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Decoherence in optimized quantum random-walk search algorithm 被引量:1
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作者 张宇超 鲍皖苏 +1 位作者 汪翔 付向群 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期197-202,共6页
This paper investigates the effects of decoherence generated by broken-link-type noise in the hypercube on an optimized quantum random-walk search algorithm. When the hypercube occurs with random broken links, the opt... This paper investigates the effects of decoherence generated by broken-link-type noise in the hypercube on an optimized quantum random-walk search algorithm. When the hypercube occurs with random broken links, the optimized quantum random-walk search algorithm with decoherence is depicted through defining the shift operator which includes the possibility of broken links. For a given database size, we obtain the maximum success rate of the algorithm and the required number of iterations through numerical simulations and analysis when the algorithm is in the presence of decoherence. Then the computational complexity of the algorithm with decoherence is obtained. The results show that the ultimate effect of broken-link-type decoherence on the optimized quantum random-walk search algorithm is negative. 展开更多
关键词 quantum search algorithm quantum random walk decoherence
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Brun-Type Formalism for Decoherence in Two-Dimensional Quantum Walks
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作者 Clement Ampadu 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2012年第1期41-55,共15页
We study decoherence in the quantum walk on the xy-plane. We generalize the method of decoherent coin quantum walk, introduced by [T.A. Brun, et al., Phys. Rev. A 67 (2003) 032304], which could be applicable to all ... We study decoherence in the quantum walk on the xy-plane. We generalize the method of decoherent coin quantum walk, introduced by [T.A. Brun, et al., Phys. Rev. A 67 (2003) 032304], which could be applicable to all sorts of decoherence in two-dimensional quantum walks, irrespective of the unitary transformation governing the walk. As an application we study decoherence in the presence of broken line noise in which the quantum walk is governed by the two-dimensional ttadamard operator. 展开更多
关键词 coin-position decoherence quantum random walk coin decohcrence
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Alternative Coins for Quantum Random Walk Search Optimized for a Hypercube 被引量:1
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作者 Hristo Tonchev 《Journal of Quantum Information Science》 2015年第1期6-15,共10页
The present paper is focused on non-uniform quantum coins for the quantum random walk search algorithm. This is an alternative to the modification of the shift operator, which divides the search space into two parts. ... The present paper is focused on non-uniform quantum coins for the quantum random walk search algorithm. This is an alternative to the modification of the shift operator, which divides the search space into two parts. This method changes the quantum coins, while the shift operator remains unchanged and sustains the hypercube topology. The results discussed in this paper are obtained by both theoretical calculations and numerical simulations. 展开更多
关键词 quantum Information quantum random quantum random walk search
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The effect of phase fluctuation and beam splitter fluctuation on two-photon quantum random walk
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作者 Zijing Zhang Feng Wang +1 位作者 Jie Song Yuan Zhao 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期159-164,共6页
