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PHY256讲义：引入量子计算
其中∨是或门。其中每个函数f a（）是针对特定字符串x a的，它满足函数f（x a）=1。我们使用了三个门（和，或不）。使用这些，我们可以以等式1的形式构造任何布尔函数，从这个意义上讲，集合（和，或不）是用于经典计算的通用门集。和或单独的不是通用门集。集合（and OR）不是通用看到这一点的一种方法是查看图1。您无法将它们结合起来制作XOR。涉及n位的任何布尔逻辑操作都可以由涉及2位的NAND操作构建。因此，NAND是布尔逻辑电路的通用门集，因此用于经典计算。NAND门是通用的，因为所有其他逻辑计算都可以从NAND构建。例如，不通过将两个输入连接在一起来构造，而输出为nand（x，x）=不是x。an，由不（NAND（x，y））构造。其他大门源于NAND，和NOTS的组合。一些示例如图1所示。
使用 ... 实现的 32 位 ALU 性能优化
在当今快速发展的技术中，许多设备的尺寸都非常小，通常以纳米为单位，而算术逻辑单元 (ALU) 在这些系统中必不可少。ALU 负责对二进制数据执行数学和逻辑任务，二进制数据由基本计算机语言零和一组成。算术逻辑单元 (ALU) 是中央处理器 (CPU) 处理计算的主要组件，它解码 CPU 命令并执行加法、减法、乘法和比较等运算，以促进有效的数据处理。在获得二进制输入后，ALU 执行诸如加法之类的任务，然后将结果传输到 CPU 以用于其他目的。除了算术函数之外，ALU 还执行逻辑运算，例如 AND、OR、XOR 和 NOT，这些对于数据比较和决策至关重要。作为计算机设计中的关键元素，ALU 在执行从基本数学运算到复杂数据处理的各种功能中起着至关重要的作用，在当今的计算机系统中至关重要。
有效的量子并行重复定理和应用程序
我们证明了3台计算量子量子交互协议与有效的挑战者和有效对手之间的紧密平行重复定理。我们还证明，在合理的假设下，在并行重复下，4台式计算协议的安全性通常不会降低。这些反映了Bellare，Impagliazzo和Naor的经典结果[BIN97]。最后，我们证明所有量子参数系统都可以一致地编译到等效的3-序列参数系统，从而反映了量子证明系统的转换[KW00，KKMV07]。As immediate applications, we show how to derive hardness amplification theorems for quantum bit commitment schemes (answering a question of Yan [ Yan22 ]), EFI pairs (answering a question of Brakerski, Canetti, and Qian [ BCQ23 ]), public-key quantum money schemes (answering a question of Aaronson and Christiano [ AC13 ]), and quantum零知识参数系统。我们还为量子谓词推导了XOR引理[YAO82]作为推论。
![arXiv:2003.01800v1 [quant-ph] 2020 年 3 月 3 日](/simg/g:\will\search\icon\source\7\7617c8eb948e06eec45670825a189482bd081a76.webp)
arXiv:2003.01800v1 [quant-ph] 2020 年 3 月 3 日
量子态消除已经引起了人们的极大兴趣，因为 [2] 中关于波函数真实性的哲学论证完全依赖于纠缠基中特定量子消除测量的存在。除了这种基本兴趣之外，量子态消除可能还可用于量子信息和量子通信应用。这方面的例子有 [9–11] 中的通信任务和量子无意识传输协议 [12]。在 1-out-of-2 无意识传输中，接收方应该收到两个比特中的一个，而不知道另一个比特的信息。发送方不应该知道收到了哪个比特。除此之外，在本文中，我们研究了如何明确地排除四种可能的非正交两量子比特状态中的两种。如果这四种状态编码两个经典比特值，那么这样的测量将告诉我们第一位、第二位或两位的异或。
对称性和量子查询到通信模拟
Buhrman，Cleve和Wigderson（stoc'98）表明，对于每个布尔函数f：{ - 1，1，1，1，1，1，1，1} n→{ - 1，1，1，1}和g∈{and 2，xor 2}，有界的 - error-error-error量量子通信的量子f for f o（q q q o q o q o（q q（q f）q q o q q o q q for n q o（q q q o q o q o q（q） f的复杂性。这是通过使用一轮O（log n）量子的通信来实现每个查询的Alice来实现F的最佳量子查询算法。这与经典环境形成鲜明对比，在经典环境中，很容易显示R CC（f o g）≤2r（f），其中r cc和r分别表示有界的 - 误差通信和查询复杂性。Chakraborty等。 （CCC'20）表现出一个总功能，需要BCW模拟中的log n开销。 这确定了一个令人惊讶的事实，即在某些情况下，量子减少本质上比经典降低更昂贵。 我们以多种方式改善了它们的结果。Chakraborty等。（CCC'20）表现出一个总功能，需要BCW模拟中的log n开销。这确定了一个令人惊讶的事实，即在某些情况下，量子减少本质上比经典降低更昂贵。我们以多种方式改善了它们的结果。
