摘要：grover量子搜索算法是针对非结构化搜索问题设计的著名量子算法,可用于解决图着色、最短路径排序等问题,也可以有效破译密码系统。图着色问题是最著名的NP-完全问题之一,文中首先将图着色问题转化为数学上的无向图;然后采用布尔表达式将其转换为布尔可满足性问题,介绍了量子线路图解决布尔表达式的步骤原理以及图着色问题向布尔可满足性问题的转换过程;最后在IBMQ云平台上,对三节点的2-着色问题以及4-着色问题进行模拟仿真。实验结果验证了使用grover算法求解图着色问题的可行性,在搜索空间为8的2-着色问题和搜索空间为64的4-着色问题中,分别以近82%和97%的成功概率搜索到目标项。文中使用grover算法解决了4-着色问题,拓展了该算法在此问题领域上的实验规模,且改进了现有实验的量子线路,使量子位成本更低,结果的成功率更高,展示了grover算法在大型搜索问题中显著的加速效果。

摘要：量子技术的快速发展和量子计算效率的不断提高,以及Shor算法和grover算法的出现,给传统公钥密码和对称密码的安全性造成了较大威胁。因此,基于Feistel结构设计的分组密码PFP算法,首先将轮函数的线性变换P融入Feistel结构的周期函数构造,推导得到PFP算法的4个5轮周期函数,比选择明文攻击模型下典型Feistel结构的周期函数多2轮,并通过实验验证正确性;进一步地,以其中一个5轮周期函数作为区分器,结合量子grover算法和Simon算法,通过分析PFP密钥编排算法的特点对9、10轮PFP进行了安全性评估,得到正确密钥比特需要的时间复杂度为2^(26)、2^(38.5),需要的量子资源为193、212个量子比特,可以恢复58、77比特密钥,优于已有不可能差分分析结果。

摘要：从量子计算的角度考虑,本文结合grover量子搜索算法与量子计数思想,提出一种搜索Hash碰撞的量子搜索模型,给出量子计数方法分析Hash碰撞的量子线路图,针对典型Hash函数BLAKE算法给出相应的量子黑箱线路设计,并对本文提出的方法进行了简要的性能分析.

摘要：非结构化搜索是计算机科学中最基本的问题之一,而grover量子搜索算法就是针对非结构化搜索问题设计的。grover量子搜索算法可用于解决图着色、最短路径排序等问题,也可以有效破译密码系统。文中提出基于grover搜索算法并结合经典预处理实现整数分解。首先基于IBMQ云平台对不同量子比特的grover算法量子电路进行了仿真,以及模拟使用grover算法求解N的素因子P和Q;然后将化简后的方程转化为布尔逻辑关系,以此来构建grover算法中的Oracle;最后通过改变迭代次数来改变搜索到解的概率。仿真结果验证了使用grover算法求解素因子P和Q的可行性。文中实现了在搜索空间为16且一次G迭代条件下以近78%的成功概率搜索到目标项。文中还比较了grover算法与Shor算法在求解一些数字时所耗费的量子比特数和时间渐近复杂度的差异。通过grover量子搜索算法分解整数的实验拓展了该算法的应用领域,grover算法的加速效果在大型搜索问题中尤为明显。

摘要：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.

摘要：量子计算与量子密码是基于量子效应的计算技术和密码技术.1984年Bennett和Brassard提出了第一个量子密钥分发协议,开启了量子密码学的研究,此后相继在量子加密、量子签名等领域进行了大量研究.1994年,Shor利用量子Fourier变换,设计了第一个实用的量子算法,在多项式时间内对大整数进行因子分解.1996年,grover提出了量子搜索算法,能够对无结构数据进行二次加速.Shor算法和grover算法的提出不仅体现了量子计算的优越性,还对传统基于数学困难问题的密码学体制造成威胁.经过半个世纪的发展,量子计算与量子密码在理论与实践的研究上都取得了丰硕的成果.从量子力学的数学框架、基本概念和原理、量子计算基本思想、量子密码研究进展及主要思想等方面进行总结梳理.

摘要：结合智慧城市建设过程中交通视频车辆信息快速分析的需求,利用深度学习检测算法对非结构化的车辆交通视频数据进行粗粒度目标检测,提取车辆信息特征,然后利用基于传统算法模型的量子优化算法对交通视频中车辆信息数据进行分类预测分析,测试结果显示,该方法对交通视频结构化分析中车辆品牌信息可实现正确识别,效果良好,初步实现了基于量子优化算法的城市交通视频结构化分析,对今后基于真实量子计算机系统在城市交通物流线路优化、复杂场景信息监管、新材料设计研发、生物育种等领域开展量子优化算法大规模应用研究具有重要意义和应用价值。

摘要：随着量子计算的发展,一些分组密码可能不再安全.在ISIT 2010会议上,学者基于Simon算法提出了Feistel结构密码的3轮量子区分器,并证明能在多项式时间内求解,但该量子区分器的构建并没有考虑到密码算法的轮函数.本文研究构建与轮函数有关的量子区分器.轻量级分组密码算法MIBS的设计目标是普遍适用于资源受限的环境,如RFID标签和传感器网络.我们充分考虑了MIBS的轮函数及其线性变换的性质,由此提出了5轮量子区分器.然后我们遵循Leander和May的密钥恢复攻击框架,即grover-meet-Simon算法,在Q2模型下对MIBS进行了7轮量子密钥恢复攻击,时间复杂度为2^(12).

摘要：我国商密标准SM4算法已成为ISO/IEC国际标准,本文主要研究该算法的的量子实现.基于对表面码的特性以及量子纠错的综合考虑,本文将量子比特数、通用量子逻辑门数、量子电路深度以及量子电路的depth-times-width值等作为统计参数.首先,探讨并提出了SM4算法S盒的量子优化实现方案.同时,结合算法自身结构的性质以及本文提出的S盒量子实现的特点,设计了SM4算法量子实现的整体结构,该结构能有效减少量子比特开销.其次,针对量子比特数和depth-times-width值两种指标,系统地研究了并行实现的S盒数量对SM4算法具体量子实现电路性能的影响.最后,设计了结合grover算法对SM4进行穷举攻击的量子电路,并评估了该攻击所需的量子资源.

摘要：结合grover和Tad Hogg的算法框架,叙述了量子算法中非结构化和结构化的两类搜索算法的设计思想.在grover算法中,结合复杂性、临界点、非单调性、完备性和鲁棒性分析总结了一些性质,分析了grover算法的优缺点.在Tad Hogg算法中对独立于问题的映射和相位调整分别作了介绍.重点分析了一种相位调整策略,解释该策略有效的原因和适用的场合,讨论了影响算法效率的因素.在上述论述的基础上对量子搜索算法与传统搜索算法进行了比较和分析,总结了隐藏在不同量子搜索算法背后的深刻思想.