一种基于量子计算的大数据处理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于量子计算的大数据处理系统，公开了一种基于量子计算的大数据智能处理系统。包括处理器、经典计算机和量子计算机，处理器根据待处理问题的数据精度要求判断并选择由经典计算机解决还是由量子计算机解决。本系统在大数据处理中，能够解决经典计算机处理时需求资源多或者难以解决的问题。同时对于一些待处理问题在数据量相对较小、时效要求较低、精度要求不高的情况下，本系统可以基于精度判断并将对应精度要求不高的问题使用传统计算机来处理，节约了能耗、延长了设备的使用寿命，降低了系统的使用成本。

A Large Data Processing System Based on Quantum Computing

The utility model relates to a large data processing system based on quantum computing, and discloses an intelligent large data processing system based on quantum computing. It includes processors, classical computers and quantum computers. Processors judge and choose whether to be solved by classical computers or by quantum computers according to the data accuracy requirements of the problems to be processed. In the large data processing, this system can solve the problem that the classical computer processing needs more resources or is difficult to solve. At the same time, in the case of relatively small amount of data, low timeliness requirement and low precision requirement, the system can use traditional computer to deal with the problems with low precision requirement based on accuracy judgment, which saves energy consumption, prolongs the service life of equipment and reduces the cost of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子计算的大数据处理系统
本技术涉及一种基于量子计算的大数据处理系统，属于量子计算领域。
技术介绍
大数据给当今的社会发展带来了无数的机遇，也带来了巨大的挑战。随着数据库越来越庞大，所需要的数据分析算法越来越复杂，加之科学研究和某些商业领域对高精确度的要求，计算资源成为大数据技术发展的一个瓶颈。由于量子系统的独特性质，量子计算具有经典计算不具有的量子超并行计算能力，能够对某些重要的经典算法进行加速。人们发现，除了大数分解算法，量子计算的更多用途是对量子体系的仿真计算和在数据分析领域的应用。近年来，大数据和量子计算开始融合，虽然商业应用的量子计算机尚未建成，量子计算在大数据的应用在理论上已经取得了一些重要的进展。量子计算是应用量子力学原理来进行有效计算的新颖计算模式。基于量子叠加性原理，采用合适量子算法可以加快某些函数的运算速度，如Shor量子并行算法可以将“大数因子分解”这个电子计算机上指数复杂度的难题变成多项复杂度的“易解”问题，从而可攻破现有广泛使用的公钥RSA等体系。所谓“量子信息”是指以量子比特(即两态量子系统)的量子态:|φ>＝α|0>+β|1>，|α|2+|β|2＝1为信息单元的信息，其信息的产生，存储，传输，处理和检测等均要遵从量子力学的规律。显然，现在广泛使用的经典信息(以0或1即比特作为信息单元)是量子信息的一种特例(即α或β为0)。因此量子信息是经典信息的扩展和完善，正如复数是实数的扩展和完善一样。设想有一台由N个存储器构成的计算机，若这台是现在使用的电子计算机，那么计算机只能存储一个数据，即2N个可能数据中的任一个，计算机操作一次只能实现一个数据的变换(处理)。如若是台量子计算机，基于量子力学的叠加原理，N个量子存储器可同时存储2N个数据，数据量随N呈指数增长，同时，量子计算机操作一次可同时对2N个数据实现变换，这种并行处理数据的能力等效于电子计算机要进行2N次操作的效果，或者由2N个CPU构成的(硬件)并行计算机的一次操作效果。从这个例子，我们不难看到量子计算的诱人前景。但是，量子力学的基本原理在对这个新生事物提供巨大优势的同时也为其设置了障碍：虽然，我们可以在N个量子比特上同时对2N个数据进行并行的计算，但是计算结束后，我们不能同时提取这2N个计算结果。我们只能提取一个结果，该结果随机地来自2N个结果中的任意一个，其结果出现的概率由量子的几率幅来决定。也就是说，要想获得计算的结果，就要对计算的末态进行测量，而量子的测量过程相当于将“量子状态”重新打回“经典状态”的过程，这使得我们只能非常有限地获得计算结果的信息。从输出结果的随机性上来说，这有点像经典意义下的概率计算，但是与经典的概率计算所不同的是，量子的几率幅之间可以干涉，而几率幅的模平方对应于结果出现的概率，正是有这样的干涉特性，人们有可能设计出特殊的量子算法，使得想获得的结果以大的概率出现，从而大大提高在求解某些难解问题时的运算速度。