网络优化
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开放环境下多比特量子计算机的相干控制模型 被引量:3
13
作者 张靖 李春文 吴热冰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期759-764,共6页
研究了开放环境下多比特量子计算系统的相干控制建模问题.基于开放量子系统的数学模型,选取适当的矩阵基将描述多比特量子计算机的复矩阵动态控制模型转化为实向量空间上的控制模型,并给出计算相应的结构系数的方法.这些工作提供了进一... 研究了开放环境下多比特量子计算系统的相干控制建模问题.基于开放量子系统的数学模型,选取适当的矩阵基将描述多比特量子计算机的复矩阵动态控制模型转化为实向量空间上的控制模型,并给出计算相应的结构系数的方法.这些工作提供了进一步研究控制律设计的基础. 展开更多
关键词 开放量子系统 量子计算机 相干控制
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未来的量子计算机 被引量:2
14
作者 熊钰庆 胡连 陈渊 《华南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 1998年第2期97-102,共6页
回顾了量子计算机的理论研究概况,介绍了量子计算机基本原理和量子电路的研制情况,并指出量子计算机实现的条件以及目前存在的困难.最后是展望量子计算机的前景.
关键词 量子计算机 量子计算 量子电路 量子
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量子计算与量子计算机 被引量:19
15
作者 吴楠 宋方敏 《计算机科学与探索》 CSCD 2007年第1期1-16,共16页
量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。在发展与完善量子计算理论的同时,量子计算机的物理实现方案也被不断提出。光子量子计算机,基于核磁共... 量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。在发展与完善量子计算理论的同时,量子计算机的物理实现方案也被不断提出。光子量子计算机,基于核磁共振、离子阱或谐振子等技术的量子计算机物理模型已被逐一实现。近年来亦出现了几个典型的基于量子计算机的量子算法。2001年在一台基于核磁共振技术的量子计算设备上成功演示的Shor量子算法,显示出量子计算机处理复杂问题的巨大潜能。文章对当前量子计算机物理实现的研究进展进行了综述。 展开更多
关键词 量子计算机 量子算法 物理实现 核磁共振 量子力学理论 量子计算理论 图灵机模型 磁共振技术 物理模型 巨大潜能 计算速度 计算设备 谐振子 离子阱 综述 原理 演示 显示 台基 基础
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一种高效、容错的通用量子计算机体系结构 被引量:5
16
作者 吴楠 宋方敏 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期161-168,共8页
通用量子计算机(universal quantum computer)在求解某些在经典计算机上具有超多项式复杂度的问题方面存在着潜在的巨大优势.通用量子计算机体系结构在很大程度上影响量子计算功效和量子程序设计风格.文中提出一种通用量子计算机的体系... 通用量子计算机(universal quantum computer)在求解某些在经典计算机上具有超多项式复杂度的问题方面存在着潜在的巨大优势.通用量子计算机体系结构在很大程度上影响量子计算功效和量子程序设计风格.文中提出一种通用量子计算机的体系结构,并考虑了在该体系结构下计算能力的扩展和容错性能等问题. 展开更多
关键词 通用量子计算机 体系结构 量子存储器 可扩展性 容错
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基于经典存储器的量子计算机存储系统 被引量:1
17
作者 吴俊杰 姜晶菲 +1 位作者 潘晓辉 杨学军 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第30期98-101,共4页
