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Rotation of Bloch sphere induced by Lamb shift in open two-level systems
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作者 王国友 唐宁 +1 位作者 刘颖 曾浩生 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第5期198-203,共6页
From a quite general form of the Lindblad-like master equation of open two-level systems (qubits), we study the effect of Lamb shift on the non-Markovian dynamics. We find that the Lamb shift can induce a non-unifor... From a quite general form of the Lindblad-like master equation of open two-level systems (qubits), we study the effect of Lamb shift on the non-Markovian dynamics. We find that the Lamb shift can induce a non-uniform rotation of the Bloch sphere, but that it does not affect the non-Markovianity of the open system dynamics. We determine the optimal initial-state pairs that maximize the backflow of information for the considered master equation and find an interesting phenomenon-the sudden change of the non-Markovianity. We relate the dynamics to the evolution of the Bloch sphere to help us comprehend the obtained results. 展开更多
关键词 non-Markovianity Lamb shift bloch sphere
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Dynamics of 2×2 matrix non-Hermitian quantum systems on Bloch sphere
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作者 Libin Fu 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期66-71,共6页
By casting evolution to the Bloch sphere, the dynamics of 2 × 2 matrix non-Hermitian systems are investigated in detail. This investigation reveals that there are four kinds of dynamical modes for such systems. T... By casting evolution to the Bloch sphere, the dynamics of 2 × 2 matrix non-Hermitian systems are investigated in detail. This investigation reveals that there are four kinds of dynamical modes for such systems. The different modes are classified by different kinds of fixed points, namely,the elliptic point, spiral point, critical node, and degenerate point. The Hermitian systems and the unbroken PT non-Hermitian cases belong to the category with elliptic points. The degenerate point just corresponds to the systems with exceptional point(EP). The topological properties of the fixed point are also discussed. It is interesting that the topological charge for the degenerate point is two, while the others are one. 展开更多
关键词 non-Hermitian quantum system two-level system dynamics on the bloch sphere PT-SYMMETRY fixed points
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STATE TRANSFER CONTROL OF QUANTUM SYSTEMS ON THE BLOCH SPHERE 被引量:1
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作者 Yuesheng LOU Shuang CONG 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2011年第3期506-518,共13页
The state transfer under control fields is analyzed based on the Bloch sphere representation of a single qubit. In order to achieve the target from an arbitrary initial state to a target state, the conditions that par... The state transfer under control fields is analyzed based on the Bloch sphere representation of a single qubit. In order to achieve the target from an arbitrary initial state to a target state, the conditions that parameters should satisfy are deduced separately in two different requirements: One is in the case of the rotation angle around the x-axis being fixed and another is in the situation with a given evolution time. Several typical states trajectories are demonstrated by numerical simulations on the Bloch sphere. The relations between parameters and the trajectories are analyzed. 展开更多
关键词 Quantum control QUBIT state transfer trajectory the bloch sphere.
