分析计算机互联网路由选择过程中改进量子进化计算方法的使用

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改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用研究

改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用研究

Ap p l i c a t i o n o f I mp r o v e d Qu a n t u m Ev o l u t i o n a r y Al g o r i t h m i n C o mp u t e r
Ne t wo r k’ s Ro u t i n g Ch o i c e
s i mu l a t i o n r e s ul t s s ho w t h a t t he p r o p o s e d i mp r o v e d q u a n t u m e v o l u t i o n a r y a l g o r i t h m ba s e d o n c o mp ut e r
2 . Z h e j i a n g P r o v i n c i a l Er j i a n Co n s t r u c t i o n Gr o u p L t d , Ha n g z h o u 3 1 5 0 0 0 , Ch i n a )
Ab s t r a c t : Ac c o r di n g t o t h e pr o b l e m o f p o o r o pt i mi z a t i o n pe r f o r ma n c e a nd c o n v e r g e nc e p e r f o r ma n c e o f t h e c u r r e n t c o mp ut e r n e t wo r k’ S o p t i ma l r o u t i ng a l g o r i t h m ,t h i s pa p e r p u t s f o r wa r d t h e i mpr o v e d qu a n t u m

量子计算机的使用方法和操作技巧

量子计算机的使用方法和操作技巧

量子计算机的使用方法和操作技巧随着科学技术的进步,量子计算机作为一种突破性的计算方法,引起了全球科研机构和企业的广泛关注。

与传统计算机不同,量子计算机利用量子力学的原理进行计算,具有更强大的计算能力。

然而,由于其特殊性,量子计算机的使用方法和操作技巧也与传统计算机有所不同。

本文将介绍量子计算机的使用方法和操作技巧,帮助读者更好地了解和使用量子计算机。

首先,了解量子计算机的基本原理对于正确使用它至关重要。

量子计算机利用量子比特(qubit)而非传统计算机的二进制位(bit)进行计算。

量子比特可以同时处于0和1的叠加状态,这种叠加状态称为量子叠加。

此外,量子比特之间还可以发生量子纠缠,即一个量子比特的状态可以与另一个量子比特的状态相互关联,即使它们之间相隔很远。

这些量子力学的特性使得量子计算机具有处理大规模问题的潜力。

为了操作和利用量子计算机,我们首先需要一个可编程的量子电路。

量子电路是一种描述量子计算机运算的框架,类似于传统计算机中的计算电路。

量子电路由一系列的量子逻辑门组成,这些逻辑门通过控制和改变量子比特的状态来完成一系列的计算任务。

量子逻辑门包括Hadamard门、CNOT门、Toffoli门等,通过逐步组合这些门可以实现复杂的计算任务。

在实际的量子计算机操作中,我们需要遵循一些技巧和步骤。

首先,量子计算机操作需要在低温环境下进行,通常要求温度接近绝对零度。

这是因为量子比特的量子性质容易受到环境的干扰,低温可以减少干扰并保持量子叠加状态的稳定性。

其次,在操作量子计算机时需要注意量子比特之间的信息传递速度,这称为量子速率。

量子比特之间的信息传递速度较慢,因此需要合理规划量子电路的设计,减少信息传递的延迟。

另外,在进行量子计算时,我们需要考虑量子纠错技术。

由于量子比特容易受到噪声和干扰的影响,量子计算过程中很容易产生错误。

量子纠错技术是一种修复量子计算过程中错误的方法,通过使用额外的量子比特来实现错误检测和纠正,从而提高计算的可靠性和准确性。

量子计算中的量子进化算法及其应用

量子计算中的量子进化算法及其应用

量子计算中的量子进化算法及其应用量子计算是一种基于量子力学原理的计算模型,可以利用量子比特的并行性和叠加性,在某些问题上实现更高效的计算。

量子进化算法是量子计算中一类重要的算法,其核心思想是通过模拟量子系统的演化过程,从而搜索问题的解空间。

量子进化算法基于量子性质的特点,与经典计算相比具有很大的优势。

在经典计算中,搜索问题的解空间需要逐个检查,时间复杂度随着问题规模呈指数增长。

而在量子进化算法中,可以利用量子比特的叠加性,在一次计算过程中并行地搜索多个解,从而大大加快搜索速度。

在量子进化算法中,量子系统演化的过程通过量子逻辑门来实现。

量子逻辑门对量子比特进行操作,改变其量子态,从而实现量子系统的演化。

在量子进化算法中,常用的量子逻辑门包括Hadamard门、CNOT门和Swap门等。

