摘要:本文对量子电路酉矩阵的自动生成进行了研究。我们认为量子电路分为六种类型,并给出了每一种类型的酉算子表达式。在此基础上,提出了一种计算电路酉矩阵的详细算法。然后,对于由量子逻辑门组成的量子逻辑电路,引入一种利用真值表计算量子电路酉矩阵的快速方法作为补充。最后,我们将所提算法应用于基于NCT库(包括非门、受控非门、Toffoli门)和广义Toffoli(GT)库的不同可逆基准电路并给出实验结果。关键词:量子电路,酉矩阵,量子逻辑门,可逆电路,真值表。
摘要:由于量子信息技术在我们日常生活中的快速发展,考虑逻辑与物理之间的联系非常重要。本文讨论了一种受量子理论启发、使用算子的逻辑新方法,即特征逻辑。它使用线性代数表达逻辑命题。逻辑函数由算子表示,逻辑真值表对应于特征值结构。它通过将语义从使用投影算子的布尔二进制字母表 {0,1} 更改为使用可逆对合算子的二进制字母表 {+1, −1},扩展了经典逻辑的可能性。此外,对于任何字母表,都可以使用基于拉格朗日插值和凯莱-汉密尔顿定理的算子方法合成多值逻辑算子。考虑逻辑输入状态的叠加,可以得到一个模糊逻辑表示,其中模糊隶属函数是 Born 规则给出的量子概率。介绍了布尔、波斯特、庞加莱和组合逻辑与概率论、非交换四元数代数和图灵机的历史相似之处。受格罗弗算法的启发,提出了对一阶逻辑的扩展。特征逻辑本质上是一种运算符逻辑,其真值表逻辑语义由特征值结构提供,该结构被证明与逻辑量子门的普遍性有关,非交换性和纠缠起着根本性的作用。
摘要:由于量子信息技术在我们日常生活中的快速发展,考虑逻辑与物理之间的联系非常重要。本文讨论了一种受量子理论启发、使用算子的逻辑新方法,即特征逻辑。它使用线性代数表达逻辑命题。逻辑函数由算子表示,逻辑真值表对应于特征值结构。它通过将语义从使用投影算子的布尔二进制字母表 {0,1} 更改为使用可逆对合算子的二进制字母表 {+1, −1},扩展了经典逻辑的可能性。此外,对于任何字母表,都可以使用基于拉格朗日插值和凯莱-汉密尔顿定理的算子方法合成多值逻辑算子。考虑逻辑输入状态的叠加,可以得到一个模糊逻辑表示,其中模糊隶属函数是 Born 规则给出的量子概率。介绍了布尔、波斯特、庞加莱和组合逻辑与概率论、非交换四元数代数和图灵机的历史相似之处。受格罗弗算法的启发,提出了对一阶逻辑的扩展。特征逻辑本质上是一种运算符逻辑,其真值表逻辑语义由特征值结构提供,该结构被证明与逻辑量子门的普遍性有关,非交换性和纠缠起着根本性的作用。
1. 数字系统基础:布尔代数、数字系统中使用的数字系统和代码、逻辑门及其特性、真值表。2. 组合电路的分析与综合:简化技术、无关项、卡诺图。大规模电路的实现。静态和动态风险。3. 数字集成电路:数字 IC 系列:TTL、CMOS、基本逻辑门结构(TTL、CMOS、NMOS、PMOS、传输门逻辑、线与逻辑)、输入和输出 VI 特性;传输特性、开关阈值、噪声容限、逻辑门的功率耗散、传播延迟、上升时间、下降时间。时序电路:触发器的典型结构、操作、设计和应用。同步时序电路的设计和分析;状态和状态变量:寄存器、计数器和存储器单元(ROM、RAM、Flash、可编程逻辑阵列、FPGA)的结构。异步电路的设计、状态机、流表、稳定和非稳定状态。
课程大纲 逻辑:命题、否定、析取和合取、蕴涵和等价、真值表、谓词、量词、推理规则、证明方法。集合论:集合论中的定义和简单证明、集合的归纳定义和归纳证明、包含和排除原理、关系、关系的图形表示、关系的性质、等价关系和划分、偏序、线性和有序集。函数:映射、单射和全射、函数组合、反函数、特殊函数、递归函数理论、Z 变换。初等组合学:计数技术、鸽巢原理、递归关系、生成函数。图论:图论元素、欧拉图、汉密尔顿路径、树、树遍历、生成树。