量子计算机具有许多与经典计算机不同的量子特性,其性能远远优于经典计算机,但量子力学特有的性质也使得量子计算机的设计方法不同于经典计算机。在量子计算机中应用经典计算机的存储层次将会遇到一些前所未有的困难,文章提出了一种解... 量子计算机具有许多与经典计算机不同的量子特性,其性能远远优于经典计算机,但量子力学特有的性质也使得量子计算机的设计方法不同于经典计算机。在量子计算机中应用经典计算机的存储层次将会遇到一些前所未有的困难,文章提出了一种解决方案,以便能够在量子计算机的存储系统中应用与经典计算机类似的层次结构来提高访存性能。最后,文章给出了这种层次结构下访存性能的分析结果,指出了在何种条件下才能最大程度地发挥层次结构的性能。 展开更多
关键词 量子计算机 存储层次 量子存储器
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量子计算机进入实验阶段 被引量:6
18
作者 张镇九 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 1999年第1期3-4,8,共3页
首先简要介绍分层计算的制约;其次介绍最近量子信息的开发,在理论和实践两方面的通信和计算,诸如量子逻辑门、量子密码学、量子交缠性、超距传输的实验性实现、量子算法的首次实验性实现,量子因子分解、量子纠错码以及基于硅片的原... 首先简要介绍分层计算的制约;其次介绍最近量子信息的开发,在理论和实践两方面的通信和计算,诸如量子逻辑门、量子密码学、量子交缠性、超距传输的实验性实现、量子算法的首次实验性实现,量子因子分解、量子纠错码以及基于硅片的原子自旋量子计算机;最后讨论克服非相干性困难的方法。 展开更多
关键词 量子 量子计算机 量子逻辑门 计算机
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量子点荧光印迹传感器的计算机模拟设计、制备及检测河水中4-硝基苯酚的应用 被引量:2
19
作者 徐婉珍 邱春孝 +2 位作者 黄卫红 刘鸿 杨文明 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1155-1162,共8页
将量子点的荧光特性、表面分子印迹技术与计算机模拟技术相结合,分别以碲化镉、4-硝基苯酚、3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯作为量子点、模板分子、功能单体和交联剂,制得具有荧光特性的分子印迹聚合物.对其结构、形貌、荧光性能... 将量子点的荧光特性、表面分子印迹技术与计算机模拟技术相结合,分别以碲化镉、4-硝基苯酚、3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸四乙酯作为量子点、模板分子、功能单体和交联剂,制得具有荧光特性的分子印迹聚合物.对其结构、形貌、荧光性能和选择性进行了表征,结果表明,该聚合物对4-硝基苯酚具有良好的选择性和灵敏度,线性范围为1.0~80 nmol/m L,检出限为0.05 nmol/m L.将制备的量子点荧光印迹聚合物作为传感器,应用于河水中4-硝基苯酚的测定,加标回收率为98.6%~101.2%,相对标准偏差最高为1.37%. 展开更多
关键词 4-硝基苯酚 荧光探针 分子印迹 量子 计算机模拟
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量子计算机的研发进展与未来展望 被引量:9
20
作者 龙桂鲁 《学术前沿》 CSSCI 北大核心 2021年第7期44-56,共13页
量子计算机是直接以量子态进行信息处理的新型计算机。量子态具有叠加性,量子计算机具有并行性,对一个由n个量子比特组成的量子计算机的一次操作就是对其所包括的所有2^(n)个量子态的操作,由此可以完成经典计算机无法完成的任务。量子... 量子计算机是直接以量子态进行信息处理的新型计算机。量子态具有叠加性,量子计算机具有并行性,对一个由n个量子比特组成的量子计算机的一次操作就是对其所包括的所有2^(n)个量子态的操作,由此可以完成经典计算机无法完成的任务。量子计算机在大数分解和无序数据库搜索问题上已经显示出超越经典计算机的能力。从2016年开始,以IBM为代表的跨国大公司进入这一领域,量子计算机的研发进入快速发展的新阶段。当前,超导量子计算体系发展迅速,达到近百量子比特的规模,率先实现超越经典计算的量子霸权,而拓扑量子计算体系、量子点量子计算体系、离子阱量子体系是其强劲的竞争体系。今后几年,量子计算机的硬件将继续迅速发展,不同方案将逐步拉开。量子计算机的操作系统已经初步建立,进入发展阶段。量子应用算法开始进入快速和大规模的研发阶段。世界各国均把量子计算机的研发作为国家战略,量子计算机的研发将会大大加速。 展开更多
关键词 量子计算 计算机 系统软件 量子力学
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