In the optical quantum random walk system,phase nuctuation and Deam splitter uuctuation are two unavoldable decoherence factors.These two factors degrade the performance of quantum random walk by destroying coherence,... In the optical quantum random walk system,phase nuctuation and Deam splitter uuctuation are two unavoldable decoherence factors.These two factors degrade the performance of quantum random walk by destroying coherence,and even degrade it into a classical one.We propose a scheme for the simulation of quantum random walk using phase shifters,tunable beam splitters,and photodetectors.This proposed scheme enables us to analyze the effect of phase fluctuation and beam splitter fluctuation on two-photon quantum random walk.Furthermore,it is helpful to guide the control of phase fluctuation and beam snlitter fluctuation in the exneriment. 展开更多
关键词 quantum random walk decoherence random walk
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Decoding Quantum Search Advantage:The Critical Role of State Properties in Random Walks
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作者 Si-Qi Zhou Jin-Min Liang +3 位作者 Zi-Heng Ding Zhi-Hua Chen Shao-Ming Fei Zhi-Hao Ma 《Chinese Physics Letters》 2025年第9期88-101,共14页
Quantum algorithms have demonstrated provable speedups over classical counterparts,yet establishing a comprehensive theoretical framework to understand the quantum advantage remains a core challenge.In this work,we de... Quantum algorithms have demonstrated provable speedups over classical counterparts,yet establishing a comprehensive theoretical framework to understand the quantum advantage remains a core challenge.In this work,we decode the quantum search advantage by investigating the critical role of quantum state properties in random-walk-based algorithms.We propose three distinct variants of quantum random-walk search algorithms and derive exact analytical expressions for their success probabilities.These probabilities are fundamentally determined by specific initial state properties:the coherence fraction governs the first algorithm’s performance,while entanglement and coherence dominate the outcomes of the second and third algorithms,respectively.We show that increased coherence fraction enhances success probability,but greater entanglement and coherence reduce it in the latter two cases.These findings reveal fundamental insights into harnessing quantum properties for advantage and guide algorithm design.Our searches achieve Grover-like speedups and show significant potential for quantum-enhanced machine learning. 展开更多
关键词 derive exact analytical expressions quantum search establishing comprehensive theoretical framework understand quantum advantage quantum random walk ENTANGLEMENT success probability decode quantum search advantage COHERENCE
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Optimized quantum random-walk search algorithm for multi-solution search 被引量:1
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作者 张宇超 鲍皖苏 +1 位作者 汪翔 付向群 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第11期133-139,共7页
This study investigates the multi-solution search of the optimized quantum random-walk search algorithm on the hypercube. Through generalizing the abstract search algorithm which is a general tool for analyzing the se... This study investigates the multi-solution search of the optimized quantum random-walk search algorithm on the hypercube. Through generalizing the abstract search algorithm which is a general tool for analyzing the search on the graph to the multi-solution case, it can be applied to analyze the multi-solution case of quantum random-walk search on the graph directly. Thus, the computational complexity of the optimized quantum random-walk search algorithm for the multi-solution search is obtained. Through numerical simulations and analysis, we obtain a critical value of the proportion of solutions q. For a given q, we derive the relationship between the success rate of the algorithm and the number of iterations when q is no longer than the critical value. 展开更多
