基于IBM Q的量子算法编程与实现开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着计算科学的快速发展，经典计算在处理复杂问题时逐渐显现出瓶颈。

量子计算作为一种基于量子力学原理的新型计算模式，近年来受到广泛关注，被认为是突破经典计算极限、解决特定类型问题的新兴技术。

本选题聚焦于ibmq量子计算平台，旨在探究量子算法的设计、实现与优化策略。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，量子计算领域发展迅速，国内外学者在量子算法的设计、实现和应用方面取得了许多突破性进展。

1. 国内研究现状

国内在量子计算领域的研究起步较晚，但发展迅速。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

主要内容：1.深入研究量子计算基础理论，包括量子比特、量子门、量子线路模型、量子算法复杂度分析等，为量子算法的设计和实现奠定理论基础。

2.熟悉ibmq量子计算平台，学习量子程序编写、执行、结果获取与分析等技能，掌握平台提供的量子线路构建与可视化工具。

3.基于ibmq平台，编程实现量子隐形传态、grover搜索、shor分解、量子傅里叶变换等典型量子算法，并对算法进行详细的分析和解释。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论研究和实验研究相结合的方法，具体步骤如下：1.文献调研阶段:深入研究量子计算、量子算法、ibmq平台等相关领域的文献资料，了解国内外研究现状、发展趋势和最新成果，为本研究提供理论基础和参考依据。

2.平台学习阶段:熟悉ibmq平台的操作环境和编程方法，学习使用qiskit等量子计算软件开发工具，为量子算法的编程实现做好准备。

3.算法实现阶段:基于ibmq平台，使用qiskit编程实现量子隐形传态、grover搜索、shor分解、量子傅里叶变换等典型量子算法，并进行仿真实验，验证算法的正确性和有效性。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：1.从实践角度出发，深入研究ibmq平台上的量子算法编程与实现:不同于传统的理论研究，本研究将重点关注量子算法在实际平台上的实现过程，并针对平台的特点进行算法优化，以提高算法的效率和鲁棒性。

2.结合量子算法优化方法，探索mitigationibmq平台噪声影响的策略:针对ibmq平台量子噪声的特性，研究相应的mitigation策略，以提高量子算法在实际平台上的性能。

3.探索典型量子算法在特定应用领域的优势和局限性:针对量子化学模拟、组合优化问题、机器学习等具体应用场景，分析典型量子算法的优势和局限性，为量子算法的实际应用提供参考。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.李晓瑜,段润泽,郭光灿,等.量子计算研究综述[j].中国科学:信息科学,2021,51(01):1-28.

2.杜江峰,彭新华,陈理想.量子计算研究的进展与展望[j].中国科学院院刊,2021,36(07):740-751.

3.孙晓明,金贤敏.量子计算优越性实验及展望[j].中国科学:信息科学,2021,51(11):1959-1973.