如何构建量子 FHE
[ Mah20 ， Bra18 ] 的 QFHE 构造建立在可从 LWE 假设构建的经典 FHE 方案之上。然而，他们的方案使用了特定 FHE 方案的非常特殊的属性。例如，[ Mah20 ] 使用了对偶 GSW FHE 方案 [ GSW13 ] 以及从 LWE 构建的噪声陷门无爪函数。该构造利用了这样一个事实：位 b 的对偶 GSW 加密可以转换为对该位“编码”的无爪函数对 ( f 0 , f 1 ) 的描述，对于两个原像 x 0 和 x 1 ，使得 f 0 ( x 0 ) = f 1 ( x 1 ) ，x 0 和 x 1 的第一位与 b 异或。类似地，[ Bra18 ] 关键性地使用了 GSW 加密方案和与给定密文一致的所有随机字符串集合的离散高斯结构。换句话说，这两种方案都使用了底层原语的特定实例，并利用了它们复杂的相互作用。这引出了一个自然的问题，这也是我们工作的起点：
混沌系统混合量子密钥分发协议用于安全数据传输
摘要：本研究提出将基于 BB84 协议的量子密钥分发 (QKD) 与改进的逻辑映射 (ILM) 相结合，以提高数据传输的安全性。该方法将 BB84 的量子密钥形成与 ILM 加密相结合。这种组合创建了一个额外的安全层，默认情况下，BB84 上的操作只是 XOR 替换，而 ILM 的加入会在量子密钥上创建排列操作。实验使用多种量子测量进行测量，例如量子比特误码率 (QBER)、极化误码率 (PER)、量子保真度 (QF)、窃听检测 (ED) 和基于纠缠的检测 (EDB)，以及经典密码分析，例如比特误码率 (BER)、熵、直方图分析、归一化像素变化率 (NPCR) 和统一平均变化强度 (UACI)。结果表明，该方法获得了令人满意的结果，特别是QF和BER达到了完美的水平，EBD也达到了0.999。
耗散工程的单身门操作
抽象不可逆的逻辑与统一的量子进化不一致。通过经典测量模拟此类操作可能会导致干扰和高度资源需求。为了克服这些局限性，我们提出了协议，即利用耗散实现不可逆转的门操作所需的无政府进化。使用其他激发态，可能会衰减，我们设计了在最小稳定的希尔伯特空间上执行所需的门操作的有效衰减过程。这些以确定性和自主的方式运行，而无需进行测量。我们考虑了几种经典逻辑操作，例如OR，NOR和XOR Gates。朝着实验实现，我们讨论了量子点中可能的实现。我们的研究表明，不可逆转的逻辑操作可以在逼真的量子系统上有效地执行，并且耗散工程是获得非洲发展的必要工具。拟议的操作扩展了量子工程师的工具箱，并在NISQ算法和Quantum机器学习中具有有希望的应用。
基于3D相互交织的Logistic Map
摘要，由于远程医疗服务的进步，可访问的医疗图像数据的数量正在增加。因此，必须开发有效的加密解决方案，以防止未经授权的用户在不安全网络中的数据操纵。本文着重于开发一种轻巧的对称密码系统算法，基于3D相互交织的逻辑MAP-Cosine（ILM-Cosine），在高速和医疗图像的高速记忆和功耗下降，这是当代密码中强大的混乱系统。本文的动机是减少存储程序数据所需的记忆空间，同时最大程度地减少远程医疗应用中实施复杂性的执行时间。我们提出的方案由五个主要步骤组成：ILM-Cosine MAP密钥生成具有直方图标准化，行旋转，列旋转和独家或（XOR）逻辑操作。各种正常图像和医学图像用作模拟的样本。结果表明，密码图像具有良好的视觉质量，高信息熵，较大的密钥空间和低计算复杂性。
物理计算任何布尔函数
安全的多方计算（MPC）是CRYP-图表中最积极研究的领域之一，该领域研究了多方如何在不透露其私有信息的情况下比较其私人信息。MPC中最古典的问题之一涉及以下设置。爱丽丝和鲍勃想知道他们是否彼此喜欢。但是，由于拒绝尴尬，没有人愿意首先承认。他们需要一个协议，该协议仅区分彼此喜欢的两种情况，而没有泄漏任何其他信息。从理论上讲，此设置等效于计算两个输入位的逻辑和函数，一个来自每个播放器。除了和功能外，其他经过广泛研究的布尔函数还包括逻辑XOR函数，多数函数（确定输入中是否有1s比0）和等效函数（确定所有输入是否相等）。而不是数字协议，许多研究人员使用在日常生活中发现的便携式对象（例如卡，硬币和信封）开发了MPC的物理协议。这些协议的好处是它们不需要计算机，还允许外部观察者验证所有各方如实地执行它们（这通常是一个具有挑战性的