量子描述和超弦描述

量子理论和超弦理论标志着对微观世界的两类典型描述。量子描述建立在量的基础之上,这种形式化描述本身会遇到难以处理的问题。量子理论与相对论难以协调,归根结底由于量子力学描述只是单纯量的描述,而相对论则包含了形的描述。超弦描述扬弃了粒子(点状物)而采用具有有限大小的弦,从而能使对微观世界的描述保持自洽。但超弦理论在实验基础方面的不足,又使我们不能不立足于量子描述。在量子描述的基础上,超弦描述是对微观世界描述的一种重要扩展。

任意大小图像的量子描述及双线性插值方法

为解决任意大小图像的量子描述及缩放问题,提出一种改进的量子图像描述方法。采用量子基态描述像素值,采用量子叠加态描述像素位置,该叠加态可包含任意数量的基态,描述任意大小的图像。提出一种基于量子傅里叶变换的图像双线性插值方法。基于量子傅里叶变换基本原理,设计实现加法和乘法的量子线路,利于这两个模块及其它辅助模块,研究实现图像双线性插值的量子线路设计方法,设计双线性插值放大和缩小两种具体的量子线路。基于线路中采用的量子基本门的数量,分析线路的复杂度,其结果表明,该方法可以实现对经典方法的指数加速。经典计算机上的仿真结果验证了提出方法的有效性。

量子索引图像的描述方法与隐写算法

为解决量子计算机上索引图像的描述问题,提出一种量子索引图像描述方法.该方法中量子索引图像包含量子数据矩阵和量子调色板矩阵2种数据结构,每种数据结构均基于量子比特序列的基态进行信息表示;在此基础上,提出一种基于EzStego的量子索引图像信息隐写算法,首先计算量子调色板矩阵中每个颜色的相对亮度值,然后根据相对亮度值对颜色排序并分配亮度序号,最后根据每个颜色的亮度序号及其位置索引,结合嵌入的秘密信息对量子数据矩阵中的像素索引值进行更新,得到嵌入秘密信息后的量子数据矩阵.利用Matlab在经典计算机上采用USC-SIPI图像数据库数据进行仿真实验,从视觉质量、嵌入容量和鲁棒性三方面验证了该方法的可行性和有效性.实验结果表明,文中方法可在将来的量子计算机上执行.

一种彩色图像的量子描述方法及应用

为了提高量子彩色图像的存储效率,提出一种新的量子彩色图像描述方法.在该方法中,像素的位置信息采用多比特量子系统的基态描述,像素的三基色灰度值信息只采用一个量子比特描述,具体描述为该量子比特的相位.利用这种描述方法,给出量子彩色图像的几种简单操作方法,包括像素三基色灰度值的改变、互换,图像位置翻转、置换,设计一种新的量子图像水印的实现方法.所提出的方法可在将来的量子计算机上执行.经典计算机上的仿真结果验证了该方法的有效性.

基于量子比特相位的彩色图像描述方法及应用

为解决量子计算机上彩色图像的描述及加密问题,该文提出一种基于量子比特相位旋转的新方法。首先通过将像素灰度值映射为量子比特的相位,将彩色图像描述成一个量子叠加态,其中基态描述像素的位置,而对应的概率幅即为该像素的灰度值。然后基于量子比特的相位旋转,设计了一些简单的图像处理方法。最后提出了一种新的彩色图像加密算法,该算法包括像素位置的置乱和量子比特的旋转两个过程。所提方法可在将来的量子计算机上执行。经典计算机上的仿真结果验证了方法的有效性。

改进的量子图像水印算法

量子图像水印算法是量子图像处理的典型问题,目前国内外文献还相对较少,且大多针对单色图像。本文分析了一种典型的基于量子傅里叶变换的量子图像水印算法存在的不足,然后提出了改进措施。具体包括三个方面,首先,提出一种改进的量子图像描述方法,将单色图像推广到彩色图像;第二,将水印图像的幅度提高到与载体图像相同;第三,给出了水印嵌入和抽取的量子策略。经典计算机上的仿真结果验证了提出方法的有效性及可行性。

基于混沌序列的量子图像加密方案

针对量子图像加密问题,设计一种基于混沌序列的加密方案。首先,采用NEQR模型描述量子图像,然后,采用3种混沌序列和受控旋转门使每个颜色比特随机旋转±π/4弧度,完成加密过程。解密时,首先根据密钥生成混沌序列,然后使每个颜色比特随机旋转π/4弧度即可。该方法加密后的直方图呈均匀分布,且密钥空间大,抗攻击能力强。经典计算机上的仿真结果表明该方法有较好的安全性。

