留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

[量子信息专栏] 开篇词

[量子信息专栏] 开篇词[J]. 电子科技大学学报, 2021, 50(5): 641-643.
引用本文: [量子信息专栏] 开篇词[J]. 电子科技大学学报, 2021, 50(5): 641-643.

[量子信息专栏] 开篇词

计量
  • 文章访问数:  3553
  • HTML全文浏览量:  1257
  • PDF下载量:  30
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 网络出版日期:  2021-09-28
  • 刊出日期:  2021-09-28

[量子信息专栏] 开篇词

English Abstract

[量子信息专栏] 开篇词[J]. 电子科技大学学报, 2021, 50(5): 641-643.
引用本文: [量子信息专栏] 开篇词[J]. 电子科技大学学报, 2021, 50(5): 641-643.
  • 二十世纪最初几十年,物理学界风云变幻却又群星璀璨,基于牛顿力学的确定性世界观在微观层面被彻底推翻,以不确定性为基础的量子力学应运而生,并带来了人类历史上一次深刻的思想和技术革命。百年来,量子力学依然像它初创时那样难以被普通民众所理解,但它却已成为激光器、集成电路、计算机等经典信息技术的基石,对众多领域产生重大影响,并将持续为人类社会的进步提供源动力。

    进入二十一世纪,信息技术飞速发展,量子力学与其不断深度融合。人们不仅利用先进的光电子技术,探测和操纵单个光子、电子、原子、分子等量子载体,还可以反过来利用量子载体实现经典信息的获取(探测)、处理和传递,形成了以量子通信、量子计算、量子传感(精密测量)等为代表的量子信息技术。当前,用量子信息技术认识和改造自然的浪潮在世界范围内蓬勃兴起,掀起了新一轮的信息技术革命,即量子力学第二次革命。

    波尔曾说:“不为量子论所震惊者,必然不理解量子论”。现在,我们或许可以说:不为量子信息技术所震惊者,必然不了解量子信息技术。以量子不可克隆原理为基础的量子通信,理论上可以做到绝对安全的保密通信,量子密钥分发技术业已初步实现应用演示;以多量子比特相干集成为基础的量子计算,在特定问题求解方面具有指数加速的能力,谷歌已利用量子计算原型机演示了随机电路采样问题的“量子优越性”;以量子干涉效应为基础的量子精密测量,理论上可超越经典测量的精度极限,以金刚石色心、原子重力干涉仪等为代表的新一代量子传感器正在悄然兴起。

    然而,量子与经典技术从来都不是相互对抗的,在未来相当长一段时间内,量子与经典技术将会更进一步地相互融合、相互促进、共荣共生。在二者相互交融的过程中,量子将不再神秘,不再只是在实验室中进行的科学探索,因为量子信息技术革命将可能把量子产品带到千家万户,以量子科技为核心业务的初创公司不断涌现。量子信息技术也得到各国政府、各高科技企业的高度重视,中国、美国、欧洲、日本等国家纷纷出台各种量子信息发展政策,掀起了新一轮覆盖全世界范围的量子科技竞争热潮。

    《电子科技大学学报》推出“量子信息”专栏,顺应时代和学科的发展需要,为本轮量子科技革命的发展提供了一个学术交流和探讨的平台,充分展示领域内各位学者、专家的理论和技术创新成果,具有很好的学术价值和社会意义。在此专栏开栏之际,祝愿《电子科技大学学报》“量子信息”专栏越办越好。如果本专栏能够吸引到更多优秀的年轻人加入量子信息领域,那将是莫大的贡献,因为下一个百年量子华章,将一定是由年轻人来书写的。

    专栏名誉顾问:院士

    李晓瑜,博士、副教授。主要从事量子计算、海量数据挖掘、量子机器学习等方面的研究。主持国家级、省部级课题10余项,在国内外刊物、会议发表论文50余篇,发明专利10余项,国际发明专利2项。

    杨国武,博士、教授、博士生导师。主要从事量子计算、机器学习、布尔函数等方面的研究。主持了4个国家自然科学基金面上项目,在《Science China-Mathematics》《IEEE Transactions on Computers》《IEEE Transactions on CAD》等国内外刊物和会议上发表论文150余篇。

    王晓霆,教授、博士生导师。主要从事量子计算、量子机器学习、量子优化和控制方面的研究。

    邓光伟,研究员、博士生导师。主要从事量子计算与精密测量方面的实验研究。在《物理评论快报》《自然通讯》《科学进展》《美国科学院院刊》等刊物上发表学术论文30余篇,申请发明专利6项,现为《Defense Science & Technology》青年编委,中国光学学会−光量子科学与技术专业委员会委员。

    吴热冰,副教授、博士生导师。主要从事量子控制系统的分析和优化,量子机器学习算法及其在自旋、超导等物理实验系统中的应用等方面的研究。

    • 隐马尔可夫模型作为一类重要的统计学习模型,天然适用于和时间序列数据相关的学习任务。但如果在经典计算机上实现或拟合隐马尔可夫模型的时候,其数值计算复杂度会随着隐藏状态维度和观测空间的维度增加而变得难以承受。这在一定程度上是由于经典计算模型本质上是用于解决确定性的问题,因此一个很自然的想法是能否利用量子计算机来替代经典计算机,利用量子系统内禀的随机性模拟动态马尔可夫过程。不仅如此,量子系统独有的状态叠加性为模型赋予了维数巨大的隐藏状态空间,并有可能带来潜在的并行计算加速。

      该文沿着这个方向进行了深入的探讨,指出开放量子系统的演化就是一个天然的量子隐马尔可夫模型,并利用量子条件主方程对这个模型的数学性质进行了刻画,并提出了一种基于极大似然估计思想的变分学习算法来拟合量子隐马尔可夫模型。在量子计算飞速发展的今天,如果这类模型得以实现并应用,即使在中等规模的量子芯片上也有可能发挥出巨大的潜力,并迅速应用于生物制药、金融、语言处理等急需新型计算推动产生变革的领域。

    • 自第一个QKD协议(BB84协议)提出后,经过近40年的不断研究,QKD已逐渐从实验室走向实际应用。由于诱骗态协议与QKD协议的结合能很好解决实际应用中针对非理想单光子源的光子数分离攻击,因而成为当前实际应用中最有效和安全的组合方案,但QKD的密钥生成效率R始终难以突破密钥容量(secret key capacity, SKC)的限制,即$ R \leqslant O(\eta ) $。在众多改建方案中,有的是安全性未得到证明,有的对系统的存储、计算、信道稳定性等方面提出了更高的要求。

      该文基于光纤信道和WCS光源的二诱骗态相位匹配(phase matching, PM)方案模型,提出了一种二诱骗态相位匹配量子密钥分发方案。该方案减少了诱骗态的数量,提升了数据量较少时系统的密钥生成效率(优于BB84协议、测量设备无关协议等)和最大传输距离(理想情况下二诱骗态方案十分接近已有的三诱骗态方案),降低了PM协议应用中的实现难度,拓宽了其应用范围,具有一定的应用价值。

目录

    /

    返回文章
    返回