中国电子科学研究院学报

量子信息技术专题

  • 基于变分量子算法的简化版DES密码攻击

    范珈诚;廉熙哲;秦素娟;高飞;

    变分量子算法是有望在近期量子计算设备上实现的算法,因此,评估变分量子算法对现行密码算法的攻击能力是密码学领域非常关注的问题。本文聚焦于变分量子算法对简化版DES(SDES)的攻击性能并探索对末态测量得到正确密钥概率更高的攻击方案,首先,探究了不同哈密顿量设计、不同Ansatz选择对密钥正确率的影响,发现迭代次数最少的哈密顿量得到正确密钥的概率并不是最高,说明迭代次数与成功率之间需要有所权衡;随后,给出叠加攻击与求和攻击两种利用多组明密对攻击SDES密码的方案,并用两组明密对的攻击为例进行了数值实验。实验结果表明,叠加攻击方案得到正确密钥的概率并不高;而求和攻击方案得到正确密钥的概率显著提高;最后,将多组明密对的攻击留作开放问题以待研究。

    2025年04期 v.20;No.151 331-336页 [查看摘要][在线阅读][下载 1136K]
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  • 离子光钟研究进展

    赵文博;戴少阳;房芳;

    时间单位秒作为国际单位制七个基本量之一,不仅是时间计量的基础,也是复现不确定度指标最高的基本单位,其精准度直接关系到众多科学领域的发展和技术应用。随着科学技术的飞速发展,以光钟为代表的新一代原子钟的精度已经取得巨大突破,其不确定度已达到10~(-19)量级,比直接复现秒定义的铯原子喷泉钟提升了2个数量级。光钟的出现,不仅推动了时间频率计量的进步,也为基础物理研究和精密测量提供了强大的工具。文中重点回顾了离子光钟的发展历程,简要介绍了离子光钟的基本原理,包括离子囚禁技术、量子参考体系选择和超稳激光系统构建,分析了离子光钟的研究历程及现状,展望了未来发展前景。

    2025年04期 v.20;No.151 337-346页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K]
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  • 超导量子比特大规模集成光链路的研究进展与挑战

    张祥;丁文婕;王芮宇;徐骏;李鹏;吴枫;

    随着量子计算进入百比特时代,其高效操控与读出技术是实现大规模量子处理器的关键。传统微波同轴方案因热负载高、布线密度低难以支撑千比特级系统扩展。光纤集成的高密度信号总线技术通过光量子-微波转换机制,实现热负载降低两个量级左右、布线密度提升两个量级左右,并具备天然的电磁隔离能力。文中系统综述了超导量子芯片光链路的基础物理机制、技术实现路径、面临的挑战与未来发展方向,为可扩展量子计算架构设计提供参考。

    2025年04期 v.20;No.151 347-356+367页 [查看摘要][在线阅读][下载 2147K]
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  • 量子计算云平台通用架构及功能设计

    黄智国;王渝斐;汤剑;金蓄;李明悦;张增斌;叶中强;栾添;王维;

    随着量子计算软件系统、硬件单元与集成技术快速发展,量子计算云平台逐步成为推动硬件技术发展、驱动软件算法创新的重要载体。但目前量子计算云平台在后端承载量子算力多样性、软件框架完备性、商业化运营模式等诸多环节有待提升。针对此类问题,本文聚焦量子计算云平台领域,提出适配多技术路线量子计算机的算力接入方案,支持多元底座算力的一体化管理和调度;设计实现功能丰富的量子软件工具链和量子模拟器,形成完备量子软件技术体系支撑云上量子算法程序开发和模拟;面向量子-经典融合计算场景的提供量电融合计算系统,支持量子算力与经典电子算力高效协同互补。本文研究解决当前量子计算算法设计、应用探索及用户服务中面临的量子算力资源分散、管理调度复杂以及异构计算架构协同优化不足等核心问题,实现科研机构、企业及个人用户对量子计算算力资源及量子计算云服务的需求。

    2025年04期 v.20;No.151 357-367页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K]
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  • 超导量子多层介质芯片中的读取腔的快速解析方法

    王乔;吴永政;郭科选;季阳;

    在超导量子芯片中,多个超导量子比特的读取腔通过耦合传输线耦合到同一条读取馈线上。对超导量子比特的读取腔的分析常常采用电磁仿真软件进行仿真,但很耗内存和时间,当读取腔的数量庞大时,将会给设计带来负担。并且采用不同的电磁仿真软件和不同的仿真方法仿出来的耦合Q值相差很大。解析的求解方法既能缩短求解时间,又能对各种仿真软件的仿真结果进行检验。本文提出了一套适用于多层介质的超导读取腔的解析方法。首先,提出一种保角变换求解多层介质的共面波导(Coplanar Waveguide, CPW)耦合线,并与2D电磁仿真结果进行对比,结果吻合;然后,提出一种适用于多层介质的读取腔的分析方法;最后,提出了读取腔S参数的计算方法。并将这套分析方法应用于超导量子倒装芯片中的超导读取腔,并与3D电磁仿真结果进行对比,结果吻合。