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基于Bloch球面搜索的混沌量子免疫算法 被引量:4
4
作者 李盼池 林晶晶 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期2592-2598,共7页
目前大多数量子智能优化算法的个体均采用基于平面单位圆描述的量子比特编码,由于量子比特只有一个可调参数,量子特性没有得到充分体现,从而限制了优化能力的进一步提高。针对这一问题提出一种基于Bloch球面搜索的混沌量子免疫算法。该... 目前大多数量子智能优化算法的个体均采用基于平面单位圆描述的量子比特编码,由于量子比特只有一个可调参数,量子特性没有得到充分体现,从而限制了优化能力的进一步提高。针对这一问题提出一种基于Bloch球面搜索的混沌量子免疫算法。该方法采用Bloch球面描述的量子比特对抗体进行编码,用泡利矩阵建立旋转轴,用量子比特在Bloch球面上的绕轴旋转实现优良抗体的克隆,通过在旋转角度中引入混沌变量动态改变转角大小实现局部搜索;用Hadamard门实现较差抗体的变异,实现全局搜索。仿真结果表明,提出的方法在搜索能力和优化效率两方面均比其他量子智能优化算法有所提高。 展开更多
关键词 量子计算 免疫优化 bloch 算法设计
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基于Bloch球面坐标的量子粒子群算法 被引量:1
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作者 陈义雄 梁昔明 黄亚飞 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第2期316-318,322,共4页
为了提高粒子群优化(PSO)算法的优化效率,结合量子理论提出一种基于Bloch球面坐标的量子粒子群优化算法。在Bloch球面坐标下,粒子自动更新旋转角大小和粒子位置,不需将旋转角以查询表的形式设定(或设定为区间上的固定值),弥补了Bloch球... 为了提高粒子群优化(PSO)算法的优化效率,结合量子理论提出一种基于Bloch球面坐标的量子粒子群优化算法。在Bloch球面坐标下,粒子自动更新旋转角大小和粒子位置,不需将旋转角以查询表的形式设定(或设定为区间上的固定值),弥补了Bloch球面坐标下量子进化算法和量子遗传算法的不足,算法更具有普遍性;用量子Hadamard门实现粒子的变异,增强了种群的多样性,促使粒子跳出局部极值点。对典型函数优化问题的仿真结果表明,提出的算法稳定性强,精度高,收敛速度快,具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 粒子群优化 bloch球面 量子进化算法 量子遗传算法 量子Hadamard门
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The Future of Quantum Computer Advantage
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作者 Jimmy Chen 《American Journal of Computational Mathematics》 2023年第4期619-631,共13页
As technological innovations in computers begin to advance past their limit (Moore’s law), a new problem arises: What computational device would emerge after the classical supercomputers reach their physical limitati... As technological innovations in computers begin to advance past their limit (Moore’s law), a new problem arises: What computational device would emerge after the classical supercomputers reach their physical limitations? At this moment in time, quantum computers are at their starting stage and there are already some strengths and advantages when compared with modern, classical computers. In its testing period, there are a variety of ways to create a quantum computer by processes such as the trapped-ion and the spin-dot methods. Nowadays, there are many drawbacks with quantum computers such as issues with decoherence and scalability, but many of these issues are easily emended. Nevertheless, the benefits of quantum computers at the moment outweigh the potential drawbacks. These benefits include its use of many properties of quantum mechanics such as quantum superposition, entanglement, and parallelism. Using these basic properties of quantum mechanics, quantum computers are capable of achieving faster computational times for certain problems such as finding prime factors of an integer by using Shor’s algorithm. From the advantages such as faster computing times in certain situations and higher computing powers than classical computers, quantum computers have a high probability to be the future of computing after classical computers hit their peak. 展开更多
