针对元素独特性,子集总和和最接近的问题等问题的新兴量子算法通过依靠抽象数据结构来展示计算优势。实际上将这种算法视为量子计算机的程序,需要有效地实现数据结构,其操作对应于操纵数据的量子叠加的单一操作员。要在叠加中正确操作,实现必须满足三个属性ð可逆性,历史独立性和有限的时间执行。标准实现,例如将抽象集作为哈希表的表示,使这些属性失败,呼吁开发专门实现的工具。在这项工作中,我们提出了Core Tower,这是具有随机访问记忆的量子编程的第一语言。Core Tower使开发人员能够将数据结构作为基于指针的链接数据实现。它具有可逆语义,使每个有效程序都可以翻译成统一的量子电路。我们提出了Boson,这是第一个支持量子叠加中可逆,独立和恒定时间动态内存分配的内存分配器。我们还展示了塔,这是一种用于递归定义的数据结构的量子编程的语言。塔具有类型系统,该系统使用经典参数界定所有递归,这对于在量子计算机上执行的必要条件是必要的。使用塔,我们实施了地面,即第一个量子数据结构库,包括列表,堆栈,队列,字符串和集合。我们提供了第一个可执行的集合实现,该集合满足了所有三个强制性的可逆性,历史记录独立性和有限时间执行的属性。
事件的因果顺序不必固定:在某个站点,一辆公交车是先于另一辆公交车到达还是晚于另一辆公交车到达可能取决于其他变量,比如交通状况。因果顺序的相干量子控制也是可能的,而且是多种任务的有用资源。然而,量子控制意味着控制系统携带着哪种顺序的信息——如果控制被追踪,事件的顺序将保持概率混合。两个事件的顺序可以是纯叠加,与任何其他系统不相关吗?这里我们表明,对于一类广泛的过程来说,这是不可能的:任何一对具有相同局部维度和不同因果顺序的马尔可夫幺正过程的纯叠加都不是有效过程,即当用某些操作探测时,它会导致非正则化概率。这一结果对量子信息处理的新资源和量子引力理论中的可能过程施加了限制。
受量子噪声影响的通用量子比特幺正算子被复制并插入到相干叠加通道中,叠加了两个路径,这些路径提供给穿过噪声幺正的探测量子比特,并由控制量子比特驱动。对叠加通道在探测-控制量子比特对的联合状态上实现的变换进行表征。然后针对噪声幺正相位估计的基本计量任务对叠加通道进行专门分析,其性能由经典或量子 Fisher 信息评估。与传统估计技术以及最近为类似相位估计任务研究的具有不确定因果顺序的量子切换通道进行了比较。在此处的分析中,第一个重要的观察结果是,叠加通道的控制量子比特虽然从未直接与被估计的幺正相互作用,但仍然可以单独测量以进行有效估计,同时丢弃与幺正相互作用的探测量子比特。切换通道也存在此属性,但无法通过传统技术实现。这里在一般条件下描述了控制量子比特的最佳测量。第二个重要的观察结果是噪声在将控制量子比特耦合到幺正量子比特中起着至关重要的作用,并且控制量子比特在非常强的噪声下仍可用于相位估计,即使在完全去极化的噪声下也是如此,而常规估计和切换通道在这些条件下不起作用。结果扩展了相干控制通道能力的分析,这些通道代表了可用于量子信号和信息处理的新设备。
在广义相对论中,时空的描述依赖于理想化的杆和时钟,它们确定了一个参考系。在任何具体场景中,参考系都与物理系统相关联,而物理系统最终是量子的。因此,物理定律的相对论描述需要考虑这样的量子参考系 (QRF),通过它们可以赋予时空以操作意义。在这里,我们引入了时空量子参考系的概念,它与时空中的量子粒子相关联。这种表述的优点是将空间和时间放在同等地位,并允许我们从另一个量子系统的角度描述一组量子系统的动态演化,其中其余物理系统演化的参数与作为 QRF 的粒子的固有时间相一致。至关重要的是,两个不同 QRF 中的固有时间与标准变换无关,但它们可能相对于另一个处于量子叠加态。具体来说,我们考虑一个弱引力场中的 N 个相对论量子粒子系统,并引入一个永恒公式,其中 N 个粒子的全局状态似乎“冻结”,但动态演化以关系量的形式恢复。粒子的位置和动量希尔伯特空间用于通过变换到粒子的局部框架来固定 QRF,使得度量在 QRF 的原点处是局部惯性的。内部希尔伯特空间对应于时钟空间,它在粒子的局部框架中保持适当的时间。得益于这种完全关系的构造,我们展示了从 QRF 的角度看,剩余粒子如何在关系变量中动态演化。这里提出的构造包括当忽略外部自由度时非相互作用时钟的 Page-Wootters 机制。最后,我们发现可以在 QRF 中观察到引力红移的量子叠加和特殊相对论时间膨胀的量子叠加。