关键词 quantum search algorithm quantum random walk multi-solution abstract search algorithm
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Effects of systematic phase errors on optimized quantum random-walk search algorithm
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作者 张宇超 鲍皖苏 +1 位作者 汪翔 付向群 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第6期155-163,共9页
This study investigates the effects of systematic errors in phase inversions on the success rate and number of iterations in the optimized quantum random-walk search algorithm. Using the geometric description of this ... This study investigates the effects of systematic errors in phase inversions on the success rate and number of iterations in the optimized quantum random-walk search algorithm. Using the geometric description of this algorithm, a model of the algorithm with phase errors is established, and the relationship between the success rate of the algorithm, the database size, the number of iterations, and the phase error is determined. For a given database size, we obtain both the maximum success rate of the algorithm and the required number of iterations when phase errors are present in the algorithm. Analyses and numerical simulations show that the optimized quantum random-walk search algorithm is more robust against phase errors than Grover's algorithm. 展开更多
关键词 quantum search algorithm quantum random walk phase errors ROBUSTNESS
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Quantum walk search algorithm for multi-objective searching with iteration auto-controlling on hypercube 被引量:1
8
作者 Yao-Yao Jiang Peng-Cheng Chu +1 位作者 Wen-Bin Zhang Hong-Yang Ma 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期157-162,共6页
Shenvi et al.have proposed a quantum algorithm based on quantum walking called Shenvi-Kempe-Whaley(SKW)algorithm,but this search algorithm can only search one target state and use a specific search target state vector... Shenvi et al.have proposed a quantum algorithm based on quantum walking called Shenvi-Kempe-Whaley(SKW)algorithm,but this search algorithm can only search one target state and use a specific search target state vector.Therefore,when there are more than two target nodes in the search space,the algorithm has certain limitations.Even though a multiobjective SKW search algorithm was proposed later,when the number of target nodes is more than two,the SKW search algorithm cannot be mapped to the same quotient graph.In addition,the calculation of the optimal target state depends on the number of target states m.In previous studies,quantum computing and testing algorithms were used to solve this problem.But these solutions require more Oracle calls and cannot get a high accuracy rate.Therefore,to solve the above problems,we improve the multi-target quantum walk search algorithm,and construct a controllable quantum walk search algorithm under the condition of unknown number of target states.By dividing the Hilbert space into multiple subspaces,the accuracy of the search algorithm is improved from p_(c)=(1/2)-O(1/n)to p_(c)=1-O(1/n).And by adding detection gate phase,the algorithm can stop when the amplitude of the target state becomes the maximum for the first time,and the algorithm can always maintain the optimal number of iterations,so as to reduce the number of unnecessary iterations in the algorithm process and make the number of iterations reach t_(f)=(π/2)(?). 展开更多
关键词 MULTI-OBJECTIVE quantum walk search algorithm accurate probability
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Fast quantum search driven by environmental engineering
9
作者 Rui Zhang Tian Chen 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2022年第4期31-41,共11页