这些逻辑门的组合可以构建出复杂的量子进化算法,用于解决不同类型的问题。

量子进化算法在很多领域都有广泛的应用。

其中一个重要的应用是优化问题的求解。

优化问题是在给定的约束条件下,寻找最优解的问题。

经典计算中,优化问题往往需要耗费大量的时间和资源。

而量子进化算法可以通过量子并行性,同时搜索多个解,从而提高求解效率。

该算法已经在组合优化问题、机器学习中的参数优化等领域取得了显著的成果。

另一个重要的应用是模拟量子系统。

量子系统的演化过程很难通过经典计算模拟,因为量子系统的状态是高度复杂的,需要大量的计算资源。

而量子进化算法可以利用量子并行性,在一次计算过程中模拟量子系统的演化,从而大大提高了模拟效率。

这个应用对于研究量子力学的基本原理和理解量子系统的行为具有重要的意义。

除了以上应用,量子进化算法还可以用于解决组合优化问题、图论问题、排队论问题等。

这些问题在实际应用中往往非常复杂,需要考虑多个因素和约束条件,经典计算很难在合理的时间内找到最优解。

而量子进化算法通过利用量子并行性,可以在较短的时间内搜索到较优解,从而在实际问题中发挥重要作用。

什么是量子计算它如何改变电脑计算速度和能力

什么是量子计算它如何改变电脑计算速度和能力

什么是量子计算它如何改变电脑计算速度和能力什么是量子计算?它如何改变电脑计算速度和能力随着科学技术的不断进步,人们对于计算机的要求也越来越高。

传统的计算机已经快速发展了几十年,但是它们的计算速度和能力仍然存在着瓶颈。

为了突破这一限制,人们开始探索全新的计算模式,其中量子计算成为了备受瞩目的一个方向。

量子计算是一种基于量子力学原理的计算方法,利用量子比特(qubit)代替传统计算机中的比特,以实现更高的计算速度和更大的运算能力。

相比于传统计算机的二进制系统,量子计算机利用量子叠加和量子纠缠等特性进行运算,大大提高了计算效率。

在传统计算机中,比特的状态只能是0或1,而在量子计算机中,量子比特可以处于叠加态的状态,即同时处于0和1。

这样的叠加态可以同时处理多个问题,从而实现并行计算,大大提高了计算速度。

与此同时,量子计算机还可以利用纠缠态,将多个量子比特之间的状态相互联系在一起,实现信息的快速传输和共享。

量子计算的另一个突破性优势在于它的并行处理能力。

传统计算机是通过逐个操作比特来完成计算任务,而量子计算机可以同时操作多个量子比特,从而在同一时间内执行多道计算。

这种并行处理能力使得量子计算机在解决某些特定问题时能够极大地提高计算速度和效率。

此外,量子计算机还具备强大的搜索能力。

量子计算中一项重要的算法叫做Grover算法,该算法能够在未排序的数据库中快速搜索到目标项,其时间复杂度是传统算法的平方根级别。

这种高效的搜索算法对于一些应用场景,如密码破解、大规模数据搜索等,具有重大意义。

然而,尽管量子计算机带来了巨大的潜力和优势,但它们面临着一系列的挑战和限制。

首先,量子比特的稳定性较差,容易受到环境噪声的干扰。

为了保持量子比特的稳定态,需要实现低温和真空环境,这增加了制造和操作量子计算机的难度和成本。

其次,量子计算机的运算过程需要进行量子纠错和误差校正,这也对计算机硬件和算法提出了更高的要求。

当前,量子计算还处于起步阶段,许多技术和理论问题尚待解决。

量子计算技术的使用方法及其在网络安全中的应用

量子计算技术的使用方法及其在网络安全中的应用

量子计算技术的使用方法及其在网络安全中的应用摘要:随着科学技术的发展,量子计算技术逐渐成为当前研究的热点之一。

本文将介绍量子计算技术的基本原理和使用方法,并着重探讨其在网络安全中的应用。

通过对量子计算技术的深入了解,我们可以更好地理解其在未来网络安全领域中的巨大潜力,并为网络安全的发展提供新的解决方案。

1. 引言在当今数字化时代,信息安全已成为各个领域中刻不容缓的问题。

随着技术进步的步伐不断加快,传统的计算方法在加密和解密方面日益暴露出安全薄弱的问题。

幸运的是,量子计算技术应运而生。

2. 量子计算技术的基本原理量子计算技术利用了量子力学中的特殊性质,以量子位(qubit)为基本单位进行信息的存储和计算。

一个量子位可以处于多个状态的叠加,这种叠加并非是传统计算中的二进制,而是以半导体量子点或者离子阱中的原子自旋为基础的。

3. 量子计算技术的使用方法量子计算技术的使用方法相对复杂,需要借助于精确的实验设备来实现量子态的干涉和耦合。

其中,量子门是关键的组件之一,用于实现两个量子位之间的相互作用和信息传递。

此外,量子编码和量子纠错也是量子计算技术中重要的环节。

4. 量子计算技术在网络安全中的应用4.1 量子密钥分发量子计算技术可以解决传统加密算法中存在的安全问题。

量子密钥分发(QKD)技术通过利用量子纠缠产生随机的密钥,确保密钥的安全传输。

这种技术在量子计算中不可避免地会引发信息减少和窃听者攻击,从而保证了密钥的绝对安全性。

4.2 量子支付系统量子支付系统是利用量子计算技术构建的一种安全支付方式。

传统支付系统中,用户需要依靠银行或其他第三方机构来验证、转移和保护支付信息。

而量子支付系统则通过量子位的叠加和干涉来实现支付信息的加密和转移,从根本上提高了支付安全性。

4.3 量子随机数生成随机数在密码学、安全通信和计算机模拟等领域中扮演着至关重要的角色。

然而,传统的伪随机数生成器在某种程度上是可预测的,因此存在安全隐患。

