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量子计算研究现状与未来发展 被引量：9
1
作者 李晓巍 付祥 +13 位作者 燕飞 钟有鹏 陆朝阳 张君华 贺煜 尉石 鲁大为 辛涛 陈济雷 林本川 张振生 刘松 陈远珍 俞大鹏 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2022年第4期133-144,共12页
量子计算乃至更为广泛的量子信息,是基于量子力学原理发展出来的概念与技术体系,涉及信息的本质及其处理。量子计算利用量子叠加、量子纠缠等资源进行信息编码和处理,已被证明在若干问题上具有相对于经典计算的极大优势,在实用化后将对... 量子计算乃至更为广泛的量子信息,是基于量子力学原理发展出来的概念与技术体系,涉及信息的本质及其处理。量子计算利用量子叠加、量子纠缠等资源进行信息编码和处理,已被证明在若干问题上具有相对于经典计算的极大优势,在实用化后将对信息及相关科技产生深远影响。本文概要回顾了量子计算的发展历史,如量子计算思想与概念的形成、重要理论及算法的发展以及应用情况;梳理总结了代表性的量子计算技术路线及其发展态势,如超导量子计算、分布式超导量子计算、光量子计算、囚禁离子量子计算、硅基量子计算及若干其他体系。着眼不同技术路线面临的共性问题,对我国量子计算领域未来发展提出建议:注重战略规划和布局,培养高水平研究团队,加强基础研究、核心技术、关键设备的自主研发。 展开更多
关键词 量子计算 量子算法 量子测控系统 量子软件 超导量子计算 分布式量子计算 囚禁离子量子计算 硅基量子计算 光量子计算 中性原子量子计算 金刚石氮空位色心 核磁共振量子计算 自旋波量子计算 拓扑量子计算
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基于Valued ERGMs模型的核心技术网络成长机制研究——以量子计算领域为例
2
作者 任海英 李真 《科技进步与对策》 北大核心 2024年第4期1-11,共11页
对核心技术网络及其成长机制的研究有助于梳理核心技术之间的依赖和促进关系,为研究核心技术演化提供新的理论视角和方法。以技术演化相关理论为基础,归纳核心技术网络成长的影响因素,基于量子计算领域专利数据,识别以技术概念和技术关... 对核心技术网络及其成长机制的研究有助于梳理核心技术之间的依赖和促进关系,为研究核心技术演化提供新的理论视角和方法。以技术演化相关理论为基础,归纳核心技术网络成长的影响因素,基于量子计算领域专利数据,识别以技术概念和技术关系为基础的量子计算领域核心技术网络,并基于Valued ERGMs模型构建核心技术网络成长机制模型。结果表明,技术要素中心性、专利技术研发能力、与TRIZ进化法则匹配程度以及技术要素同配性对核心技术网络成长具有正向促进作用;在技术路径方面,核心技术网络成长受到技术要素路径依赖性和技术突破的双重影响。最后,根据量子计算领域核心技术网络成长机制的实证研究结果,从技术研发层面、企业层面、政府层面为相关领域技术发展提出策略建议。 展开更多
关键词 技术演化 核心技术网络 技术网络成长机制 Valued ERGMs模型 量子计算
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量子计算优势对信息安全的影响
3
作者 郭光灿 《信息对抗技术》 2024年第1期1-2,共2页
经过40多年的发展,量子计算已处在一个从实验室到实际场景的应用阶段,意味着量子技术时代即将来临。量子计算的巨大优势就是其指数级增长的算力,它将为信息技术带来革命性的变化,但也为现有信息安全体系带来挑战。
关键词 量子计算 信息安全 量子纠缠
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量子计算在信息安全中的潜在应用与挑战
4
作者 胡中平 《移动信息》 2024年第2期120-122,共3页
文中旨在研究量子计算在信息安全中的潜在应用与挑战。通过分析量子计算的潜在应用以及量子计算对传统加密算法的影响,深入探索了量子计算时代的信息安全挑战,具体包括量子计算对云安全的潜在威胁、量子计算对区块链技术的影响以及量子... 文中旨在研究量子计算在信息安全中的潜在应用与挑战。通过分析量子计算的潜在应用以及量子计算对传统加密算法的影响,深入探索了量子计算时代的信息安全挑战,具体包括量子计算对云安全的潜在威胁、量子计算对区块链技术的影响以及量子计算对物联网(IoT)设备安全产生的影响,同时提出了应对这些挑战的对策。 展开更多
关键词 量子计算 信息安全 量子计算危机
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量子计算在地球物理学中的应用
5
