随着技术进步的快速进步,对高处理和存储能力的需求已大大增加。因此,发现操纵和转换信息的新方法是必要的。一种潜在的解决方案是量子信息处理,它大大减少了存储的数据的量,操作数量以及经典工具(例如小波变换(WT))的复杂性。wt是许多领域的主要工具,例如加密,信号编码,水印,组合,掉头和信息检索。其经典相关性推动其在量子水平上的进展,从而提高了对一,二维和三维量子小波的转换的计算效率。但是,常规的,实价的WT不适用于无损应用,并且在计算上很复杂。整数到整数WT(IWT)是另一种转换,将整数映射到整数,它使用起重方案来执行信号分解分析。此方案降低了计算成本,允许对实价WT进行实践无损应用,并产生新的小波家族。到目前为止,整数版本(Q-IWT)尚无定义的QWT定义,这在量子信息处理中可能很有价值。因此,我们为HAAR,DAUBECHIES和CDF核的一维整数小波转换提出了一种量子方法,包括信号分解和无损压缩的量子算法。此外,我们将使用IBM的仿真环境作为分析和验证的手段。我们将使用复杂性和数学分析,性能,挠性,信号恢复,熵和噪声添加指标评估所提出的转换和压缩应用。
整数量子厅系统显示物质的拓扑阶段。不同的Chern号(“ TKNN不变”)对应于不同的阶段。在过渡时没有对称性破裂!“大厅量化”与Chern数字相关,这意味着对扰动的稳健性。
量子计算提出了有关计算问题的有希望的解决方案,但由于当前的硬件约束,大多数量子算法尚无计算实用相关性系统的能力,而经典的对应物则超过了它们。为了实际上从量子体系结构中受益,必须确定具有良好缩放的问题和算法,并根据可用硬件的不同而改善相应的限制。因此,我们开发了一种解决整数线性编程问题的算法,在量子退火器上,并研究了问题和硬件特定的限制。这项工作介绍了如何将ILP问题映射到退火架构的形式主义,如何使用优化的退火计划进行系统地改进计算,并通过模拟对退火过程进行建模。它说明了最小主导设置问题的破坏和多体定位的影响,并将退火结果与量子体系结构的数值模拟进行了比较。我们发现该算法的表现优于猜测,但仅限于小问题,并且可以调整退火时间表以降低脱糖的影响。模拟定性地重现了经过修改的退火时间表的算法改进,这表明这些改进起源于量子效应。
最小流量分解(MFD)是一个NP硬性问题,要求将网络流分解为最小路径集(以及相关的权重)。它的变体是生物信息学(例如RNA组装)中多重组问题的强大模型。由于其硬度,实用的多重组装工具使用启发式方法或解决问题的更简单,多项式可溶解的版本,这可能会产生并非最小的解决方案或无法完全分解流。在这里,我们基于整数线性编程(ILP),在无环网络上提供第一个快速,精确的求解器。我们方法的关键是仅使用二次变量数量的所有解决方案路径编码。我们还将ILP公式扩展到许多实用变体,例如合并更长或配对的读数或最小化流误差。在模拟和实现剪接图上,我们的方法求解了<13 sec-onds中的任何实例。我们希望我们的配方能够属于未来实用的RNA组装工具的核心。我们的实现可在GitHub上免费获得。
W.H.Ip, Nick Chung 和 George Ho 香港理工大学工业及系统工程学系,香港特别行政区红磡 通讯作者 电子邮件:mfwhip@polyu.edu.hk 摘要:飞行的可靠性和安全性是极其必要的,而这取决于采用适当的维护系统。因此,飞机维修公司必须有效地进行人力调度。本文的目标之一是提供一种整数规划方法来确定飞机维护计划和调度的最优解,从而使计划和调度过程变得更加高效和有效。另一个目标是制定一套涵盖所有定期航班的维护人力计算计划。本文提出了一种由 3 个阶段组成的顺序方法。它们是初始维护需求计划、维护配对和维护组分配。由于调度会分为不同的阶段,因此采用了不同的数学技术来满足各自的问题特点。将使用 Microsoft Excel。第一阶段和第二阶段的结果将使用 Microsoft Excel Solver 输入整数规划模型以找到最佳解决方案。此外,Microsoft Excel VBA 用于设计调度系统,以减少手动流程并提供用户友好的界面。对于结果,都可以获得最佳解决方案,并且计算时间合理且可接受。此外,还讨论了高峰时间和非高峰时间的比较。关键词:机场服务,飞机,人力调度,维护。