彩色图像的量子置乱算法

量子图像置乱是量子图像处理的典型问题,目前国内外文献绝大多数都是针对像素位置实施置乱,这种置乱方法通过改变像素的空间位置,可使图像不再包含任何可视化信息,然而并未改变像素灰度值的统计特性,从而降低了置乱方案的安全性。针对该问题,首先基于改进的FRQI描述,提出了一种针对像素位置的置乱方法,然后基于改进的NEQR描述,提出了一种针对像素颜色的置乱方法。这些方法或者显著加强了位置置乱效果,或者显著改变了像素灰度值的统计特性。经典计算机上的仿真结果验证了提出方法的有效性。

彩色图像的量子水印算法

为提高彩色图像的量子水印效果,本文提出一种基于新颖的增强量子描述(NEQR)的彩色图像水印嵌入及提取方法。首先将水印图像的幅度调整为与载体图像同样大小,然后采用NEQR方案将载体图像量子化,将水印图像嵌入到载体图像中。两幅图像独立存在,采用一个辅助比特进行切换。通过对水印图像中像素灰度值的24个量子比特实施相位旋转实现对水印图像的置乱。嵌入的水印图像被置乱后,每个像素的灰度信息为一个均衡的量子叠加态,测量后整幅图像为一个均匀的白噪声。水印图像的提取过程为嵌入的逆过程,只需采用嵌入过程所用算子的共轭转置即可。该方法的优点是,水印的嵌入不影响载体图像的视觉效果,且嵌入的水印图像具有很好的安全性。

基于小规模量子线路和格雷码置乱的量子水印方案

为解决量子彩色图像的水印嵌入和抽取问题,提出一种采用新颖的增强量子图像描述和格雷码置乱的实现方案.对于嵌入过程,首先采用受控非门对于水印图像像素的位置和颜色同时置乱;然后将置乱后水印图像的幅度从2n?2n扩展到2n+1?2n+2,将像素颜色值由24比特(每通道8比特)改为3比特(每通道1比特);最后将扩展后水印图像的颜色值,通过模2加运算嵌入到幅度为2n+1?2n+2载体图像颜色值的最低位中.抽取过程为嵌入的逆过程.仿真结果表明,该方案在可视化质量、噪声下的鲁棒性能、水印图像置乱效果和计算复杂度4个方面优于对比方案.

一种彩色量子图像加密方案

论文提出了一种量子彩色图像加密方案。首先,采用NEQR模型将经典彩色图像转换为量子图像,其中每个像素的R,G,B颜色值采用24个量子比特描述,每种基色采用8个量子比特。然后,采用量子受控旋转门将这些描述颜色的量子比特分别随机旋转π/2或π弧度。此时量子图像还原为经典图像之后不再含有任何信息。解密过程是加密的逆过程,经典计算机上的仿真结果表明该方法有较好的安全性。

基于混沌序列的彩色图像量子加密方案

论文提出了一种基于混沌序列的量子图像加密方案。首先,将经典图像转换为FRQI量子图像,然后,采用三种混沌序列和受控旋转门使每个颜色比特随机旋转,完成位置置乱和灰度值置乱,进而得到加密后的图像。解密时首先根据秘钥生成混沌序列并对混沌序列取反,然后使每个颜色比特按照混沌序列指定的角度旋转即可。该方法加密后的直方图呈均匀分布,且秘钥空间大,抗攻击能力强。经典计算机上的仿真结果表明该方法有较好的安全性。

彩色量子图像的水印方案

图像水印是信息安全领域的基本问题,在经典图像处理中已被深入研究。然而在将来的量子计算机上如何实现水印图像的嵌入和抽取,目前还不够成熟。文中提出了两种量子彩色图像水印方案,其中水印图像为灰度图像,封面图像为彩色图像,水印图像的大小为载体图像的八分之一。首先,将水印图像扩大八倍,并使其每个像素的三基色颜色值仅为1个二进制位。然后,采用NEQR模型将载体图像和扩大后的水印图像都转换为量子图像,最后使用Toffoli门将水印像素的单比特颜色值,嵌入到载体图像的最小显著位中,完成水印嵌入过程。抽取过程为嵌入的逆过程。设计了可并行实现嵌入和抽取过程的量子线路,在经典计算机上,采用MATLAB矩阵模拟量子计算中的酉算子,仿真结果验证了该方法的安全性。