Studies have demonstrated that a joined complete graph is a typical mathematical model that can support a fast quantum search. In this paper, we study the implementation of joined complete graphs in atomic systems and... Studies have demonstrated that a joined complete graph is a typical mathematical model that can support a fast quantum search. In this paper, we study the implementation of joined complete graphs in atomic systems and realize a quantum search of runtime ■ based on this implementation with a success probability of 50%. Even though the practical systems inevitably interact with the surrounding environment, we reveal that a successful quantum search can be realized through delicately engineering the environment itself. We consider that our study will bring about a feasible way to realize quantum information processing including quantum algorithms in reality. 展开更多
关键词 quantum walk quantum search algorithm environmental engineering NON-MARKOVIAN
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离散时间量子随机行走搜索算法在无向图上的应用
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作者 濮荣强 黄玮 居水荣 《广州大学学报(自然科学版)》 2025年第1期50-55,共6页
量子行走得益于概率幅的叠加特性,可同时出现在多条路径中,使其能以平方式乃至指数级别的速度加速扩散所携带的量子信息。文章基于无向图G=(V,E)结构,从离散时间量子随机行走(Discrete Time Quantum Walk,DTQW)搜索算法特性出发,运用幺... 量子行走得益于概率幅的叠加特性,可同时出现在多条路径中,使其能以平方式乃至指数级别的速度加速扩散所携带的量子信息。文章基于无向图G=(V,E)结构,从离散时间量子随机行走(Discrete Time Quantum Walk,DTQW)搜索算法特性出发,运用幺正变换的硬币算符与迁移算符,构建了DTQW搜索算法步骤框图,在此基础上,应用SKW搜索算法对4节点无向图中的标记节点态进行搜索,通过态塌缩的观测,实现以1/4概率化读取出目标节点。研究结果表明,当有n个足够大的量子系统,并保持彼此之间的强纠缠性时,量子随机行走可以过渡到经典随机行走。文章还详细讨论了DTQW搜索算法实现左右同移的二次加速搜索机制。 展开更多
关键词 量子信息 离散型量子随机行走 无向图 量子算法
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Quantum Algorithm Design:Techniques and Applications 被引量:8
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作者 SHAO Changpeng LI Yang LI Hongbo 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2019年第1期375-452,共78页
In recent years, rapid developments of quantum computer are witnessed in both the hardware and the algorithm domains, making it necessary to have an updated review of some major techniques and applications in quantum ... In recent years, rapid developments of quantum computer are witnessed in both the hardware and the algorithm domains, making it necessary to have an updated review of some major techniques and applications in quantum algorithm design.In this survey as well as tutorial article, the authors ?rst present an overview of the development of quantum algorithms, then investigate ?ve important techniques: Quantum phase estimation, linear combination of unitaries, quantum linear solver, Grover search, and quantum walk, together with their applications in quantum state preparation, quantum machine learning, and quantum search. In the end, the authors collect some open problems in?uencing the development of future quantum algorithms. 展开更多
关键词 quantum algorithm quantum COMPUTATION quantum MACHINE LEARNING quantum search quantum walk
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连续时间量子行走算法在截断单形晶格上的搜索研究
12
作者 朱轩民 张德政 《现代信息科技》 2024年第6期74-77,81,共5页
为证明连续时间量子行走算法在结构型数据库上的搜索可以实现二次加速的效果,对结构型数据库中的截断单形晶格类型,进行了连续时间量子行走算法的应用研究。首先对截断单形晶格进行对称性分析,确定系统演化所处的希尔伯特空间,然后用哈... 为证明连续时间量子行走算法在结构型数据库上的搜索可以实现二次加速的效果,对结构型数据库中的截断单形晶格类型,进行了连续时间量子行走算法的应用研究。首先对截断单形晶格进行对称性分析,确定系统演化所处的希尔伯特空间,然后用哈密顿量本征态与基础态的平方叠加、和简并微扰理论两种方法来求解系统演化需要的临界跳跃率。最后通过对图中的边进行加权的方法,合并了量子搜索的步骤,缩短了系统演化的时间,从而实现了平方加速的效果,并表明了边的权重对量子搜索过程的影响。 展开更多
关键词 量子计算 量子搜索 连续时间量子行走算法 结构型数据库
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量子计算机:量子算法与物理实现 被引量:6
13
作者 方粮 刘汝霖 +2 位作者 汤振森 隋兵才 池雅庆 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期32-43,共12页
量子算法与物理实现是量子计算机研究中的两个基本问题。本文首先总结了相关领域的主要进展,并讨论了有代表性的量子算法,特别介绍了用于求解线性方程组的量子算法,分析了影响新量子算法提出的因素。然后,探讨了物理实现的迪文森佐判据... 量子算法与物理实现是量子计算机研究中的两个基本问题。本文首先总结了相关领域的主要进展,并讨论了有代表性的量子算法,特别介绍了用于求解线性方程组的量子算法,分析了影响新量子算法提出的因素。然后,探讨了物理实现的迪文森佐判据,并介绍了典型的实现方案及性能比较。同时,也关注了对量子计算机研究持有异议的观点。最后,对量子计算机的新研究方向作了探讨。 展开更多
关键词 量子计算机 量子算法 量子比特 离子阱 量子随机游走 Majorana费米子 拓扑量子计算
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基于相位匹配的量子行走搜索算法及电路实现 被引量:3
