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以更少的物理资源实现通用绝热量子计算

以更少的物理资源实现通用绝热量子计算

第十五届全国量子光学学术报告会

作者：段乾恒国防科学技术大学

＜正＞绝热量子计算与量子线路模型是等价的。为了在物理上实现绝热量子计算,我们需要实现目标哈密顿量。然而,目标哈密顿量中一般包含k体相互作用但在实验上却很难实现。Kempe等人证明可以将k-LOCAL哈密顿量转化为2-LOCAL哈密顿量。但...

＜正＞绝热量子计算与量子线路模型是等价的。为了在物理上实现绝热量子计算,我们需要实现目标哈密顿量。然而,目标哈密顿量中一般包含k体相互作用但在实验上却很难实现。Kempe等人证明可以将k-LOCAL哈密顿量转化为2-LOCAL哈密顿量。但是这一过程需要大量的辅助量子位,导致系统

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来源： cnki会议评论

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AES-128中S盒变换的量子线路优化

电子科技大学学报 2024年第1期53卷 144-148页

作者：刘建美王洪马智段乾恒费洋扬孟祥栋数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室郑州450001

使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsuba乘法的... 详细信息

使用空间资源优化的量子Karatsuba乘法来优化实现AES-128中的8×8 S盒变换,同时引入了衡量时间资源代价和空间资源代价折衷的指标——量子比特数目与T门深度之积。对实现8×8 S盒变换的分析表明,利用空间资源优化的量子Karatsuba乘法的求乘法逆线路具有更优性能,其Toffoli门数目、量子比特数目、量子比特数目与T门深度之积更优。此外,使用加窗量子查表方法,进一步优化了求乘法逆以及实现S盒所需的量子资源。在此基础上,基于Qiskit分析验证了所需的量子资源。

关键词：乘法逆优化实现量子线路 S盒

A New Approach to the Quantum Adiabatic Condition

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Chinese Physics Letters 2012年第10期29卷 5-8页

作者：郭楚段乾恒陈平形 Department of Physics National University of Defense TechnologyChangsha 410073 State Key Laboratory of High Performance Computing National University of Defense TechnologyChangsha 410073

The quantum adiabatic theorem is the basis of adiabatic quantum computation.However,the exact necessary and sufficient conditions for adiabatic evolution are still under debate.We discuss the adiabatic condition of a system undergoing a special evolution route,and obtain an explicit formula that is necessary and sufficient for the adiabatic evolution in this route.Based on this formula,we find that the traditional adiabatic condition is neither sufficient nor necessary.Finally,we show that no adiabatic process can occur even the evolution speed goes to 0 in some examples,which is surprising since the adiabatic theorem states that if the evolution of a system is slow enough,the adiabatic process could occur.

关键词： computation adiabatic quantum

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宏观可逆绝热过程与微观量子绝热过程的关系

中国科学：物理学、力学、天文学 2010年第6期40卷 744-747页

作者：段乾恒陈平形国防科技大学理学院物理系长沙410073

从量子绝热过程中粒子在各个能级上分布的概率不变这一特点出发,通过对比分析大量粒子经历量子绝热过程后在宏观上的表现及宏观系统在可逆绝热过程中其微观表现特点,证明了对近独立粒子系统,微观粒子经历量子绝热过程时宏观上表现为可... 详细信息

从量子绝热过程中粒子在各个能级上分布的概率不变这一特点出发,通过对比分析大量粒子经历量子绝热过程后在宏观上的表现及宏观系统在可逆绝热过程中其微观表现特点,证明了对近独立粒子系统,微观粒子经历量子绝热过程时宏观上表现为可逆绝热过程,而宏观可逆绝热过程在微观上表现为每个粒子经历量子绝热过程.