人类首次用量子计算机模拟全息虫洞,“调和”现代物理学最大矛盾

据报道,量子物理与广义相对论“相看两厌”的局面,几乎是被理论物理学界所公认,而量子引力却在尝试将这二者“调和”。英国《自然》杂志发表的一篇论文首次报道了利用一台量子处理器对全息虫洞进行量子“模拟”。此次演示使用的是谷歌的“悬铃木”(Sycamore)处理器,这一成果代表着人们距离在实验室研究量子引力的目标又近了一步。广义相对论描述的是高能或高物质密度的物理世界,比如天体物理对象;而量子力学描述的则是原子和亚原子水平上的物质。

当维格纳的朋友变成量子AI

量子实验的结果会因观测者不同而有所差异吗?科学家设想了一个量子版本的AI来测试这一问题。20世纪初,物理学熔炉中涌现出许多新的概念,其中最令人困惑的是:量子力学描述的对象可以同时存在多种状态。例如,一个粒子可以同时存在于多个不同的地方。这一概念得到了数学推导和实验结果的一致支持。

苯砜基乙酸酯类化合物对大型蚤的急性毒性效应以及定量结构活性相关分析

以大型蚤 (Daphniamagna)为模型生物 ,测定了 2 0种苯砜基乙酸酯类化合物在静态实验系统中的急性毒性效应 .应用电荷模型方法对化合物的急性毒性进行定量结构 活性相关 (QSAR)研究 .结果表明 ,电荷方法建立的模型具有较高的预测能力(自由度校正的相关系数r2adj=0 92 2 ) .在所应用的诸多参数中 ,MW (分子量 )、QO(化合物中氧原子所带静电荷的平方值的和的平方根 )、Q2S (硫原子所带静电荷的平方值的和 )三个参数的统计意义最为显著 .对预测模型的分析可知 ,化合物中的基团—SO2 —是活性中心 ,另外 ,两个含氧基团—NO2 和—CO2 —对化合物的活性也有较大的贡献 .

光通信系统的信道容量

该文讨论了信息论中的一个重要概念信道容量的量子化描述，并证明了量子信道容量具有与经典通信理论中类似的性质．对传递数字特征态的二元光通信系统计算了信道容量．结果表明：为提高光通信系统的信息传输效率，应适当选择信号光以获得较大的信道容量．

微观粒子的自旋及其应用

本文通俗地介绍日常生活中遇到的转动运动及其主要特征,进一步转向微观粒子运动,介绍其不同于宏观物体运动的特点,并说明需要一种新的理论—量子力学来描述微观粒子的运动。在此基础上,再介绍微观粒子的转动运动及其自旋。最后,简单介绍自旋在若干方面应用的例子。

人类A_3腺苷受体拮抗剂1,2,4-三唑并[1,5-α]喹喔啉衍生物的QSAR研究

采用遗传算法构建了27种人类腺苷受体拮抗剂1,2,4-三唑并[1,5-α]喹喔啉衍生物与受体之间的亲和性的QSAR模型.为得到理想模型,计算了拓扑学、热力学、空间、电子拓扑状态和量子化学描述符.结合这些参数得到最终模型:ENpKi=13.407-0.027*FC-8-0.033*FC-8+0.845*Atype_C_28-19.493*Shadow_XYfrac.计算得到的统计学指标为:LOF=0.291,r2=0.766,ra2dj=0.723,F-test=17.974,PRESS=3.469,CV-r2=0.791.通过对模型进行分析,得到如下结论:降低C-8位亲电、亲核原子的前线电子密度的权重和分子在XY平面的投影分数,增加疏水性原子类型描述符Atpye_C_28的值,都对增加化合物分子与受体的亲和性有利.利用此模型合理的设计了两个新的化合物,并预测具有较高的结合活性.该研究为喹喔啉衍生物作为人类A3腺苷受体拮抗剂的结构改造提供理论指导,并为进一步研究受体与配体亲和性机理奠定理论基础.

微观粒子的自旋及其应用

本文先通俗地介绍我们日常生活中遇到的转动运动及其主要特征,再进一步转向微观粒子运动,介绍其不同于宏观物体运动的特点,并说明需要一种新的理论—量子力学来描述微观粒子的运动。在此基础上,再介绍微观粒子的转动运动及其自旋。最后,简单介绍自旋在若干方面应用的例子。