用于网络编码优化的改进量子进化算法

用于网络编码优化的改进量子进化算法

用于网络编码优化的改进量子进化算法唐东明;卢显良【摘要】It has been proved that network coding, which allows network intermediate nodes to perform processing operations on the incoming packets instead of simply forwarding them, can approach the max-flowmin-cut limit of the network graph. But such coding operations in network nodes incur additional computational overhead and consume public resources. Under condition of achieving the desired throughput in multicast scenario, this paper presents an improved quantum-inspired evolutionary algorithm (IQEA-NC) to minimize network coding resources. Compared with normal quantum-inspired evolutionary algorithm, IQEA-NC can achieve some effective improvements, such as decreasing the search space, increasing global search capacity, and jumping out of local optimum. The simulation experiment results show that IQEA-NC runs faster and more efficiently, improves the optimization performance compared with the existing algorithm.%网络编码允许网络中间节点对输入数据进行处理而非简单转发,提高了网络的吞吐量和鲁棒性,已经被证明能够达到网络最大流最小割限制。

改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用初探

改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用初探

改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用初探刘彩红;舒晓斌【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)013【摘要】随着计算机技术的不断发展,计算机网络的应用范围不断的扩大。

但是,在拓展的同时,计算机网络对于路由的选择成为了人们必须解决的问题。

与此同时,相关量子进化算法的在解决路由问题当中起到了关键的作用,本文将通过对计算机网络路由中量子算法的分析,对量子算法的应用进行相应的探究。

%With thecontinuous development of computer technology,With the continuous development of computer technology.But,in development at the same time,the computer network for routing choice has become the people must solve the problem.At the same time,relevant quantum evolutionary algorithm in solving the problem of routing has played a key role,this article through the analysis of quantum algorithm in computer network routing, to explore the application of quantum algorithm.【总页数】2页(P53-53,73)【作者】刘彩红;舒晓斌【作者单位】漯河食品职业学院,河南漯河,462000;漯河食品职业学院,河南漯河,462000【正文语种】中文【相关文献】1.计算机网络路由选择中改进量子进化算法的应用 [J], 张锋2.计算机网络路由选择中改进量子进化算法的应用 [J], 史望聪;耿健3.计算机网络路由选择中改进量子进化算法的应用 [J], 胡江伟4.试析改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用 [J], 李冠群5.试析改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用 [J], 李冠群因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

