本文關(guān)鍵詞：基于Grover算法的量子處理架構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真研究　出處：《湖北工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： Grover量子搜索算法 量子處理架構(gòu) 量子程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 FPGA 仿真

【摘要】：量子計(jì)算機(jī)利用量子系統(tǒng)可逆運(yùn)算的特征,可以有效解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)的耗熱問(wèn)題,具有較高的計(jì)算性能,受到了科學(xué)界和高新產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。而Grover量子搜索算法應(yīng)用廣泛,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)序搜索問(wèn)題的的二次加速,所以針對(duì)基于絕熱量子退火算法的量子計(jì)算系統(tǒng)并未發(fā)現(xiàn)預(yù)期的量子加速的難題,本文在設(shè)計(jì)量子計(jì)算的核心量子處理器中采用了基于Grover算法的量子處理架構(gòu)的新方案。首先,詳細(xì)介紹了Grover量子搜索算法和量子傅里葉變換,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)混合架構(gòu)經(jīng)典—量子算法的量子算法處理單元,設(shè)計(jì)了基于Grover算法的量子處理架構(gòu),并考慮了反饋控制對(duì)所提構(gòu)架的影響。其次,將一種用于量子計(jì)算仿真的量子程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言QCL引入Grover量子搜索算法中,它使用經(jīng)典通用語(yǔ)言來(lái)定義量子計(jì)算機(jī)中的實(shí)際基本指令序列,適合在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上對(duì)量子算法進(jìn)行數(shù)值模擬,用于控制混成量子體系結(jié)構(gòu)中的量子計(jì)算機(jī)并處理測(cè)量結(jié)果。因此,采用了一種基于量子程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的軟件模擬方法對(duì)所提量子處理架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。然后,針對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法有效模擬量子系統(tǒng)固有并行特性的問(wèn)題,采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列技術(shù)為量子硬件仿真的高度并行性提供了一個(gè)可行的平臺(tái),它允許比等效軟件模擬方法具有更高的處理速度。因此,選擇了一種基于串并行結(jié)構(gòu)的FPGA硬件仿真方法對(duì)所提量子架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。在所提仿真框架中,通過(guò)管理資源需求對(duì)量子比特的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),量子計(jì)算被映射到一個(gè)有利于可擴(kuò)展性的串并行數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu),充分展示了所提量子處理框架的可行性。最后,采用兩種不同的軟硬件方法對(duì)所提架構(gòu)進(jìn)行執(zhí)行與模擬,并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析表明,所提量子處理架構(gòu)的設(shè)計(jì)是可行的。該架構(gòu)可提高量子搜索算法的執(zhí)行性能,它可以作為量子計(jì)算機(jī)中的一個(gè)量子節(jié)點(diǎn)或在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上執(zhí)行量子算法的量子協(xié)處理器,且利用反饋調(diào)節(jié)可以有效實(shí)現(xiàn)量子搜索算法的最佳性能。同時(shí),其硬件仿真較軟件模擬具有顯著優(yōu)勢(shì)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP38

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭棟;熊文真;徐建新;韓繼光;李哲;;基于變精度粗糙集與量子貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2017年02期

2 李勝;張培林;吳定海;劉炳辰;周云川;;量子傅里葉變換在齒輪模式識(shí)別中的應(yīng)用[J];機(jī)床與液壓;2015年11期

3 吳楠;宋方敏;LIXiang-Dong;;通用量子計(jì)算機(jī):理論、組成與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2016年12期

4 王博;任東飛;;CPU的發(fā)展與量子計(jì)算機(jī)[J];硅谷;2014年23期

5 趙敬之;;中科大首次實(shí)現(xiàn)線性方程組量子算法[J];科學(xué);2013年04期

6 方糧;劉汝霖;湯振森;隋兵才;池雅慶;;量子計(jì)算機(jī):量子算法與物理實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2012年08期

7 王蘊(yùn);黃德才;俞攸紅;;量子計(jì)算及量子算法研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2011年06期

8 李真;羅海龍;李少根;;Grover量子算法在搜索無(wú)序數(shù)據(jù)庫(kù)最小值中的應(yīng)用[J];電子科技;2009年01期

9 吳楠;宋方敏;;一種高效、容錯(cuò)的通用量子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2009年01期

10 馬宏源;王洪福;張壽;;在熱腔中實(shí)現(xiàn)Grover量子搜索算法(英文)[J];延邊大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 李陳續(xù);范瓊;;量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域又獲重要進(jìn)展[N];光明日?qǐng)?bào);2016年

2 房琳琳;;量子計(jì)算機(jī)研究取得兩項(xiàng)突破[N];科技日?qǐng)?bào);2015年

3 卞晨光;;量子計(jì)算機(jī)研究獲突破[N];光明日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 馬穎;基于量子計(jì)算理論的優(yōu)化算法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2014年

2 宋輝;量子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及模擬技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 王芳;量子私有比較與量子拍賣研究[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 韓廣甫;Grover量子搜索算法的改進(jìn)及其在圖像檢索中的應(yīng)用[D];南京郵電大學(xué);2013年

3 張才智;量子小波變換算法設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2008年

4 葉俊;量子通信中的量子隱形傳態(tài)技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

5 盧春紅;3量子位的Grover量子搜索算法的核磁共振的仿真實(shí)現(xiàn)[D];江南大學(xué);2007年

6 李莉;關(guān)于量子Fourier變換的研究及其應(yīng)用[D];陜西師范大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：1348912