量子程序设计语言NDQJava

量子程序设计语言自1996年出现以来,颇受业界重视.在简述几种有代表性的量子程序设计语言之后,着重阐述自行设计之量子程序设计语言NDQJava之概貌,其中包括设计准则、语言风范、硬件平台、基本成分以及示例等.此外,还提及相关工作.

量子程序设计语言NDQJava处理系统

简要介绍了量子程序设计语言NDQJava的一个处理系统.其特点是:程序中经典部分之处理借助Java系统,着重考虑量子部分之处理.该处理系统遵循编译-解释的途径,由词法分析程序、语法分析与代码转换程序以及量子汇编与解释程序3部分组成.文末还给出了示例,该系统已于2006年6月底在经典计算机上模拟实现.

量子程序设计语言NDQJava-2

简述了量子程序设计语言NDQJava-2.该语言是在NDQJava的基础上增添了量子条件语句、量子循环语句、量子子程序、量子模块以及量子异常处理机制等量子成分,使其成为一种结构化的量子程序设计语言.书写量子程序的实践表明,相对于NDQJava而言,NDQJava-2是一种更为实用、易读,其成分设定更为合适的量子程序设计语言.

量子程序设计语言NDQJava2处理系统——汇编程序与解释程序

NDQJava2是在NDQJava语言的基础上增添量子条件语句、量子循环语句、量子子程序、量子模块和量子异常处理机制等多种量子成分而成的一种混成式、结构化、命令式量子程序设计语言。为了在经典计算机上模拟执行NDQJava2语言书写的量子程序,给出了假想量子计算机的基本指令集与汇编指令集的设计,并用Java语言编写了相应的汇编程序和解释程序。结合处理系统的其他部分,验证了平衡函数判定问题的Deutsch算法。实验表明,该汇编程序与解释程序达到了预期目的。

量子程序设计语言初探

结合简述几种有代表性的量子程序语言,着重阐明量子计算、语言风范、程序结构、输入输出、异常机制,以及南京大学量子计算研究组的新近研究成果,即函数式量子程序设计语言NDQFP.附录中给出了NDQFP之所有原始函数及组合型.

Grover算法量子处理架构的设计与模拟

针对混合架构经典-量子算法的量子算法处理单元,设计基于Grover算法的量子处理架构.将一种用于量子计算仿真的量子程序设计语言引入Grover量子搜索算法中,并在Linux操作系统中进行执行与模拟.结果表明:所提架构可以提高量子搜索算法的执行性能;利用反馈调节可以有效地实现量子搜索算法的最佳性能.

通用量子计算机:理论、组成与实现

通用量子计算机是指可以在不改变量子计算机物理组成和基本体系结构的条件下针对所有可计算问题进行量子计算及其它量子信息处理的设备.通用量子计算机的研究和制造具有重要的理论和实际意义.要达成制造通用量子计算机的目标,需要在底层量子物理设备、量子计算机体系结构、量子资源调度和上层量子程序设计语言、量子算法及量子应用软件等多方面进行努力.文中结合国内外在上述各方面研究的最新进展以及作者自身的研究结果,从计算机系统的角度为通用量子计算机的研究和制造绘制一幅蓝图,并详细阐述了其中的困难与努力方向.

Grover量子搜索算法的模拟实现

将一种用于量子计算仿真的量子程序设计语言引入Grover量子搜索算法中,并在Linux操作系统中模拟实现该算法。仿真结果与理论分析结果的一致性验证了Grover量子搜索算法可以将搜索问题从经典的N步缩小到N^(1/2)步,是对经典搜索算法的二次加速。同时,量子程序设计语言的引入,为量子搜索算法的研究提供了一种强大、简便、通用的工具。

一种面向含噪中尺度量子技术的量子-经典异构计算系统

量子计算有望加速解决经典计算难以解决的问题,如质因子分解、量子化学模拟等.已有单个量子系统可集成大于50个含噪声的固态量子比特,并在特定的计算任务上超越了经典计算机,标志含噪中尺度量子(noisy intermediate-scale quantum,NISQ)计算时代的到来.随着人们可在单个系统中集成越来越多的量子比特,如何将量子比特与控制硬件、软件开发环境、经典计算资源集成得到完整可用的量子计算系统,是一个有待进一步明确的问题.对比了量子计算与经典计算在控制及执行上的异同,并在此基础上提出了面向NISQ时代的量子-经典异构系统.以一个典型的NISQ算法(迭代相位估计算法)为例,介绍了量子算法从软件描述到硬件执行的整体流程,及与该过程相关的高级程序设计语言、编译器、量子软硬件接口和硬件等.在此基础上,讨论了流程中各个层次在NISQ时代面临的挑战.旨在从工程实现的视角,从宏观层面为读者(尤其是量子计算初学者)介绍量子计算系统,希望可以促进人们对NISQ时代下量子计算系统整体结构的理解,并激发更多相关研究.

一种量子处理架构的仿真实现

提出了一种基于Grover算法的量子处理架构,并考虑了反馈控制对所提构架的影响,通过基于量子程序设计语言的软件模拟与基于串并行结构的FPGA硬件仿真2种不同的方法对所提架构进行了执行与模拟.结果表明:所提架构可以有效实现量子搜索算法的执行性能.同时,其硬件仿真较软件模拟具有显著优势.