摘要 - 出现的加密系统,例如完全型号的加密(FHE)和零知识证明(ZKP)是计算和数据密集型的。fhe和ZKP在软件和硬件中的影响很大程度上依赖于von Neumann架构,在数据移动上损失了大量的能量。有希望的计算范式正在内存(CIM)中进行计算,该计算使计算能够直接发生在内存中,从而减少数据运动和能耗。但是,有效地执行大整数乘法(在FHE和ZKP中至关重要)是一个开放的问题,因为现有的CIM方法仅限于小型操作数尺寸。在这项工作中,我们通过探索用于大整数乘法的高级算法方法来解决这个问题,并将Karatsuba算法确定为CIM应用程序最有效的方法。此后,我们设计了第一个用于电阻CIM横杆的Karatsuba乘数。我们的乘数使用三阶段管道来增强吞吐量,此外,还可以平衡内存耐力与有效的数组大小。与现有的CIM乘法方法相比,当比例扩展到ZKP和FHE所需的位宽度时,我们的设计在吞吐量中最多可实现916倍,而面积时间产品的改进则达到281倍。索引术语 - 在内存中计算,大整数乘以,karatuba乘法
执行算术运算的量子电路在量子计算中至关重要,因为经过验证的量子算法需要此类运算。尽管量子计算机资源越来越丰富,但目前可用的量子比特数量仍然有限。此外,这些量子比特受到内部和外部噪声的严重影响。已经证明,使用 Clifford+T 门构建的量子电路可以实现容错。然而,使用 T 门的成本非常高。如果电路中使用的 T 门数量没有优化,电路的成本将过度增加。因此,优化电路以使其尽可能节省资源并具有抗噪声能力至关重要。本文介绍了一种执行两个整数乘法的电路设计。该电路仅使用 Clifford+T 门构建,以兼容错误检测和校正码。在 T 计数和 T 深度方面,它的表现优于最先进的电路。
摘要 考虑到数据中心在世界各地的分布及其巨大的能源消耗,一些研究人员专注于任务调度和资源分配问题,以尽量减少数据中心的能源消耗。其他举措则侧重于实施绿色能源,以尽量减少化石燃料的消耗和二氧化碳排放。作为 ANR DATAZERO 项目 [ 34 ] 的一部分,一些研究团队旨在定义完全绿色数据中心的主要概念,该数据中心仅由可再生能源供电。为了实现这一目标,必须注重高效管理由太阳能电池板、风力涡轮机、电池和燃料电池系统组成的自主混合动力系统。这项工作的目的不是证明独立的数据中心在经济上可行,而是证明其可行性。本文提出了一组基于混合整数线性规划的模型,该模型能够管理能源承诺,以满足数据中心的电力需求。该方法在优化时会考虑季节和天气预报。
摘要 - 公共场所的电动汽车(EVS)充电站(CSS)具有更高的安装和电力收集成本。公共CSS的潜在好处依赖于其有效利用。但是,常规的充电方法强迫等待时间很长,从而使其效率降低了。本文提出了一种新颖的模糊整数线性编程和CSS利用的启发式模糊推理方法(FIA)。该模型引入了基本模糊推理系统和用于获得最佳解决方案的详细公式。开发的模糊推理结合了不确定和独立的功率,所需的收费最新功率,并从功率网格和电动汽车域停留时间,并将它们与加权控制变量相关联。FIA通过使用加权控制变量解决目标函数来自动为电动汽车提供最紧急要求的服务,从而优化了