关键词 Quantum Computers QUBIT DECOHERENCE SUPERPOSITION Entanglement PARALLELISM Hadamard Gates Shor’s Algorithm bloch sphere Moore’s Law
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基于量子迭代混沌的涡流搜索算法预测锅炉飞灰含碳量 被引量:6
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作者 李霞 牛培峰 +1 位作者 刘建平 李国强 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期531-540,共10页
为了准确建立锅炉飞灰含碳量预测模型,首先提出了基于量子比特的Bloch球面坐标编码和迭代混沌映射的改进涡流搜索(I-VS)算法,然后对I-VS算法、涡流搜索(VS)算法、粒子群优化(PSO)算法、正余弦(SCA)算法和樽海鞘群(SSA)算法的性能进行比... 为了准确建立锅炉飞灰含碳量预测模型,首先提出了基于量子比特的Bloch球面坐标编码和迭代混沌映射的改进涡流搜索(I-VS)算法,然后对I-VS算法、涡流搜索(VS)算法、粒子群优化(PSO)算法、正余弦(SCA)算法和樽海鞘群(SSA)算法的性能进行比较。基于某热电厂300 MW循环流化床锅炉现场运行数据,采用I-VS算法优化并行感知机的极端学习机(PELM),得到飞灰含碳量的综合预测模型(即I-VS-PELM模型)。最后将I-VS-PELM模型的预测结果与PELM、PSO-PELM、SCA-PELM、SSA-PELM和VS-PELM模型的预测结果进行比较。结果表明:与其他模型相比,I-VS-PELM模型具有更高的预测精度和更好的泛化性能,能更准确地预测锅炉飞灰含碳量。 展开更多
关键词 飞灰含碳量 并行感知机的极端学习机 bloch球面坐标 迭代混沌映射 I-VS算法
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量子衍生蜂群算法的设计与实现 被引量:4
8
作者 杨淑云 李盼池 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1480-1489,共10页
为提高人工蜂群算法的优化能力,提出一种量子衍生蜂群算法。在该算法中,蜂群采用基于Bloch球面描述的量子比特编码;采用量子比特在Bloch球面上的绕转旋转实现进化搜索;采用泡利矩阵获得量子比特的Bloch坐标;通过解空间变换获得优化问题... 为提高人工蜂群算法的优化能力,提出一种量子衍生蜂群算法。在该算法中,蜂群采用基于Bloch球面描述的量子比特编码;采用量子比特在Bloch球面上的绕转旋转实现进化搜索;采用泡利矩阵获得量子比特的Bloch坐标;通过解空间变换获得优化问题的实际解。该方法的突出优点是能够同时调整量子比特的两个参数,并自动实现两个调整量的最佳匹配。函数极值优化及水淹层识别的实验结果表明,该方法的优化能力比普通蜂群算法确有明显提高。 展开更多
关键词 量子计算 蜂群优化 bloch球面旋转 算法设计
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以磁场为控制场的量子比特系统量子态的最优制备 被引量:1
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作者 陈宗海 朱明清 +1 位作者 张陈斌 李明 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期660-666,共7页
针对以磁场为控制场的电子自旋量子比特系统,结合量子门实现量子态幺正演化的量子态调控机制,提出了一种量子比特系统任意量子态的最优制备策略。建立了该量子比特系统及其控制场的模型,借助李群李代数,由经典最优控制的思想来获得最优... 针对以磁场为控制场的电子自旋量子比特系统,结合量子门实现量子态幺正演化的量子态调控机制,提出了一种量子比特系统任意量子态的最优制备策略。建立了该量子比特系统及其控制场的模型,借助李群李代数,由经典最优控制的思想来获得最优控制,从而实现了电子自旋量子系统任意量子态的最优制备。理论分析与仿真实验显示了该策略的优越性。 展开更多
关键词 自动控制技术 量子比特系统 量子调控 最优制备 电子自旋 bloch球面
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Average Fidelity of Teleportation in Quantum Noise Channel 被引量:2
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作者 HAO Xiang ZHANG Rong ZHU Shi-Qun 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2006年第5期802-806,共5页
The effects of amplitude damping in quantum noise channels on average fidelity of quantum teleportation are analyzed in Bloeh sphere representation for every stage of teleportation. When the quantum channels are varie... The effects of amplitude damping in quantum noise channels on average fidelity of quantum teleportation are analyzed in Bloeh sphere representation for every stage of teleportation. When the quantum channels are varied from maximally entangled states to non-maximally entangled states, it is found that the effects of noise channels on the fidelity are nearly equivalent to each other for strong quantum noise. The degree of damage on the fidelity of non-maximally entangled channels is smaller than that of maximally entangled channels. The average fidelity of values larger than 2/3 may be one representation indirectly showing how much the unavoidable quantum noise is. 展开更多