作者 王思琳 刘财 +1 位作者 李鹏 赵鹏飞 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期352-367,共16页
量子计算具有强大的计算能力,被视为一种可能对未来产生颠覆性影响的计算方法,可为多种复杂计算问题的求解提供新思路,目前已在多学科或领域实践与应用。近年来,量子计算逐步应用于地球物理研究,多种量子算法及量子计算机的应用为揭示... 量子计算具有强大的计算能力,被视为一种可能对未来产生颠覆性影响的计算方法,可为多种复杂计算问题的求解提供新思路,目前已在多学科或领域实践与应用。近年来,量子计算逐步应用于地球物理研究,多种量子算法及量子计算机的应用为揭示地球内部构造、探测深部资源等提供了技术支持。量子计算具备高效求解科学问题的能力,在地球物理领域具有巨大的应用潜力。为此,系统分析、阐述量子计算原理并总结了量子算法的发展现状,对其在地球物理数据采集、波场模拟、反问题求解等领域的成果进行归纳、分析;通过建立理论模型并进行反演,验证了量子算法的优越性;最后展望了量子计算未来可能的研究方向。 展开更多
关键词 量子计算 量子力学 量子优化算法 全局寻优 地球物理反演
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分布式量子计算研究进展
6
作者 王升斌 窦猛汉 +2 位作者 吴玉椿 郭国平 郭光灿 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-25,共25页
量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量... 量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量子线路拆分的分布式量子计算两种类型,前者主要面向容错量子计算,而后者被认为可在中等规模含噪声量子(NISQ)时代有效提升量子计算机算力。从长远角度来看,作为量子网络的主要应用之一,分布式量子计算可以更好地整合接入量子网络的海量量子计算机以解决高难度问题。首先介绍了分布式量子计算的来源和类型,在此基础上,给出了两类分布式量子计算的基本原理和发展状况,以及关注度较高的应用算法和编译优化方法。 展开更多
关键词 量子信息 分布式量子计算 量子隐形传态 量子线路拆分
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一种分布式量子计算中传输代价的优化方法
7
作者 陈新宇 曹可欣 +3 位作者 朱明强 程学云 冯世光 管致锦 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期318-329,共12页
分布式量子计算是解决现有量子计算设备还不足以支持大规模量子计算问题的有效途径,分布式子系统之间通过隐形传态建立通信链路来传输量子位,隐形传态的次数决定了分布式量子计算的传输代价。为了减少分布式子系统间的隐形传态次数,提... 分布式量子计算是解决现有量子计算设备还不足以支持大规模量子计算问题的有效途径,分布式子系统之间通过隐形传态建立通信链路来传输量子位,隐形传态的次数决定了分布式量子计算的传输代价。为了减少分布式子系统间的隐形传态次数,提出了一种跨门合并传输模型,该模型允许多个不连续的门通过一次隐形传态完成传输。基于该传输模型,对分布式量子计算的隐形传态次数进行优化。在不考虑分布式子系统量子位数时,与现有的研究结果相比隐形传态次数平均减少57.3%;在分布式子系统量子位数受限的情况下使用该模型,在消耗更少量子位的同时,隐形传态次数平均减少14.6%,针对较大规模的量子线路,优化率达58.8%。 展开更多
关键词 量子计算 隐形传态 量子线路 传输代价
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48个逻辑比特——原子阵列量子计算新突破
8
作者 陈文兰 胡嘉仲 +1 位作者 顾颖飞 翟荟 《物理》 CAS 北大核心 2024年第1期50-52,共3页
2023年12月,哈佛大学实验组及其合作者宣布,在基于原子阵列的量子计算平台上,用量子纠错码编码了48个逻辑比特,并进行了逻辑比特之间的逻辑门操作[1]。这一进展引发了国内外极大的兴趣和关注。本文试图通俗、准确地简述该研究方向的进展... 2023年12月,哈佛大学实验组及其合作者宣布,在基于原子阵列的量子计算平台上,用量子纠错码编码了48个逻辑比特,并进行了逻辑比特之间的逻辑门操作[1]。这一进展引发了国内外极大的兴趣和关注。本文试图通俗、准确地简述该研究方向的进展,客观、科学地分析该方向未来的前景和挑战,以供读者参考。 展开更多
关键词 量子纠错码 量子计算 哈佛大学 阵列 比特 逻辑 合作者 原子
原文传递
基于量子计算的城市轨道交通网络末班车衔接优化
9