    2025年04期 v.20;No.151 368-374页 [查看摘要][在线阅读][下载 1393K]
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综述

  • 近年来机载预警雷达技术的新发展

    甄军义;曹宇;

    机载预警雷达是预警机的核心传感器。近年来,为更好地适应复杂环境和多样化的安装平台,并在作战体系中发挥更多作用,其技术形态在系统架构、工作波段和天线形态等方面发生了重大变化。一是为有效利用系统资源,变革了系统集成架构,有效提升了对知识的利用水平;二是更加重视多个频段的使用,以解决大威力与高精度之间的矛盾,同时引入更高频段来解决搜索问题,提供监视的崭新手段;三是天线形态经历了从抛物面到相控阵再到端射相控阵的发展,在保持低的气动剖面的同时,支撑实现了大的孔径和远的探测威力。

    2025年04期 v.20;No.151 375-381页 [查看摘要][在线阅读][下载 1370K]
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工程应用

  • 一种机动分布式复杂系统时间同步架构及其精度分析

    王振岭;陶海红;王正勇;

    面对抢险救灾、区域应急保障以及军事应用等复杂场景,时间同步处理面临覆盖区域、设备适用性以及时间同步精度适配等诸多问题,单一的时间同步手段难以满足综合应用需求。文中提出的面向机动分布式复杂系统提出了一种“两级三层”时间同步架构,并对系统拓扑结构和多节点时间同步精度模型进行了分析及构建,可实现多重技术手段的综合运用。通过可实现精度的分析,说明该时间同步架构基于不同节点的基本条件,可以同时提供纳秒级核心服务和微秒级基本服务,满足百公里覆盖范围的空地协同、应急通信服务保障需求,并具备向更高精度的空基导航增强服务应用扩展能力。

    2025年04期 v.20;No.151 382-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 1153K]
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  • 地空短波通信最佳频率可用时间研究

    曹红艳;王世凯;田德元;郭文玲;王俊江;

    为了地空短波通信最佳工作频率管理,考虑飞机抵近飞行和远离飞行两种状态,以青岛作为地面通信站为例,利用ITU短波场强预测模型及新版亚大电离层模型预估地空短波通信频率的方法,给出了地空短波通信最佳频率可持续时间的分布曲线,以及最小可持续时间分布、可持续时间大于15 min的概率等结果.研究发现,在飞行速度为1 000 km/h时,距离近时可持续时间最小,距离远时可持续时间最大;飞机抵近的情况下,最小可持续时间都在16 min以上,在远离的情况下,存在最小可持续时间小于15 min的情形;通常可持续时间大于15 min的概率在89%以上,可持续时间最小情形发生在凌晨附近。

    2025年04期 v.20;No.151 387-392页 [查看摘要][在线阅读][下载 1315K]
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  • 需求工程在信息系统工程数据需求分析中的应用

    翟曌君;

    随着信息系统工程的复杂性和数据依赖性日益增强,传统需求工程在数据需求分析中的局限性逐渐显现。本文基于需求工程理论,分析其在功能需求分析中的优势与数据需求分析中的不足,提出一种融合数据建模与需求工程的改进框架,并通过某型特种飞机领域机载系统设计中的告警提示场景,绘制了强化数据需求后的SysML需求图,验证了可行性。

    2025年04期 v.20;No.151 393-398页 [查看摘要][在线阅读][下载 1345K]
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  • 辐射源探测仪显控终端关键技术研究与实现

    任骞;李维;董沁宇;

    针对传统辐射源探测仪显控终端便携性不足、集成程度低、难以适应单兵情报侦查等突出问题,文中提出了一种集中式显控终端软件架构,将传感器接入、网络通信、消息分发处理与显示等服务整合到单个终端上。为提升单终端处理效率,兼顾网络扩展性和通信安全性,采取了双缓冲区交换和区域渲染技术来提高地图渲染和实时更新帧率,使用传感器接入校验、AES加密、MD5消息校验增强通信安全,支持异源网络硬件无感适配和多源传感器注册接入确保接口扩展性,基于MQTT中间件和优先级缓存队列改善消息分发和处理性能。通过对比多辐射源场景下与传统终端处理显示能力,结果表明文中所提架构在平均处理耗时和显示帧率等指标上略有优势,但在便携性、扩展性及安全性上具有明显优势,可推广应用于单兵作战其他领域。

    2025年04期 v.20;No.151 399-409+453页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K]
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  • 基于融合查询去噪的细粒度文档布局分析方法

    杨波;李成华;陈亚当;