关键词 average fidelity TELEPORTATION quantum noise channel bloch sphere
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量子自组织网络模型及在油田水淹层识别中的应用 被引量:1
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作者 李建平 杨夺 范友贵 《微型电脑应用》 2020年第12期9-11,15,共4页
为解决油田测井解释中的水淹层识别问题,研究了一种量子自组织网络模型以及应用在油田水淹层的识别效果。首先样本数据由量子比特进行描述,将描述后的量子比特映射到Bloch球面上,竞争层权值则表示为Bloch球面上的任意分布的量子比特,然... 为解决油田测井解释中的水淹层识别问题,研究了一种量子自组织网络模型以及应用在油田水淹层的识别效果。首先样本数据由量子比特进行描述,将描述后的量子比特映射到Bloch球面上,竞争层权值则表示为Bloch球面上的任意分布的量子比特,然后根据球面坐标求得样本与权值之间的最短距离,距离最短的节点为获胜节点。针对油田水淹层水淹程度的识别问题,研究了一种量子自组织网络算法。最后以实际数据为例,进行了水淹层识别处理并与普通过程神经网络对比。结果表明,本文提出的量子自组织网络算法在水淹层识别的问题上具有较高精度。 展开更多
关键词 bloch球面 自组织网络 水淹层识别
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参数化通用一位量子门模型
12
作者 高颖慧 卢凯 沈振康 《信号处理》 CSCD 北大核心 2009年第4期543-547,共5页
量子门组网络是实现编码量子态演化的手段,由一系列的量子门组构成。而一位量子门是构造量子门组的基础。本文以量子门酉正性为基础,通过分析酉正矩阵元素的特点,建立了参数化通用一位量子门模型,分析了模型与布洛赫球面的关系。模型涵... 量子门组网络是实现编码量子态演化的手段,由一系列的量子门组构成。而一位量子门是构造量子门组的基础。本文以量子门酉正性为基础,通过分析酉正矩阵元素的特点,建立了参数化通用一位量子门模型,分析了模型与布洛赫球面的关系。模型涵盖了所有的一位量子门,通过给模型设置特定的参数,就可以得到特定的一位量子门。参数化通用一位量子门模型的提出,对于综合分析一位量子门特性和设计更加实用的一位量子门,都具有十分重要的作用。 展开更多
关键词 布洛赫球面 量子比特 参数化 量子门模型 一位量子门
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一种新的量子行为衍生布谷鸟搜索算法
13
作者 曲宝 李荟 《黑龙江八一农垦大学学报》 2021年第4期86-92,共7页
为提高布谷鸟搜索算法的优化能力,从研究布谷鸟算法的实现机制入手,提出一种量子行为衍生布谷鸟算法。算法中的鸟窝位置采用Bloch球面描述的量子比特编码,个体更新采用Bloch球面上的绕轴旋转方式,引入莱维飞行随机走动控制绕轴旋转角度... 为提高布谷鸟搜索算法的优化能力,从研究布谷鸟算法的实现机制入手,提出一种量子行为衍生布谷鸟算法。算法中的鸟窝位置采用Bloch球面描述的量子比特编码,个体更新采用Bloch球面上的绕轴旋转方式,引入莱维飞行随机走动控制绕轴旋转角度大小,搜索范围限定到Bloch上半球,最后根据种群退化程度建立自适应发现概率。函数极值优化的仿真结果表明,该算法的单步迭代时间为普通布谷鸟算法的9倍左右,但寻优能力有明显提高,相对于其他量子进化算法也有一定程度的提升。 展开更多
关键词 布谷鸟搜索 莱维飞行 量子计算 量子比特 bloch球面
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Majorana stellar representation for mixed-spin (s, 1/2) systems
14
作者 Yu-Guo Su Fei Yao +3 位作者 Hong-Bin Liang Yan-Ming Che Li-Bin Fu Xiao-Guang Wang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第3期168-175,共8页
By describing the evolution of a quantum state with the trajectories of the Majorana stars on a Bloch sphere,Majorana’s stellar representation provides an intuitive geometric perspective to comprehend the quantum sys... By describing the evolution of a quantum state with the trajectories of the Majorana stars on a Bloch sphere,Majorana’s stellar representation provides an intuitive geometric perspective to comprehend the quantum system with highdimensional Hilbert space.However,the representation of a two-spin coupling system on a Bloch sphere has not been solved satisfactorily yet.Here,a practical method is presented to resolve the problem for the mixed-spin(s,1/2)system and describe the entanglement of the system.The system can be decomposed