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基于量子小波变换与和修正拉普拉斯规则的医学图像多模态融合
摘要： 量子计算的并行性与纠缠特性显著提升了图像处理任务的效率。随着图像融合应用中数据量激增和实时处理需求的提升，采用量子计算实现快速处理将成为必然趋势。本文设计了一种基于量子小波变换（QWT）及新型量子化改进拉普拉斯能量和（SML）规则的多模态图像融合算法。首先通过量子图像灵活表示模型（FRQI）对源数字图像进行编码，继而利用量子小波变换提取源图像的显著特征。提出的量子版SML规则用于融合小波系数，其处理效率与运行速度均优于经典算法。最终通过逆量子小波变换获得融合图像。仿真实验与理论分析验证了该算法在多模态图像融合中的有效性。
关键词： 量子图像融合、量子计算、图像处理、量子小波变换、修正拉普拉斯和规则
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用小型量子设备实现计算加速
摘要： 假设我们有一台仅有M个量子比特的小型量子计算机。当问题规模远大于M时，这样的设备能否真正加速某些算法？对此我们给出肯定答案。我们提出了一种混合量子-经典算法，用于求解包含n?M变量的3-SAT问题，其速度显著快于完全经典的对应算法。鉴于当前构建小型量子计算机的探索，该问题可能具有现实意义。
关键词： 量子计算、混合算法、计算加速、3-可满足性问题
更新于2025-09-04 15:30:14
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用于量子计算和量子光学的双光子自克尔非线性效应
摘要： 自克尔相互作用是一种光学非线性效应，其产生的相位偏移与光场中光子数量的平方成正比。目前许多方案利用非线性效应来产生光子-光子相互作用。对于传播场而言，这类相互作用会导致诸如光子间光谱关联等不良特性。本文我们设计了一个由交叉克尔相互作用区域构成的离散网络来模拟自克尔介质。该介质以物理局域化方式实现了有效长程相互作用。我们计算了光场在该介质中传播时的一光子和二光子S矩阵，通过这些散射矩阵证明本方案可实现高保真度光子-光子门控。当网络节点数趋近无穷大时，该介质在一光子和二光子条件下可近似为完美的自克尔相互作用。
关键词： 量子计算、量子光学、光子-光子门、交叉克尔相互作用、自克尔相互作用
更新于2025-09-04 15:30:14
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二维魔强光学偶极阱阵列中中性原子的高保真单量子比特门操作
摘要： 作为一种常规方法，采用线偏振的光学偶极阱（ODT）阵列已被广泛用于组装中性原子量子比特以构建量子计算机。然而，由于囚禁场诱导的量子比特态固有标量微分光频移（DLS），微波驱动的单比特门操作存在约10^-3量级的误差。本研究基于最新发展的魔幻强度囚禁技术，构建了DLS补偿型ODT阵列。在此类魔幻强度光学偶极阱（MI-ODT）阵列中，DLS的有害效应得到有效抑制，使得全局微波驱动Clifford门的性能显著提升。通过4×4 MI-ODT阵列的随机基准测试实验，我们实现单次全局门平均误差为(4.7±1.1)×10^-5。此外，我们在单MI-ODT中实验研究了相干时间与门误差的关联关系，获得单门最优误差达(3.0±0.7)×10^-5。本研究表明MI-ODT阵列是构建可扩展中性原子量子计算机的通用平台。
关键词： 量子计算、微波驱动门、光学偶极阱、魔幻强度囚禁、中性原子量子比特
更新于2025-09-04 15:30:14