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作者 陈汉武 李科 赵生妹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第24期25-35,共11页
量子行走是经典随机行走在量子力学框架下的对应,理论上可以用来解决一类无序数据库的搜索问题.因为携带信息的量子态的扩散速度与经典相比有二次方式的增长,所以量子行走优于经典随机行走,量子行走的特性值得加以利用.量子行走作为一... 量子行走是经典随机行走在量子力学框架下的对应,理论上可以用来解决一类无序数据库的搜索问题.因为携带信息的量子态的扩散速度与经典相比有二次方式的增长,所以量子行走优于经典随机行走,量子行走的特性值得加以利用.量子行走作为一种新发现的物理现象的数学描述,引发了一种新的思维方式,孕育了一种新的理论计算模型.最新研究表明,量子行走本身也是一种通用计算模型,可被视为设计量子算法的高级工具,因此受到部分计算机理论科学领域学者的关注和研究.对于多数问题求解方案的量子算法的设计,理论上可以只在量子行走模型下进行考虑.基于Grover算法的相位匹配条件,本文提出了一个新的基于量子行走的搜索算法.理论演算表明:一般情况下本算法的时间复杂度与Grover算法相同,但是当搜索的目标数目多于总数的1/3时,本算法搜索成功的概率要大于Grover算法.本文不但利用Grover算法中相位匹配条件构造了一个新的量子行走搜索算法,而且在本研究室原有的量子电路设计研究成果的基础上给出了该算法的量子电路表述. 展开更多
关键词 GROVER算法 相位匹配 量子行走搜索算法
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QPSO优化的改进CLARANS聚类算法 被引量:3
15
作者 段明秀 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第9期168-170,179,共4页
CLARANS算法是一种有效且广泛应用的聚类算法,适合发现任意形状的聚类结果,但CLARANS算法在搜索过程中容易陷入局部最优解,从而忽略全局最优解。为了避免CLARANS算法在搜索中心点时易受局部最优解的影响,提出一种将CLARANS算法中的邻接... CLARANS算法是一种有效且广泛应用的聚类算法,适合发现任意形状的聚类结果,但CLARANS算法在搜索过程中容易陷入局部最优解,从而忽略全局最优解。为了避免CLARANS算法在搜索中心点时易受局部最优解的影响,提出一种将CLARANS算法中的邻接点作为QPSO算法的量子粒子,结点代价作为适应度函数对其进行寻优的改进CLARANS算法。将该改进算法应用于UCI数据集,结果表明该算法聚类效果好、收敛快,算法的稳定性、收敛性及寻优能力都有很大提高。 展开更多
关键词 量子粒子群算法 基于随机选择的聚类算法(CLARANS)算法 结点代价 聚类 适应度函数
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混合量子进化算法在110kV变电站规划中的应用 被引量:4
16
作者 邹东海 张葛祥 +1 位作者 代植成 赵俊博 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第20期105-111,共7页
针对城市电网中110 kV变电站规划这一组合优化问题,给出一种基于混合量子进化算法的变电站规划优化方法。该方法融合了量子进化算法收敛速度快,擅长全局搜索的优点和贪婪随机自适应算法局部搜索能力强的长处。将此方法应用到四川某县110... 针对城市电网中110 kV变电站规划这一组合优化问题,给出一种基于混合量子进化算法的变电站规划优化方法。该方法融合了量子进化算法收敛速度快,擅长全局搜索的优点和贪婪随机自适应算法局部搜索能力强的长处。将此方法应用到四川某县110 kV变电站容量规划中,计算结果表明该方法很好地完成了对该县变电站数量、主变容量的优化规划。结果符合该地区电力需求和未来电网建设形势,对该县电网下一步规划建设有重要参考意义,表明了方法的有效性。 展开更多
关键词 110 kV变电站规划 混合量子进化算法 量子进化算法 贪婪随机自适应搜索算法
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基于IBM Q平台的量子算法研究 被引量:3
17
作者 卫佳 倪明 +1 位作者 周明 江文兵 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期6-12,共7页
为探究多比特量子算法在量子芯片和模拟器中的实现现状,分别在IBM量子芯片和模拟器上运行Grover搜索算法、量子随机行走算法以及量子傅里叶变换算法。针对2 bit Grover搜索算法和2 bit量子随机行走算法,分析测量次数对运行结果的影响并... 为探究多比特量子算法在量子芯片和模拟器中的实现现状,分别在IBM量子芯片和模拟器上运行Grover搜索算法、量子随机行走算法以及量子傅里叶变换算法。针对2 bit Grover搜索算法和2 bit量子随机行走算法,分析测量次数对运行结果的影响并选用最高可模拟次数对量子芯片和模拟器的运算结果进行比对。设计并运行5 bit量子傅里叶变换算法和3 bit Grover搜索算法,分别采用IBM Q模拟器进行最高次数的模拟。实验结果表明,量子芯片测试结果并没有随测量次数的增加而优化,模拟器计算结果的准确度明显优于量子芯片。 展开更多
关键词 IBM Q云平台 量子模拟 量子傅里叶变换 Grover搜索算法 量子随机行走算法 量子计算
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基于置换群的多粒子环上量子行走的反馈搜索算法 被引量:2
18
作者 姜瑶瑶 张文彬 +1 位作者 初鹏程 马鸿洋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1-11,共11页
在量子计算科学中,如何更好地构建量子搜索算法一直以来受到学者们的广泛关注,并且基于量子行走寻找新的搜索算法也仍吸引着学者们不断深入研究与探索.本文从减少搜索过程中的时间消耗、增加算法搜索的准确性和可控性等多方面进行考虑,... 在量子计算科学中,如何更好地构建量子搜索算法一直以来受到学者们的广泛关注,并且基于量子行走寻找新的搜索算法也仍吸引着学者们不断深入研究与探索.本文从减少搜索过程中的时间消耗、增加算法搜索的准确性和可控性等多方面进行考虑,提出了一种基于置换群的多粒子量子行走搜索算法.首先分析得到置换群在空间中可看成一个闭环,定义了置换集合,并且通过同构映射将数据点所在数据集映射到定义的置换集,使得置换集合中元素数据点形成一一对应的关系.其次,根据给定初始态和硬币算符,在数据点集与置换集合张成的搜索空间中利用多粒子的量子行走在环上进行目标数据搜索.最后,根据函数Φ(w)=1找到目标数据,并用量子态存储数值,用于形成搜索算法的反馈控制;同时通过控制硬币算符从而控制量子行走在环上的行走方向,增加搜索的可操作性与准确性.本文利用多粒子的量子行走进行搜索,分析得到粒子数量参数j与时间复杂度呈非线性负相关;提出的量子行走搜索算法符合零点条件与下确界条件,且不受变量数j的影响;通过数值分析得到量子行走搜索算法的时间复杂度等价于O(3√N),相比于Grover搜索算法提高了搜索效率. 展开更多
关键词 搜索算法 量子行走 置换群 同构映射
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一种加速量子网络信息分布的研究方法
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作者 张露 张志阳 《电子设计工程》 2019年第6期129-132,137,共5页
Gossip算法是描述自然网络中不可靠信息传播协议的常用术语,但并不是网络实体间通信的最佳设计。经典的Gossip算法主要针对数据比较稳定的场景,如果数据变化比较频繁,会对网络带宽、CPU资源造成很大的负载。该算法无法保证在某个时刻所... Gossip算法是描述自然网络中不可靠信息传播协议的常用术语,但并不是网络实体间通信的最佳设计。经典的Gossip算法主要针对数据比较稳定的场景,如果数据变化比较频繁,会对网络带宽、CPU资源造成很大的负载。该算法无法保证在某个时刻所有节点状态一致,比较适合小数据量的同步。由此考虑把Gossip算法应用在量子网络中,不考虑量子网络的初始配置,通过结构更新来加速量子网络信息分布,更新允许通过量子隐形传态来异化信息,这种处理方式是兼容量子网络游走的,可证明任何量子网络都可以更新到与本地操作和经典通信的最佳配置。Gossip算法具有多方面的应用,该研究方法可以作为量子网络计算中的一种参考模型。 展开更多
关键词 经典算法 量子随机游走 纠缠态 最佳信息传播
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