into two spins:spin-(s+1/2)and spin-(s−1/2)at the coupling bases,which can be regarded as independent spins.Besides,any pure state may be written as a superposition of two orthonormal states with one spin-(s+1/2)state and the other spin-(s−1/2)state.Thus,the whole initial state can be regarded as a state of a pseudo spin-1/2.In this way,the mixed spin decomposes into three spins.Therefore,the state can be represented by(2s+1)+(2s−1)+1=4s+1 sets of stars on a Bloch sphere.Finally,some examples are given to show symmetric patterns on the Bloch sphere and unveil the properties of the high-spin system by analyzing the trajectories of the Majorana stars on the Bloch sphere. 展开更多
关键词 Majorana’s stellar representation bloch sphere high-dimensional projective Hilbert space mixedspin
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基于改进鲸鱼优化算法的WSN覆盖优化 被引量:45
15
作者 宋婷婷 张达敏 +3 位作者 王依柔 徐航 樊英 王栎桥 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期415-422,共8页
针对无线传感器网络在随机部署移动节点时,存在分布不均匀导致的覆盖率较低的问题,以网络覆盖率最大化为目标建立网络覆盖优化模型,提出一种基于改进鲸鱼优化算法(IWOA)的网络覆盖优化策略;首先,采用量子位Bloch球面坐标编码初始化种群... 针对无线传感器网络在随机部署移动节点时,存在分布不均匀导致的覆盖率较低的问题,以网络覆盖率最大化为目标建立网络覆盖优化模型,提出一种基于改进鲸鱼优化算法(IWOA)的网络覆盖优化策略;首先,采用量子位Bloch球面坐标编码初始化种群,提升种群多样性,扩展搜索空间的遍历能力;其次,提出一种基于步长改进的位置更新方式,平衡算法的全局探索和局部搜索能力;最后采用莱维飞行,对个体进行扰动更新,提高跳出局部最优的能力。仿真结果表明,将改进后的鲸鱼优化算法应用在WSN覆盖优化中,与标准鲸鱼优化算法和其他文献中的算法相比,有效减少了传感器节点冗余,表现出更快的收敛速度和更高的覆盖率,进而改善网络监测质量,延长网络生存时间。 展开更多
关键词 无线传感器网络 鲸鱼优化算法 bloch球面 覆盖优化 莱维飞行
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二维量子态的相干值计算 被引量:2
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作者 孙柳 陶元红 李江鹏 《延边大学学报(自然科学版)》 CAS 2022年第2期107-111,共5页
利用单量子比特混合态的Bloch球表示法给出7种常见的相干度量(l_(1)范数相干度量、l_(p^(-))范数相干度量(p_(-)≥2)、相对熵相干度量、Tsallis-α相对熵相干度量、Rényi-α相对熵相干度量、α-亲和度相干度量和斜信息相干度量)下... 利用单量子比特混合态的Bloch球表示法给出7种常见的相干度量(l_(1)范数相干度量、l_(p^(-))范数相干度量(p_(-)≥2)、相对熵相干度量、Tsallis-α相对熵相干度量、Rényi-α相对熵相干度量、α-亲和度相干度量和斜信息相干度量)下二维量子态的相干值解析表达式及其取值范围.该研究结果可为研究单量子比特系统上的不同相干度量的序关系提供参考. 展开更多
关键词 量子相干性 相干值 bloch球表示法 单量子比特态
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关于马约拉纳准粒子量子态变换问题的研究
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作者 孙耿 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 2015年第1期104-108,共5页
讨论量子点与马约拉纳粒子耦合量子态的变换问题。首先介绍了马约拉纳费米子及其性质;然后引入量子态的Bloch球表示以及转动算符,通过量子操控技术实现量子态绕z轴的任意角旋转及绕xoy平面的任意轴π旋转;最后通过数学方法证明了2个和4... 讨论量子点与马约拉纳粒子耦合量子态的变换问题。首先介绍了马约拉纳费米子及其性质;然后引入量子态的Bloch球表示以及转动算符,通过量子操控技术实现量子态绕z轴的任意角旋转及绕xoy平面的任意轴π旋转;最后通过数学方法证明了2个和4个马约拉纳粒子与量子点构成的体系不能实现绕x轴和y轴旋转任意角。 展开更多
关键词 马约拉纳准粒子 bloch 量子点 转动算符
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Controllable photon echo phase induced by modulated pulses and chirped beat detection
18
作者 Xian-Yang Zhang Shuang-Gen Zhang +1 位作者 Hua-Di Zhang Xiu-Rong Ma 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第2期247-251,共5页