本文基于Bloch球体和量子局部熵的叠加定律提供了一种边缘检测算法,用于全向图像。全向视觉系统由于其较大的视野而已成为计算机视觉中的重要工具。但是,经典图像处理算法不适合直接应用于此类图像,而无需考虑每个像素周围的空间信息。为了显示所提出的方法的性能,对专门用于农业应用的合成和真实图像进行了一组实验。后来,采用了Fram和Deutsh标准来评估其对文献中提出的三种算法的性能,并为全向图像开发。结果表明,在边缘质量,边缘社区和噪音的敏感性方面表现更好。关键词:边缘检测,全向图像,量子图像处理,量子熵
不经意传输 (OT) [Rab05] 是一种基本的密码原语,它允许接收方获取发送方持有的两个输入中的一个,而接收方对另一个输入一无所知,发送方则一无所知(特别是接收方收到的输入)。后来 [Cr´e87] 表明,二分之一 OT 等同于更一般的 n 分之一 OT 的情况,其中发送方持有 n 个输入,接收方接收其中一个。Goldreich、Micali 和 Wigderson [GMW87] 的成果说明了不经意传输的重要性,他们证明 OT 是 MPC 完全的,这意味着它可以用作构建块,无需任何额外的原语即可安全地评估任何多项式时间可计算函数。因此,研究这个原语的安全性变得至关重要,尤其是考虑到
应力强度因子 (SIF) 范围与疲劳裂纹扩展之间的相关性是应用于轻型结构的故障安全设计方法的有力工具。关键作用是精确计算疲劳载荷循环的 SIF。先进的材料加工可以塑造残余应力,使 SIF 计算成为一项具有挑战性的任务。虽然 SIF 叠加成功地解决了拉伸残余应力的考虑问题,但压缩残余应力的处理仍需澄清。这项工作展示了 SIF 叠加原理在包含高压缩残余应力的区域中的应用,这些区域会导致裂纹闭合效应。裂纹闭合取决于残余应力和施加应力的组合载荷,在本研究中被解释为裂纹几何形状的变化。因此,源(即施加或残余应力)与其结果(即相应的 SIF)之间的关系取决于源(即组合载荷)的相互作用。由于这种相互作用,残余应力引起的疲劳行为变化不能仅与残余或施加的 SIF 相关联。这项工作提出了应用 SIF 和残余 SIF 的两种替代定义,从而允许残余 SIF 或应用 SIF 与疲劳行为变化之间建立明确的相关性。
近年来,量子计算是基于量子力学的一个组合模型,一直引起了很多关注。某些经典概率通过量子计算有效地求解,因此到目前为止已经提出了各种量子算法。这种算法之一是量子幅度拟合[1],这是一种填充溶液的方法。量子振幅幅度需要在算法的第一个步骤中创建量子叠加。在其余步骤中,迭代正在运行以选择性地扩大预定状态下解决方案状态的幅度。如果我们准备符合解决方案的验证的量子状态,则减少这些迭代的数量。本文提出了一种通过H,X,CH和CX门来创建任意计算基础状态的量子叠加的方法。
本法案的目的是确保美国在量子信息科学及其技术应用方面的持续领导地位:1.支持量子信息科学技术的研究、开发、示范和应用——a)发展劳动力队伍b)促进多学科课程和研究机会c)解决基础研究空白d)促进设施和中心的进一步发展e)刺激研究并促进量子技术的更快发展2.改善机构间规划和协调3.最大限度地提高联邦政府量子信息科学技术研究、开发和示范项目的有效性4.促进联邦政府、联邦实验室、工业界和大学之间的合作5.促进量子信息科学技术安全国际标准的发展