量子遗传算法的改进研究及在路由选择问题中的应用

量子遗传算法的改进研究及在路由选择问题中的应用
㈡量子遗传算法在求解MIMO盲均衡模型中的应用研究。将量子遗传算法及其改进算法应用于优化求解盲均衡过程中的基于高阶统计量分离准则函数的问题,针对信号与信道的卷积混叠模型,提出一种基于量子遗传算法的盲均衡新算法,通过计算机仿真可以表明,采用量子遗传算法求解盲均衡问题可以得到比经典算法更佳的均衡效果。
本文链接:/Thesis_Y1470040.aspx
作者:王宝伟
学位授予单位:山东师范大学
1.学位论文郭海燕量子遗传算法改进算法研究2005
论文共分六章。第一章为绪论,简要介绍了现代优化方法以及量子计算和量子遗传算法方面的研究。通过讨论量子计算及量子遗传算法的优点,分析了量子遗传算法得以迅速发展的原因。第二章简要介绍遗传算法,介绍了遗传算法的适应度函数,遗传操作的数学基础,及它的遗传操作。第三章简要介绍量子遗传算法,介绍了量子力学基础知识,量子逻辑门,量子位的基本表示方法,量子遗传操作更新,及量子遗传算法流程。第四章提出分组量子遗传算法,通过将个体分层、分组,并将每层按类进行不同的量子计算,对解的空间作了各方试探,保证了染色体的多样性也就保证了解的多样性。第五章提出了基于混沌的量子遗传算法,混沌能不重复地历经一定范围内的所有状态,具有遍历性,同时它的随机性和规律性,使它具有丰富的时空动态。而且它对初值变化具有强烈的敏感性,这使它在搜索过程中避免陷入局部极值。这恰弥补了量子遗传算法的不足与缺陷。本文从这个角度提出一种基于混沌的量子遗传算法,介绍了混沌的概念,混沌的算法和混沌量子遗传算法。第六章提出了基于模糊决策的量子遗传算法,量子遗传算法主要是通过旋转量子门的更新来进化,其中旋转角的大小直接影响优化结果和进化速度,本文将旋转角优化规则模糊化,提出一种基于模糊决策的量子遗传算法。介绍了模糊控制基本知识,模糊量子遗传算法,和基于模糊控制求取旋转角。
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ʻ 信息技ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ教学与研究
分析计算机互联网路由选择过程中 改进量子进化计算方法的使用
徐勇辉
摘㊀要: 科技与计算机技术的迅速发展在很大程度上促 进 了 我 国 社 会 的 前 进 . 然 而 就 当 下 互 联 网 的 规 划 及 其 拓 展 的 现 实 运 用状况而言 , 依旧暴露出不少问题 , 而怎样满足互联网路各个节点通讯所需的基础上 , 挑选出能够提高互联通信效率的计算机互联 网路由的运作效率 . 本论文分析了计算机网络路由选择数学模型 , 介绍进化计算方法 , 最后分析的是改进量子的计算方法 . 关键词 : 计算机 ; 互联网 ; 路由选择 ; 改进量子 ; 计算方法 一 ㊁引言 当前, 计 算 机 网 络 几 乎 在 各 个 行 业 随 处 可 见, 在对其进 行规划设计或是拓展研究时 , 所面对的核 心 问 题 在 于 基 于 已 知的网络拓扑与各节点对于通信所需求 基 础 上 , 怎样确定计 算机互联网路由 的 最 佳 途 径 . 当 下 , 在 以 往 数 学 理 论 内, 并 没有切实高效的求解手段 . 以往化解 此 问 题 时 , 通常采用爬 山法 ㊁ 梯度法 ㊁ 模拟 退 火 法 以 及 列 表 寻 优 法 等 , 然 而, 存在着 较大的约束性 , 计算方法比较地复杂化 . 二 ㊁基于计算机互联网路由选择的数学模型 具体分析如下 : 在基于互联网拓扑和链路容量与各节点 对于通信所需求基础上 , 界定各个节点相应的互联网路由 , 目 标在于网络平均 的 时 延 数 值 最 小 . 出 于 更 为 明 晰 诠 释 的 目 的, 能够基于部分假定与简化理论展开分析 : 假定网络中各个 节点处的缓冲器并不由于溢出的缘故而丧失数据包 , 因此 , 容 量并不小 , 趋近于无限 . 报文分组的长度基于指数布局 , 同时 基于泊松而获得 ; 忽视节点处置报文所产生的时延现象 ; 全部 报文传递都属于相同类型的服务级别 . 