本实验将让您在双自旋系统上执行一系列简单的量子计算,演示一和两个量子位量子逻辑门,以及实现 Deutsch-Jozsa 量子算法的电路。您将使用 NMR 技术来操纵氯仿分子中质子和碳核的状态,测量整体核磁化。您应该熟悉 Matlab 才能成功完成此实验!此外,您应该已经完成初级实验室实验 12:脉冲 NMR,并了解 NMR 的基本物理原理。您将测量描述氯仿质子和碳核自旋之间电子介导相互作用的耦合常数;受控非门的经典输入输出真值表;Deutsch-Jozsa 量子算法的数值输出;以及可选的 Grover 量子搜索算法的输出和振荡行为。
在最低层次上,故障与技术有关。金属或多晶硅信号线的短路或开路等物理缺陷会改变电压、开关时间和其他特性。3 外部干扰也在这个层次上起作用,影响信号线、电荷存储和其他特性。在逻辑层次上,数字系统由门和存储元件建模,所有信号都表示为二进制值。低级容错策略旨在检测或屏蔽产生错误逻辑值的故障。由于其简单性,“卡住”模型是最广泛使用的逻辑故障模型,该模型假设故障在信号线上表现为固定的逻辑值。更复杂的模型是“桥接”故障,其中信号线之间的耦合导致一条线的逻辑值影响另一条线的值。其他复杂故障会改变门的基本逻辑功能,这在可编程逻辑阵列中经常发生,其中 AND/OR 阵列中连接的存在或不存在会导致功能中添加或删除蕴涵项。在更高的抽象级别(寄存器、算术逻辑单元、处理器等)中,故障通常表现为模块行为的变化,由其真值表或状态表表示。在此级别,故障建模通常更抽象,以方便在行为级别进行模拟;因此,通常会牺牲准确性。
在最低层次上,故障与技术有关。金属或多晶硅信号线的短路或开路等物理缺陷会改变电压、开关时间和其他特性。3 外部干扰也在这个层次上起作用,影响信号线、电荷存储和其他特性。在逻辑层次上,数字系统由门和存储元件建模,所有信号都表示为二进制值。低级容错策略旨在检测或屏蔽产生错误逻辑值的故障。由于其简单性,“卡住”模型是最广泛使用的逻辑故障模型,该模型假设故障在信号线上表现为固定的逻辑值。更复杂的模型是“桥接”故障,其中信号线之间的耦合导致一条线的逻辑值影响另一条线的值。其他复杂故障会改变门的基本逻辑功能,这在可编程逻辑阵列中经常发生,其中 AND/OR 阵列中连接的存在或不存在会导致功能中添加或删除蕴涵项。在更高的抽象级别(寄存器、算术逻辑单元、处理器等)中,故障通常表现为模块行为的变化,由其真值表或状态表表示。在此级别,故障建模通常更抽象,以方便在行为级别进行模拟;因此,通常会牺牲准确性。
在最低层次上,故障与技术有关。金属或多晶硅信号线的短路或开路等物理缺陷会改变电压、开关时间和其他特性。3 外部干扰也在这个层次上起作用,影响信号线、电荷存储和其他特性。在逻辑层次上,数字系统由门和存储元件建模,所有信号都表示为二进制值。低级容错策略旨在检测或屏蔽产生错误逻辑值的故障。由于其简单性,“卡住”模型是最广泛使用的逻辑故障模型,该模型假设故障在信号线上表现为固定的逻辑值。更复杂的模型是“桥接”故障,其中信号线之间的耦合导致一条线的逻辑值影响另一条线的值。其他复杂故障会改变门的基本逻辑功能,这在可编程逻辑阵列中经常发生,其中 AND/OR 阵列中连接的存在或不存在会导致功能中添加或删除蕴涵项。在更高的抽象级别(寄存器、算术逻辑单元、处理器等)中,故障通常表现为模块行为的变化,由其真值表或状态表表示。在此级别,故障建模通常更抽象,以方便在行为级别进行模拟;因此,通常会牺牲准确性。
(L1) 第一单元:数理逻辑:命题演算:语句和符号、联结词、合式公式、真值表、同义反复、公式等价性、对偶律、同义反复蕴涵、范式、语句演算的推理理论、前提的一致性、间接证明方法、谓词演算:谓词、谓词逻辑、语句函数、变量和量词、自由和有界变量、谓词演算的推理理论。第二单元:集合论:集合:集合上的运算、包含-排斥原理、关系:性质、运算、分割和覆盖、传递闭包、等价性、兼容性和偏序、哈斯图、函数:双射、组合、逆、排列和递归函数、格及其性质。第三单元:组合学和递归关系:计数基础、排列、重复排列、循环和限制排列、组合、限制组合、二项式和多项式系数和定理。递归关系:生成函数、序列函数、部分分式、计算生成函数系数、递归关系、递归关系公式、通过代换和生成函数解决递归关系、特征根法、解决非齐次递归关系