两种量子算法的改进与量子计算系统的设计

发布时间：2017-12-17 07:13

  本文关键词：两种量子算法的改进与量子计算系统的设计

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【摘要】：因为量子状态的相干性和量子纠缠,量子算法与经典算法存在较大差异。量子并行性也体现出量子计算巨大的计算能力。首先,从量子Deutsch-Jozsa算法的计算流程出发,提出了借助量子Fourier变换解决Deutsch-Jozsa问题的观点。结合量子Fourier变换和Deutsch-Jozsa算法的量子电路,找到了一种利用量子Fourier变换解决Deutsch-Jozsa问题新的量子电路,并考察了该量子电路中各个线路的量子状态,结合算法对该量子线路的状态进行研究,验证了所提观点的正确性。因此,在经典的Deutsch-Jozsa算法基础之上,研究了基于量子Fourier变换的Deutsch-Jozsa算法,给出了该算法的量子电路,并通过量子电路和公式推导,结合量子模拟算法,对数据进行分析,并证明了算法的可行性。其次,为了进一步提高量子处理器的量子退火算法在优化难题上的运算速率,将粒子透射系数引入到量子退火算法中,并通过透射系数来确定是否移动到新解,对量子退火算法如何移动到新解这个问题的方法进行了改进。通过绝热演化验证表明,通过透射系数确定新解的方法可以在较短的计算时间内得到最优解。因此,对量子退火算法进行了研究,着重分析了路径积分蒙地卡洛中的路径积分蒙地卡洛量子退火和路径积分蒙地卡洛量子热退火的优缺点,针对量子退火计算给出了一种新的修改方案,并通过演化论证了算法。最后,针对以上算法,给出了完成迭代绝热量子计算算法方法的流程图,这种方法聚焦于发现对应问题的一个精确解,然后逐步改善解的准确性,直到满足预先决定的标准。在以往对量子处理器的探究基础之上,提出一种以量子绝热计算为基础的量子计算架构:一个量子计算系统包括一个量子处理器,一套量子比特,输入系统,输出系统,一个反馈系统。因此,在分析了量子计算实现的方法后,给出了完成迭代量子绝热计算的流程图,量子计算系统的功能框图并对功能框图进行了说明。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O413;TP38

【参考文献】

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本文编号：1299203