但是，量子计算机与经典计算机的应用并不冲突，至少在可预见的未来，量子计算机并不会完全取代经典计算机，在处理一些精度要求不高的问题和数据时，仍然使用量子计算机会导致资源的浪费。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于量子计算的大数据处理系统，用以解决量子计算系统在分析处理大数据时，资源浪费的问题。为实现上述目的，本技术的方案包括：本技术的一种基于量子计算的大数据处理系统，包括如下方案：方案一，包括经典计算机、量子计算机、处理器、输入端口、计算精度输入端口、串线开关；所述输入端口通过串线开关连接所述经典计算机的串口和量子计算机的串口；所述计算精度输入端口连接所述处理器，所述处理器控制连接所述串线开关。方案二，在方案一的基础上，所述串线开关包括连接经典计算机的串线开关、连接量子计算机的串线开关；所述输入端口通过所述连接经典计算机的串线开关连接所述经典计算机的串口，所述输入端还通过所述连接量子计算机的串线开关连接所述量子计算机的串口；所述处理器控制连接所述连接经典计算机的串线开关、连接量子计算机的串线开关。方案三，在方案二的基础上，还包括终端，所述量子计算机和经典计算机连接所述终端。方案四，在方案三的基础上，所述终端为显示器。方案五，在方案一的基础上，所述经典计算串口为DB9串口。方案六，在方案一或方案二或方案三或方案四或方案五的基础上，所述串线开关包括继电器，和与串线线数相同数量的刀闸和触点；所述处理器控制连接所述继电器。本技术的有益效果为：作为运用在大数据分析处理领域的量子计算机系统，其日常面对的待处理的数据，其精度要求往往不像航天军工上那样高，因此，在某些数据量、时效要求、精度要求均不高的情况下，使用技术成熟可靠的传统计算机来处理，对能耗的节约、设备寿命的延长，以及系统使用成本的降低都有很大帮助。本技术的量子计算系统能够实现在经典算法模型基础上进行量子计算，以解决经典计算机算法难于或不能解决的难题。另外，对于一些待处理问题精度要求不高的情况下，本系统可以基于精度判断并将对应精度要求不高的问题使用传统计算机来处理，节约了能耗、延长了设备的使用寿命，降低了系统的使用成本。附图说明图1是实施例1中的一种基于量子计算的大数据处理系统的系统结构图；图2是实施例2中的一种基于量子计算的大数据处理系统的系统结构图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。实施例1如图1所示的一种基于量子计算的大数据处理系统的系统结构图，该基于量子计算的大数据处理系统包括输入端口、串线开关、计算精度输入端口、处理器、经典计算机、量子计算机和显示器。所述输入端口与所述串线开关相连，所述串线开关的两个输出触点分别连接所述经典计算机的DB9串口和量子计算机的串口，其中，量子计算机的串口连接所述串线开关的常闭触点。所述经典计算机和量子计算机的输出端连接所述显示器。所述显示器作为终端显示计算结果，作为其他实施例，所述终端也可以为其他接受所述计算结果的设备。本实施例的一种基于量子计算的大数据处理系统的工作原理为，将待解决问题的计算精度要求通过所述计算精度输入端口输入处理器，并将待解决问题提供给输入端口，处理器判断当对应待解决问题的计算精度要求，当所述计算精度要求小于设定的阈值时，处理器控制继电器吸合所述串线开关的常开触点，待解决问题输入经典计算机，并由经典计算机采用对应的计算模型解决问题，并将所述结果输出到终端；当所述计算精度大于或等于设定的阈值时，所述串线开关不动作，待解决问题输入量子计算机，并由量子计算机采用对应的量子计算模型解决问题，并将所述结果输出到终端。经典计算机，主要内置搜索算法模型，进化算法模型，神经网络模型，退火算法模型，聚类算法模型，蚁群算法模型等经典计算模型，通过接收输入端口传送的任务，进行相应的数据分析和计算，然后把处理的结果传递到终端。量子计算机，主要包括量子搜索模型，量子进化模型，量子人工神经网络模型，量子退火模型，量子聚类模型，量子蚁群模型；量子搜索模型，是以量子力学为基础，结合传统经典搜索计算的原理而设计而成的，主要解决那些精度要求高，数据处理难度大的无序，缺乏可利用的结构信息问题，全局优化问题，非受限的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于量子计算的大数据处理系统，其特征在于，包括经典计算机、量子计算机、处理器、输入端口、计算精度输入端口、串线开关；所述输入端口通过串线开关连接所述经典计算机的串口和量子计算机的串口；所述计算精度输入端口连接所述处理器，所述处理器控制连接所述串线开关。

【技术特征摘要】
1.一种基于量子计算的大数据处理系统，其特征在于，包括经典计算机、量子计算机、处理器、输入端口、计算精度输入端口、串线开关；所述输入端口通过串线开关连接所述经典计算机的串口和量子计算机的串口；所述计算精度输入端口连接所述处理器，所述处理器控制连接所述串线开关。2.根据权利要求1所述的一种基于量子计算的大数据处理系统，其特征在于，所述串线开关包括连接经典计算机的串线开关、连接量子计算机的串线开关；所述输入端口通过所述连接经典计算机的串线开关连接所述经典计算机的串口，所述输入端还通过所述连接量子计算机的串线开关连接所述量子计算机的串口；所述处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨光，郝洋，申京，张筱筠，杨晓朋，王鹏展，马磊，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司信息通信公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：河南,41