基于排队论的相关理 论内容 , 构建 M/ 把 其 中 的 一 条 链 路l 展 开 M/ 1 的队 列 模 型 , 报文归类 , 据此获得它延长时间的平均值函数式如下 : 1 ( ) 1 Ti = Qi -λ i μ ) 上式 ( 1 Ti 所 表 示 的 是 链 路 内 报 文 分 组 对 应 的 时 间 延 长数值参量 ; Qi 所表示的是第i 条 链 路 容 量 参 量 ; λ i 所表示 的是链路i 对应的数据 包 的 抵 达 率 参 量 ; 所 表 示 的 是报文 μ 组别 的 平 均 长 度 , 也就是几率密度μ e-μ t 二者的平均数值 值参量 . 加权全部链路内的时间延长 , 再把网络总体的平均 时间延长数值基于以下的函数式加以表达 : 约束条件 : 第一个 式 子 表 示 的 是 链 路 容 量 Q 超 出 经 过 它 的 流量 ; 第二个式子所表示的是通信节点处 的 路 由 选 择 仅 仅 是 在候选路由集内某个节点对的 p 内 ; 第三个式子所表示的是 此条候选路所涵盖的状况仅仅为被选中与不被选中 2 类 . 三 ㊁量子进化计算方法简述 第一 , 需对种群进行初始化的处 理 , 在此基础上, 对有关 的最初种群内的各种体进行必要的监测 , 据此获得一组有关 个体的对应情况的记录表 . 第二, 就 适 应 度 指 标 对 所 记 录 的 现 象 进 行 有 关 的 评 价, 同时须精确地记录最好的个体与相应的适应度数值 . 第三 , 在结束 尚 未 结 束 时 , 开 展 其 他 有 关 的 操 作.就 对 应的量子进化计算方法来说 , 须开展 比 较 复 杂 化 的 流 程 . 借 助于对应的符号 表 达 事 务 内 容 , 再 加 以 计 算.比 如, 通过字 母 N 来表达染色体长度的数值 . 染色体 即 有 关 对 诠 释 维 持 多样性的最佳表现 . 基 于 此 法 即 能 够 通 过 更 为 简 易 地 表 示 具体的计算方法 . 至于量子进化的计 算 方 法 来 说 , 借助于对 应的量子旋转门可 以 推 出 对 应 的 量 子 计 划 计 算 方 法 . 再 通 过搜索之后 , 即获得 最 优 解 , 相应的结果能够经由对应的概 率递增渠道加以储存 . 四 ㊁改进的量子进化计算方法 首先, 协 调 与 优 化 对 应 的 旋 转 角, 据此更好地获得有助 于选择路由的数值 . 有关旋转角的函数式表达为 : ( ( ) Δ θ=0. 0 0 1 π ˑ( 5 0 ːfx ) 5 fb -fx ) ) 依照上式 ( 可 知, 就各种旋转角而言会产生多元化的 5 结果 . 也即因为旋转角度存在着区别 , 所表示的定义也存在 着区别 . 若旋转角数值不大时 , 即表示 的 是 最 优 个 体 与 其 他 个体内部间距较近 , 进而搜索的范畴 相 应 地 缩 小 , 此时, 采用 细搜索即能够获取 最 优 解 ; 若 旋 转 角 数 值 较 大, 那么所表示 的最优个体与其他个体内部的间距较远 , 进而搜索的网络范 畴则较大 , 此时 , 急需提升搜索速度 , 才能够在较为短暂的时 间中获取最优解 . 其次 , 协调与优化对应的函数 . 能 够 基 于 调 整 与 优 化 二 者整合的方式获取函数的最优解状态 , 进而出于获得最优解 而提供较为有利的情况 . 采用此方法 , 所能够获取到的个体 内部的联系并不十分地紧密 . 因而 , 在涉及到计算机互联网 路由选择的相关问题方面 , 能够对量子进 化 的 计 算 方 法 中 的 函数式加以必要的协调与优化 . 五 ㊁结语 本文通过研究改进量子进化算法 , 使得计算机网络路由 面临选择时在收敛速度和寻优能力更加 优 越 , 基本上解决了 计算机通信链路选择所面临的最优路由问题 . 参考文献 : [ ]邓长春 . ] 基于量子进化算法的路由选择[ 计算机 1 J . 工程与应用 , 2 0 1 5, 2 3: 1 3 4-1 3 5. [ ]宋明红 , 俞华锋 , 陈海燕 . 改进量子进化算法在计算机 2 ] , : 网络路由选择中的应用研究 [ 科技通报 , J . 2 0 1 4 1 7 8 -8 1 . [ ]赵荣香 . 改进 量 子 进 化 算 法 在 计 算 机 网 络 路 由 选 择 3 ] 中的应用探究 [ 科技传播 , J . 2 0 1 4, 2 4: 8 9-9 1. 作者简介 : 徐勇辉 , 江西省南昌市 , 江西现代职业技术学院 .
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