作者 袁也 徐皓 +3 位作者 王悉 王振明 魏艳 徐辉章 《都市快轨交通》 北大核心 2024年第2期139-145,共7页
针对城市轨道交通网络化运营下,各条线路运营时间存在差异性而导致乘客无法成功换乘的问题,本文开展面向城市轨道交通末班车衔接优化问题的研究,选取末班车到发时间为决策变量,以最小化失败换乘乘客数量为目标,构建了混合整数线性规划... 针对城市轨道交通网络化运营下,各条线路运营时间存在差异性而导致乘客无法成功换乘的问题,本文开展面向城市轨道交通末班车衔接优化问题的研究,选取末班车到发时间为决策变量,以最小化失败换乘乘客数量为目标,构建了混合整数线性规划模型。考虑到线网规模扩大导致模型复杂度高的问题,本文率先将量子计算应用于上述优化模型求解中。首先将原始模型重构为计算规模更小的两阶段问题;进而将第一阶段优化模型转换为可以运行在量子计算机上的二次无约束二值化优化问题(quadratic unconstrained binary optimization,QUBO)模型,并基于相干伊辛机的光量子计算技术完成了算法开发和真机实测。为了验证所提方法的有效性,以北京地铁为例,将量子计算结果与商业求解器进行比较,验证了本文提出模型转换方法和量子计算方法的可行性,为进一步应用量子计算解决轨道交通行业复杂优化问题提供了技术支撑。 展开更多
关键词 城市轨道交通 网络化运营 末班车衔接优化 混合整数规划 量子计算 QUBO模型
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量子计算系统软件研究综述
10
作者 谢磊 翟季冬 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期1-18,共18页
量子计算理论上有望解决诸多经典难解问题,近年来量子计算机的快速发展正推动这一理论进入实践.然而,当前硬件中繁多的错误会造成计算结果出错,严重限制了量子计算机解决实际问题的能力.量子计算系统软件位于应用与硬件之间,充分挖掘系... 量子计算理论上有望解决诸多经典难解问题,近年来量子计算机的快速发展正推动这一理论进入实践.然而,当前硬件中繁多的错误会造成计算结果出错,严重限制了量子计算机解决实际问题的能力.量子计算系统软件位于应用与硬件之间,充分挖掘系统软件在硬件错误减缓方面的潜力,对于近期实现有实用价值的量子计算而言至关重要.由此,近期涌现了一批量子计算系统软件研究工作.将这些工作归纳入编译器、运行时系统和调试器3个范畴,通过对它们的分析总结,梳理量子计算系统软件的研究现状,揭示其在硬件错误减缓方面的重要作用.并对未来的研究方向进行展望. 展开更多
关键词 量子计算 系统软件 嘈杂中规模量子 编译 运行时 调试
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量子计算技术在新型电力系统决策优化中的应用 被引量：1
11
作者 李知艺 许悦 韩旭涛 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期62-73,共12页
新型电力系统的规划、运行和市场运营等决策优化过程呈现变量激增、约束繁杂等特点,而量子计算具有运算并行和状态叠加等特性,为高效解决此类“维数灾难”难题提供了新的技术路径。文中围绕量子计算技术赋能新型电力系统决策优化的原理... 新型电力系统的规划、运行和市场运营等决策优化过程呈现变量激增、约束繁杂等特点,而量子计算具有运算并行和状态叠加等特性,为高效解决此类“维数灾难”难题提供了新的技术路径。文中围绕量子计算技术赋能新型电力系统决策优化的原理可行性及实现思路展开探析。首先,梳理分析量子计算应用于新型电力系统决策优化过程的先进性与局限性,构建量子-经典计算混合的变分量子决策优化框架。在此基础上,提炼新型电力系统典型优化问题的共性,推导统一的问题结构,形成可利用量子比特系统描述的能量模型。随后,提出基于量子近似优化算法的求解流程,寻找能量模型的极值,并映射得到原优化问题的最优解。最后,从软硬件、算法框架以及行业发展等角度提出思考与展望。 展开更多
关键词 量子计算 新型电力系统 决策优化 变分量子算法 量子近似优化算法 混合整数规划 分布式计算
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量子计算机专利保护研究
12
作者 黄欣 《产业创新研究》 2024年第4期25-28,共4页
量子计算机专利研究应注意在国家战略层面给予重视,提高专利申请数量。在行业领域,应拓宽专利申请类型,鼓励多领域、多类型专利申请;优化量子计算产业专利联盟,加强专利运营能力;通过PCT方式进行国际申请,扩展专利国际化布局,推进量子... 量子计算机专利研究应注意在国家战略层面给予重视,提高专利申请数量。在行业领域,应拓宽专利申请类型,鼓励多领域、多类型专利申请;优化量子计算产业专利联盟,加强专利运营能力;通过PCT方式进行国际申请,扩展专利国际化布局,推进量子计算领域的科技研发,加强量子计算机产业领域的专利保护。 展开更多