In this paper, we propose a scheme for photon echo chirped detection process composed of additional modulation pulses to obtain controllable geometric phase. The geometric phases are observed and measured by a beat si... In this paper, we propose a scheme for photon echo chirped detection process composed of additional modulation pulses to obtain controllable geometric phase. The geometric phases are observed and measured by a beat signal between the photon echo field and the chirped field. The chirped detection model reveals that the period of the beat signal increases as the chirped rate and delay time increase. Additionally, a two-fold relationship between the modulation phase and the echo shift phase is obtained. The numerical simulations accord with the theoretical results obtained by the finite difference time domain(FDTD) method. 展开更多
关键词 geometric phase photon ECHO CHIRPED BEAT DETECTION bloch sphere
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Quantum-Inspired Bee Colony Algorithm
19
作者 Guorui Li Mu Sun Panchi Li 《Open Journal of Optimization》 2015年第3期51-60,共10页
To enhance the performance of the artificial bee colony optimization by integrating the quantum computing model into bee colony optimization, we present a quantum-inspired bee colony optimization algorithm. In our met... To enhance the performance of the artificial bee colony optimization by integrating the quantum computing model into bee colony optimization, we present a quantum-inspired bee colony optimization algorithm. In our method, the bees are encoded with the qubits described on the Bloch sphere. The classical bee colony algorithm is used to compute the rotation axes and rotation angles. The Pauli matrices are used to construct the rotation matrices. The evolutionary search is achieved by rotating the qubit about the rotation axis to the target qubit on the Bloch sphere. By measuring with the Pauli matrices, the Bloch coordinates of qubit can be obtained, and the optimization solutions can be presented through the solution space transformation. The proposed method can simultaneously adjust two parameters of a qubit and automatically achieve the best match between two adjustment quantities, which may accelerate the optimization process. The experimental results show that the proposed method is obviously superior to the classical one for some benchmark functions. 展开更多
关键词 QUANTUM Computing BEE COLONY Optimizing bloch sphere ROTATING Algorithm Designing
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渐近式Bloch球面搜索的量子遗传算法及其应用 被引量:2
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作者 李胜 张培林 +1 位作者 李兵 周云川 《系统工程理论与实践》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2016年第4期1042-1046,共5页
为了进一步加快搜索速度,提高优化效果,提出了一种渐近式Bloch球面搜索的量子遗传算法.在该算法中,首先采用Bloch球面坐标对量子染色体进行编码,然后基于最小二乘法理论,构建了量子染色体的更新策略,建立了量子旋转门角度大小和方向的公... 为了进一步加快搜索速度,提高优化效果,提出了一种渐近式Bloch球面搜索的量子遗传算法.在该算法中,首先采用Bloch球面坐标对量子染色体进行编码,然后基于最小二乘法理论,构建了量子染色体的更新策略,建立了量子旋转门角度大小和方向的公式,最后构造了变异操作中相位公式.将本文算法应用于多变量函数极值优化问题进行验证.实验结果表明,该算法不仅具有较好的种群多样性和随机性,而且还具有进化代数少、收敛速度快和优化效率高等优点. 展开更多
关键词 量子计算 最小二乘法 bloch球面 量子遗传算法
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