关键词：量子绝热过程可逆绝热过程绝热条件

Ground state cooling of an optomechanical resonator with double quantum interference processes

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Chinese Physics B 2021年第2期30卷 268-275页

作者：张硕李坦段乾恒张建奇鲍皖苏 Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography SSF IEUZhengzhouHenan 450001China Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology Wuhan 430071China Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

We present a cooling scheme with a tripod configuration atomic ensemble trapped in an optomechanical cavity.With the employment of two different quantum interference processes,our scheme illustrates that it is possible to cool a resonator to its ground state in the strong cavity-atom coupling regime.Moreover,with the assistance of one additional energy level,our scheme takes a larger cooling rate to realize the ground state cooling.In addition,this scheme is a feasible candidate for experimental applications.

关键词： laser cooling coherent optical effects multiphoton processes optomechanics

An Alternative Approach to Construct the Initial Hamiltonian of the Adiabatic Quantum Computation

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Chinese Physics Letters 2013年第1期30卷 9-12页

作者：段乾恒张硕吴伟陈平形 Department of Physics National University of Defense TechnologyChangsha 410073 State Key Laboratory of High Performance Computing National University of Defence TechnologyChangsha 410073

The adiabatic quantum computation(AQC)has been proven to be equivalent to the standard circuit model.Conventionally,AQC evolves from the initial Hamiltonian which has a uniform equal superposition of the computational basis to the final Hamiltonian whose ground state encodes the solution to a computation problem.We propose an alternative approach to construct the initial Hamiltonian of the AQC which has an unequal superposition of the possible solutions to the problem and show that an educated guess can improve the performance of AQC.

关键词： problem. Hamiltonian superposition

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新工科背景下密码学实践教学建设探索

计算机教育 2019年第3期 16-18,22页

作者：曾光王洪段乾恒杨阳中国人民解放军战略支援部队信息工程大学应用数学系河南郑州450000

立足现实教学是人才培养的主战场,从实践化课程建设、实践化教学条件建设、实践化师资队伍培养3个角度,阐述对密码学实践教学的思考和探索。

关键词：网络空间安全密码学实践教学人才培养

基于标记配对相干态光源的实用化诱骗态量子随机数发生器

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密码学报 2023年第1期10卷 73-86页

作者：李元昊费洋扬王卫龙孟祥栋王洪段乾恒马智数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室郑州450001

基于维度目击的量子随机数发生协议中需要使用完美的单光子源,现实中难以低成本、较方便地实现.本文给出了一种基于标记配对相干态光源的实用化诱骗态量子随机数生成协议,利用三强度诱骗态的方法可以准确估计出随机数生成协议的最小熵,... 详细信息

基于维度目击的量子随机数发生协议中需要使用完美的单光子源,现实中难以低成本、较方便地实现.本文给出了一种基于标记配对相干态光源的实用化诱骗态量子随机数生成协议,利用三强度诱骗态的方法可以准确估计出随机数生成协议的最小熵,随机数提取率比基于弱相干态光源的诱骗态量子随机数生成协议更高.分析探测器的探测效率、后脉冲和探测效率不匹配对该协议安全性造成的影响,探测器的探测效率与最小熵呈正相关;后脉冲增加会降低输出的最小熵,影响随机数的安全性;在非对称基矢探测器效率的情况下,若其中一个测量基的探测效率较高,则该协议可以在另一个测量基的探测效率任意接近于0的情况下输出量子随机数.

关键词：量子随机数发生器标记配对相干态光源诱骗态

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大学生数学建模竞赛开展全周期教学实践探究

大学教育 2023年第4期 44-46页

作者：杨本朝石雅男段乾恒李光松于刚战略支援部队信息工程大学河南郑州450001

高校中基于数学建模竞赛的活动组织形式多种多样,对于建设数学建模全周期教学体系,推动教学改革,提升学生综合创新能力具有重要现实意义。文章从组织动员、全周期教学体系建设、课程资源建设等方面探讨开展大学生数学建模竞赛组织与指... 详细信息

高校中基于数学建模竞赛的活动组织形式多种多样,对于建设数学建模全周期教学体系,推动教学改革,提升学生综合创新能力具有重要现实意义。文章从组织动员、全周期教学体系建设、课程资源建设等方面探讨开展大学生数学建模竞赛组织与指导的教学改革实践,以期提升教学效果,激发学生学习兴趣,提高学生创新力。

关键词：数学建模学科竞赛教学实践全周期