关键词 量子计算机 专利 保护
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超导量子计算Z门波形实时生成方法
13
作者 于航 刘尉悦 《无线通信技术》 2024年第1期5-10,共6页
针对现阶段超导量子计算机中控制波形生成速度不满足未来实时反馈系统要求的问题,文中设计一种实时的Z量子门控制波形生成电路,并对其中的高斯误差函数提出一种分段拟合和查找表相结合的硬件实现方法。相比于传统方法,该方法在满足速度... 针对现阶段超导量子计算机中控制波形生成速度不满足未来实时反馈系统要求的问题,文中设计一种实时的Z量子门控制波形生成电路,并对其中的高斯误差函数提出一种分段拟合和查找表相结合的硬件实现方法。相比于传统方法,该方法在满足速度、精度要求的情况下,能够有效减少资源消耗。在Xilinx公司ZYNQ7000系列FPGA(可编程逻辑门阵列,Field Programmable Gate Array)上完成Z量子门控制波形电路的硬件实现和性能测试。结果表明文中设计的电路能够在5微秒时间内生成Z量子门控制波形,满足未来超导量子计算实时反馈系统的要求。 展开更多
关键词 超导量子计算 FPGA 波形生成 高斯误差函数 分段拟合
原文传递
基于量子计算和威布尔分布的混合CHIO算法求解JSP问题
14
作者 亓祥波 赵品威 王润 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第3期178-187,共10页
针对冠状病毒群免疫优化算法(coronavirus herd immunity optimizer,CHIO)在解决优化问题时存在易陷入局部最优解、收敛速度慢和收敛精度差等问题,文章提出一种量子混合CHIO算法(quantum hybrid coronavirus herd immunity optimizer,QC... 针对冠状病毒群免疫优化算法(coronavirus herd immunity optimizer,CHIO)在解决优化问题时存在易陷入局部最优解、收敛速度慢和收敛精度差等问题,文章提出一种量子混合CHIO算法(quantum hybrid coronavirus herd immunity optimizer,QCHIO)。首先,引入量子计算的思想,通过量子相关性实现全局搜索和快速收敛的目标,能够有效避免算法陷入局部最优解的问题。其次,采用威布尔分布算子的大步长和小步长来增加算法的多样性,使算法能够更好地探索搜索空间,增强了算法的全局开发能力。此外,还引入β-登山算子通过搜索当前最优解的邻域,尝试找到更优的解,从而增加了算法的搜索宽度,改善了解的质量。多邻域搜索则通过搜索全局最优解的多个邻域来增加了算法的收敛精度。为验证其性能,将QCHIO应用到10种标准算例中与其他几种改进算法进行了对比分析,并通过显著性检验证明了QCHIO的优越性。最后将QCHIO应用到某发动机生产调度实例上,进一步证明了QCHIO的可行性和优越性。 展开更多
关键词 冠状病毒群体免疫优化算法 量子计算 威布尔分布 β-登山 多邻域搜索 车间调度
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国产量子计算机如何“孕育”新质生产力
15
作者 郭国平 《团结》 2024年第1期24-27,共4页
国产量子计算机是“孕育”新质生产力的新工具,将带来大批量以量子科技为核心的新人才,将赋能各行业焕发新生机。在量子计算产业中,新质生产力表现为能够更好地利用量子计算技术,实现对传统计算和各个行业领域应用的突破,从而提高生产... 国产量子计算机是“孕育”新质生产力的新工具,将带来大批量以量子科技为核心的新人才,将赋能各行业焕发新生机。在量子计算产业中,新质生产力表现为能够更好地利用量子计算技术,实现对传统计算和各个行业领域应用的突破,从而提高生产效率、创造价值和推动经济发展。 展开更多
关键词 量子计算机 传统计算 新生机 新质 生产力 孕育 提高生产效率 国产
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深圳国际量子研究院量子计算所研究员徐源 躬耕量子科学 献力前沿科技
16
作者 杨烁 朱琳 《中国高新科技》 2024年第5期13-14,共2页
人物档案徐源,深圳国际量子研究院研究员。2013年本科毕业于西安交通大学应用物理学专业;2019年从清华大学交叉信息研究院毕业,获得清华大学理学博士学位,导师为孙麓岩教授;随后加入南方科技大学量子科学与工程研究院,相继担任助理研究... 人物档案徐源,深圳国际量子研究院研究员。2013年本科毕业于西安交通大学应用物理学专业;2019年从清华大学交叉信息研究院毕业,获得清华大学理学博士学位,导师为孙麓岩教授;随后加入南方科技大学量子科学与工程研究院,相继担任助理研究员和副研究员,目前为深圳国际量子研究院量子计算所研究员。他长期致力于基于超导量子线路系统的量子计算领域的实验研究,并在基于三维超导微波谐振腔与超导量子比特的量子信息处理、量子纠缠、量子操控与量子纠错等方向取得了显著成果。 展开更多
