NDQFP汇编和解释系统的设计与实现

来源 :南京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yu964230
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随经典计算机硬件的飞速发展,各种电子器件的尺寸都在不断缩小,在其物理尺寸达到纳米级别时,经典物理定律即将不再适用,而将受到量子效应影响。微观世界所遵循之量子力学定律和经典物理定律亦完全不同,其主要区别在于物理状态不再能够完全为现有设备准确感知,即所谓的“测不准”原理。另一方面,1994年P.Shor提出了基于量子计算模型的大整数因子分解算法(一般称之为Shor算法),和经典算法相比拥有了理论上的指数级计算加速,从而首次向世人展示了量子计算的惊人潜力。此后,Grover算法的提出也为量子计算机在数据存贮和搜索领域的应用提供了可能。与经典算法相比,量子算法能够充分利用量子计算机的量子并行性,特点可以简单归结为运算速度快,存贮容量大,安全保密性高。   为验证量子算法正确性、以及通用量子计算机可行性,南京大学量子计算和量子信息研究组认为有必要在硬件设备尚未完全就位的情况下提前展开软件方面的探索。为了给程序人员书写和使用量子算法提供便利,量子程序设计语言是非常值得关注的一个领域,特别在我国国内,这一领域的研究截至目前几乎仍然是空白。南京大学量子计算和量子信息研究组在学习前人工作的基础上已于2006年6月设计并在经典计算机上模拟实现了一种基于Java语言的命令式量子程序设计语言NDQJava,该工作的相关文献业已发表在相应学术期刊。然而,量子程序设计语言的设计和实现途径并不仅仅限于命令式一种,与之对应的函数式(又名申述式)程序设计语言亦可被用于作为量子程序设计语言的蓝本。本着探索和发现的目的,本小组又设计并模拟实现了另一种量子程序设计语言NDQFP。   NDQFP基于上世纪70年代John Backus在其图灵奖报告中所阐述之函数式程序设计语言FP,为描述量子计算添加了量子运算的相关成分,同时对经典部分也做了必要的修改。NDQFP语言的处理系统则建立在C++语言处理系统的基础上,首先将NDQFP程序在源程序语言的层次编译到C++程序,加入调用相应量子汇编与解释程序的C++代码后,再由C++语言处理系统编译,从而加完成其模拟实现。处理系统的编译部分由词法分析、语法分析、代码转换三部分组成。为了精确地描述量子计算在逻辑上的流程并与目前已知的物理模型相对应,在NDQFP处理系统的设计和实现过程中定义了量子汇编及机器语言。量子汇编语言作为高级量子程序设计语言和量子器件之间的接口语言,其设计考虑了完备、简明、易用这三方面的因素。另外,为了模拟实现NDQFP处理系统,亦定义了量子机器语言,并且通过解释程序加以解释执行。本文首先简要介绍了NDQFP语言的若干设计及相应考虑,之后着重描述了NDQFP处理系统中汇编及解释程序的设计思想与实现方法,对其中若干关键问题给出了相应图表及源程序片段加以详细阐明。
其他文献
冷冻电镜已经发展为研究蛋白质结构最重要的手段之一,而从电镜图像进行单粒子三维重构是确定三维结构的主要方法。随着相关仪器设备和数据获取手段进步,产生的原始数据量也迅速
随着集成电路制造工艺的进步,嵌入式存储器的集成度不断提高,单位面积上的缺陷数目也日益增加。与此同时,随着嵌入式存储器占芯片面积的比重越来越大,芯片的成品率将主要取决于嵌
随着人们生活方式发生变化,人们的健康问题已经成为现今社会上研究的一个热点的问题。评定一个人的健康指数,要从人们日常生活中得到大量的统计数据,根据这这些统计数据,并结
数据集成技术是企业间和企业内部信息资源交换和共享的关键技术。当企业一个系统的业务活动会影响其它多个系统的业务进程时,数据集成过程中数据在网络间传输的可靠性、实时性
随着全球经济和信息技术的不断发展,越来越多的领域需要可靠的身份鉴别,信息化时代的一大特征就是身份的数字化和隐性化,如何准确鉴定一个人的身份,是信息化时代亟待解决的一个关
学位
本研究结合华南农业大学—中山市农业局合作项目“中山市土壤重金属污染预警系统”,探讨中山市土壤重金属含量的空间分布分析和污染评价。土壤重金属污染不仅破坏生态系统的平
当前计算机技术所应用到的很多领域的数据都具有高维的特点,如计算机视觉与图像处理、信息检索的文本分析、数据挖掘和生物特征识别等。从高维观测数据中发掘其中潜在的有意义
学位
Services Oriented Architecture(SOA)is all architectural style which allowsinteraction of diverse applications regardless of their platform,implementationlanguage
对企业电话系统来说,IP-PBX不仅实现了语音、视频和数据的融合,还有一个非常重要的意义在于它能实现对电话系统的监控和管理。当前,在工业企业、交通运输、公安消防和军事机
对语义的获取是自然语言处理领域的一个重要议题,作为一种重要的语义分析技术,语义角色标注的目标在于分析给定句子的论旨结构,亦即识别出和特定动词搭配的论元并对其进行语义分