我们证明,由全部为 1 位量子门(U(2))和 2 位异或门(将布尔值(x, y)映射到(x, x ⊕ y))组成的一组门是通用的,因为对任意多个位 n(U(2 n))的所有幺正运算都可以表示为这些门的组合。我们研究了实现其他门所需的上述门的数量,例如广义 Deutsch-Toffili 门,这些门对一个输入位应用特定的 U(2) 变换当且仅当满足所有剩余输入位的逻辑与。这些门在许多提出的量子计算网络构建中起着核心作用。我们推导出构建各种二位和三位量子门所需的基本门的确切数量的上限和下限,以及 n 位 Deutsch-Toffili 门所需的渐近数,并对任意 n 位酉运算所需的数量进行了一些观察。PACS 编号:03.65.Ca、07.05.Bx、02.70.Rw、89.80.+h
摘要。我们在量子模拟器中介绍了 Grover 算法的实现,以对两个缩放哈希函数的原像进行量子搜索,其设计仅使用模加、字旋转和按位异或。我们的实现提供了精确评估门数和成熟量子电路深度缩放的方法,该量子电路旨在查找给定哈希摘要的原像。量子预言机的详细构造表明,与门、或门、位移位和计算过程中初始状态的重用,与基于模加、异或门和旋转的其他哈希函数相比,需要额外的量子资源。我们还跟踪了计算过程中每一步量子寄存器中存在的纠缠熵,表明它在量子预言机的第一个动作的内核处达到最大值,这意味着基于张量网络的经典模拟将不相关。最后,我们表明,基于在 Grover 算法的几个步骤之后对量子寄存器进行采样的快捷策略只能在减少错误方面提供一些边际实际优势。
该项目旨在开发一款安全的应用程序,利用量子、计算和谷歌量子人工智能,重点关注可持续性。该应用程序将采用先进的加密技术,包括异或门信号处理和控制工程二项式 z 变换方法,以确保强大的安全性并有效防止网络犯罪。该应用程序将由可再生能源供电,特别是太阳能、水力发电和风力涡轮机。这些可再生能源将与量子处理器集成,利用人工智能预测优化控制来有效管理能源消耗并最大限度地提高性能。这种集成确保应用程序以峰值效率运行,同时最大限度地减少其碳足迹。例如,量子处理器的运行可以优化以与可再生能源的可用性保持一致。在日照高峰时段,太阳能电池板可以为量子处理器提供充足的电力,而人工智能系统则相应地预测和调整处理器的工作负载。同样,可以监控和管理水力发电和风力涡轮机产生的电力以提供稳定的能源,确保量子处理器即使在可再生能源供应波动时也能保持高效率。总体而言,该项目代表了量子计算与可持续实践相结合的开创性努力,旨在为现代加密挑战提供安全且环保的解决方案。