关键词 量子计算 超导量子比特 量子信息处理 应用物理学专业 量子纠缠 南方科技大学 信息研究院 微波谐振腔
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我国第三代自主超导量子计算机上线
17
《自动化与仪表》 2024年第1期133-133,共1页
近日,我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”在本源量子计算科技(合肥)股份有限公司上线运行。该量子计算机搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”,是目前先进的可编程、可交付超导量子计算机。超导量子计算机是基于超导电路量子芯片... 近日,我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”在本源量子计算科技(合肥)股份有限公司上线运行。该量子计算机搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”,是目前先进的可编程、可交付超导量子计算机。超导量子计算机是基于超导电路量子芯片的量子计算机,IBM与谷歌量子计算机均采用超导技术路线。据安徽省量子计算工程研究中心副主任孔伟成博士介绍,该量子计算机匹配了本源第三代量子计算测控系统“本源天机”,真正落地了量子芯片的批量自动化测试,量子计算机的整机运行效率大大提升。 展开更多
关键词 量子计算机 自动化测试 测控系统 谷歌 超导技术 工程研究中心 IBM 整机运行
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赋能智慧交通 量子计算产业化在提速
18
作者 陈杰 《中国科技财富》 2024年第1期92-92,共1页
量子计算被视作计算科学领域的一次革命,对于解决特定类型的问题具有巨大潜力。然而,全球可用的量子计算机数量有限、成本高昂且运行条件苛刻,极大地限制了量子计算的产业化落地。1月7日,在“治理护航·数智赋能”首届创新论坛暨上... 量子计算被视作计算科学领域的一次革命,对于解决特定类型的问题具有巨大潜力。然而,全球可用的量子计算机数量有限、成本高昂且运行条件苛刻,极大地限制了量子计算的产业化落地。1月7日,在“治理护航·数智赋能”首届创新论坛暨上海软件中心成立40周年大会上,启科量子联合上海软件中心、中交通信大数据签署战略合作框架协议,并发布基于量子计算云平台的交通物流大数据解决方案,三方还将共建“量超融合”算力中心,积极推动量子计算在国内的产业化落地。 展开更多
关键词 量子计算 创新论坛 智慧交通 超融合 大数据 云平台 运行条件 特定类型
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云上量子计算能以可扩展且实用方式访问
19
《电子质量》 2024年第4期124-124,共1页
英国科学家首次证明,云上量子计算能以可扩展且实用的方式访问,这将为用户提供安全的数据及验证数据真实性的能力,保护其隐私,并有望释放基于云的量子计算的潜力。相关论文发表于2024年4月10日出版的《物理评论快报》。
关键词 量子计算 数据真实性 物理评论快报 论文发表 访问 英国科学家 实用
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量子计算:新质生产力的“未来引擎”
20
作者 杨阳 《股市动态分析》 2024年第8期52-53,共2页
量子力学诞生至今已经超过120年,它直接或者间接地催生了包括激光、半导体、核磁共振等一系列的技术,深刻改变了我们的生活。当前,量子技术迎来新一轮的发展窗口期,以量子通信、量子计算、量子精密测量为代表的第二次量子革命开始兴起,... 量子力学诞生至今已经超过120年,它直接或者间接地催生了包括激光、半导体、核磁共振等一系列的技术,深刻改变了我们的生活。当前,量子技术迎来新一轮的发展窗口期,以量子通信、量子计算、量子精密测量为代表的第二次量子革命开始兴起,有望带来划时代的技术突破。2024年两会政府工作报告提出“制定未来产业发展计划,开辟量子技术、生命科学等新赛道,创建一批未来产业先导区”。 展开更多
关键词 量子计算 核磁共振 量子力学 量子技术 量子通信 政府工作报告 未来产业 生命科学
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