1 中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
2 地下空间智能控制教育部工程研究中心, 江苏 徐州 221116
HHL (Harrow-Hassidim-Lloyd) 量子算法实现了近似求解线性方程组Ax = b, 是许多复杂量子算法的重要组成部分。尽管HHL量子算法相比于经典算法能够实现指数级加速, 但是目前HHL量子算法大多为抽象的算法描述或分析, 所设计出的量子线路规模很小, 且不具有普适性。在分析HHL量子算法原理的基础上, 使用通用量子门自上而下地设计了算法的关键模块, 包括酉矩阵的通用量子门分解模块、量子相位估计模块、量子全加器与乘法器模块、量子态条件旋转变换模块等, 从而实现了求解线性方程组的普适量子线路。利用IBM qiskit量子计算开发平台进行的量子仿真实验表明, 所设计的HHL量子线路能够求解一般形式的线性方程组, 且易于扩展为中大规模的量子线路。
量子计算 HHL量子算法 量子线路 量子相位估计 IBM qiskit平台 quantum computation HHL quantum algorithm quantum circuit quantum phase estimation IBM qiskit platform
1 广西大学计算机与电子信息学院,广西 南宁 530004
2 广西多媒体通信与网络技术重点实验室,广西 南宁 530004
3 广西高校多媒体通信与信息处理重点实验室,广西 南宁 530004
4 广西信息科学实验中心,广西 桂林 541004
针对超奈奎斯特系统引入的码间干扰使载波相位估计难度增大的问题,提出了一种二阶电域导频辅助载波相位估计方案,将导频辅助相位噪声补偿模块与基于Viterbi的最大似然相位估计模块级联,牺牲约1.7% 的带宽开销,可以有效克服超奈奎斯特系统引入的码间干扰,对激光器线宽导致的相位噪声进行准确估计。在调制格式为16进制正交幅度调制的超奈奎斯特系统中,经仿真验证可知:该算法在加速因子不超过Mazo极限时可以有效跟踪相位噪声;在加速因子低至0.833、误码率为2×10-2、光信噪比代价为1 dB的条件下,该算法能容忍的最大线宽乘积为5×10-4;相较于一阶导频辅助载波相位恢复算法,该算法具有更大的线宽容忍度,所需的光信噪比也更小。
光通信 相干通信 超奈奎斯特技术 载波相位恢复 导频辅助相位估计算法 Viterbi
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安710071
2 空间电子信息技术研究院空间微波技术国家重点实验室,陕西西安710100
分布式全相参雷达是一种新体制、颠覆性雷达技术,可将若干单元雷达进行信号处理级合成处理,实现N 3 信噪比增益,可突破雷达功率孔径积的限制。由于星载平台雷达系统各单元间距较远,星间无线相位估计与同步则成为核心问题之一。本文建立分布式相位同步理论模型,通过对相位误差分析,提出一种循环往返式相位同步方式。相比于主-从相位同步方式,打破了分布式中心站限制,提高了系统抗干扰能力和算法稳健性。仿真结果证明了方法的有效性。
分布式 全相参 雷达 相位估计与同步 distributed fully coherent radar phase estimation and synchronization 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(4): 325
针对干涉仪接收通道间信号的相位差测量精度问题,指出了传统计算公式的局限性,通过采用信号能量信噪比替代信号带内功率信噪比,引出了干涉仪接收通道间信号的相位差测量误差的标准差的理论计算公式。从去调制与匹配滤波的角度证明了该计算公式的普适性,并通过各种调制信号与脉冲串信号的仿真验证了理论分析的正确性,揭示了干涉仪通道间相位差测量误差的标准差与信号能量信噪比的平方根成反比。这一理论分析结果为干涉仪测向工程应用的精度指标计算与论证分析提供了普适性的指导。
干涉仪测向 相位差测量 调相信号去调制 匹配滤波 相位估计 信号带内功率信噪比 信号能量信噪比 信号积累 direction finding by interferometer phase difference measurement demodulation for phased signal match filtering phase estimation SNR of signal in-band power SNR of signal energy signal accumulation 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(6): 996
针对α与高斯混合噪声下的超声波风矢量高精度、宽范围测量问题,本文提出了一种基于FLOM的双相测量方法。首先,利用FLOM算子对α与高斯混合噪声进行抑制,克服了传统的二阶矩以及高阶累计量无法在α和高斯混合噪声背景下使用的缺点。然后,将时延估计方法转化为相位估计方法,并利用参考信号的正交性,提出了一种基于FLOM的双相测量方法,消除了超声波传播过程中的幅值变化对测量精度的影响。仿真结果表明:在风速为0~70 m/s条件下,所提方法的测量精度与测量范围均高于时延估计方法;在信噪比为-10 dB的条件下,风速的均方根误差仍小于1.5 m/s,风向角的均方根误差小于2°。实测结果表明:在强风条件下,风速的均方根误差为0.104 m/s,风向角的均方根误差为0.54°。本文所提方法能在α与高斯混合噪声条件下对风矢量进行精确估计,其结果明显优于时延估计方法。
信号处理 分数低阶矩 α稳定分布噪声 相位估计 超声波风矢量测量 signal processing Fractional Lower Order Moment α stable distributed noise phase estimation wind vector measurement based on ultrasonic sensors 光学 精密工程
2021, 29(11): 2734
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电探测部, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于传统光学成像系统的质心定位原理的角度测量技术一般存在测量精度的上限,约为像素的1/100。因此,要提高角度测量精度一般需要采用更长的镜头焦距和更大靶面的相机,增加了体积、重量和功耗,不利于设备的小型化,也不利于在对体积、重量和功耗有限制的平台(例如卫星和飞机等)上应用。基于计算干涉测量的远距离目标高精度角度测量技术,利用光学干涉的方法将目标光的角度变化转换为干涉条纹相位变化。因相位变化的测量精度可通过成熟的插值方法实现1/1000周期的精度,故干涉测量的角度精度相比传统光学方法大大提高。本文主要介绍基于计算干涉测量的远距离目标高精度角度测量技术的基本原理、主要特点、研究进展和存在的难点,希望通过该文引起广大同行的研究兴趣,一起推动该技术的快速发展和工程应用。
遥感 干涉测量 星敏感器 干涉条纹 相位估计 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811016
1 中国科学院 光电技术研究所,成都 610209
2 电子科技大学,成都 610054
3 中国科学院大学,北京 100049
4 西南通信研究所,成都 610041
5 中国科学院 光束控制重点实验室,成都 610209)
块平均参考相位估计算法能够有效降低连续变量量子密钥分发的相位补偿噪声方差。为了使块平均参考相位估计算法的性能达到最优,根据相位漂移变化的数学模型,从理论上分析了该算法的均方误差特性,并得到最优的块长度取值。仿真结果表明:最优相位估计可使系统的相位补偿噪声方差降低72%,从而最大化提升安全密钥的成码距离。
量子密钥分发 连续变量 参考脉冲 相位估计 相位补偿 quantum key distribution continuous variable reference pulse phase estimation phase compensation