    大模型预训练需要高质量的文本和对话语料,其中,书籍、刊物等文档资料一般都是经过锤炼和校订的,是高质量语料的典范。但是,对话语料的生成需要文档处理及分析的粒度较细,才能充分挖掘其中蕴含的海量知识,因此,本文专注于细粒度的文档布局分析方法。文档布局分析方法的核心是文档目标(比如,文本、图、表等)检测。目前基于Transformer架构的通用目标检测模型性能最高。但是,这类模型直接迁移到文档数据集上存在一个问题:他们独立地关注待局部检测目标且粗糙地计算目标之间的关联性,没有显示建模文档目标之间的强规律性和关联性,这会导致输出的检测结果中出现明显的误判和多个重叠框。为了解决这个挑战,文中将文档目标的空间位置和标签语义融合到DETR模型的查询去噪训练过程,以此来建模文档目标之间复杂的依赖关系,并提出一种细粒度的文档目标检测模型FQD-DETR,此模型适用于所有基于Transformer架构的通用目标检测模型。此外,本文设计了适用于文档目标检测的后处理操作Doc-NMS以提高检测结果的可用性,并且首次提出了适用于中文细粒度文档布局分析的FGDoc数据集。实验方面,文中选择当前在COCO数据集上表现最优的Co-DETR作为基线模型。本文模型在公开数据集M6Doc和自建数据集FGDoc上都表现优异,在M6Doc数据集上目标检测mAP提升到67.6%(+0.9%),在自建数据集FGDoc上细粒度目标检测mAP达到85.0%(+2.2%)。

    2025年04期 v.20;No.151 410-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 2053K]
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  • 融合多阶段特征的真实图像去噪算法

    李晨;陈靖宇;司亚中;李红旭;

    为了解决传统的卷积神经网络在处理真实噪声时存在特征表征能力受限、信息丢失和混淆等问题,提出了一种融合多阶段特征的真实图像去噪算法。该网络通过引入多阶段特征提取和融合的策略,将图像去噪任务分解为多个阶段进行处理,从而更好地平衡全局信息与局部信息之间的关系,提高了网络对于细节信息的捕获和利用能力;通过编码器-解码器结构学习丰富的上下文信息,并与保留局部信息的非线性无激活块相结合;每个阶段都专注于提取不同层次和尺度的特征,并通过跨阶段特征融合模块将各阶段的特征信息进行有效整合,避免信息的丢失。实验结果表明,提出的算法在智能手机图像去噪数据集(Smartphone Image Denoising Dataset, SIDD)和达姆施塔特噪声数据集(Darmstadt Noise Dataset, DND)上的平均峰值信噪比值(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)分别达到了39.85 dB和39.97 dB,能够有效地去除图像中的真实噪声。

    2025年04期 v.20;No.151 420-428页 [查看摘要][在线阅读][下载 1870K]
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  • 典型反无人机系统目标分配建模方法研究

    单秦;梁延峰;张博;王欣九;

    当前,无人机/蜂群走向实战并呈现多样化作战样式。分布式侦察、灵巧干扰、通道阻塞、诱敌消耗、大规模持续攻击等新型作战样式不断涌现。未来战场将面临更灵活、多样、丰富的无人机/蜂群攻击样式,尤其是大规模持续攻击对反无人机系统打击目标分配的要求更高、难度更大。本文提出一种典型反无人机系统抗击无人机蜂群的目标分配模型,该模型引入了威胁度指标、实际打击资源分配区域,以及对目标无人机连续打击的时间限制,优化了最终的目标函数,建立了完善的反无人机系统抗击无人机蜂群的目标分配评估的指标体系。以毁伤概率为优化目标,通过对多目标分配的实例分析,验证了该模型的合理性。实例验证表明该模型可为典型反无人机系统高效抗击无人机蜂群提供有效的决策依据。

    2025年04期 v.20;No.151 429-435页 [查看摘要][在线阅读][下载 1028K]
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  • 面向大尺寸小目标图像融合的网格重叠拓印方法

    张恒;刘睿;李沂蔚;曹秋生;云美厚;

    针对大尺寸小目标图像融合时存在图像尺寸影响网络输入、网络深层特征提取能力不足遗漏重要特征、未考虑小目标完整性,从而导致融合质量不佳的问题,提出一种基于网格重叠拓印的大尺寸小目标图像融合方法。首先,以源图像中小目标尺寸与方位选择合适密度的网格对图像网格化,并以重叠的方式拓印网格内图像,生成拓印图像;然后,基于双路径残差密集块使用拓印图像代替源图像进行融合处理,生成一系列拓印融合图像;最后,使用基于Alpha融合的无缝拼接方法从拓印融合图像中恢复完整融合图像。基于现有7种常用图像融合方法在DroneVehicle扩大数据集中进行图像融合实验。结果显示,本文方法在互信息(MI)、结构相似性指数(SSIM)两项指标比对比方法最优结果领先0.907和0.425,且其目标检测平均精度均值达0.989。表明本文方法对小目标区域特征保留能力更强。该方法可以增强大尺寸小目标图像融合质量,是一种十分有效的图像融合方法。

    2025年04期 v.20;No.151 436-444页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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  • 一种奥氏体锅炉管内氧化皮堵塞量磁性无损检测技术研究

    隋涛;李昀恒;焦权明;张双楠;

    针对奥氏体锅炉管内氧化皮堵塞量受到管道本身弱磁性的影响无法定量检测的问题,文中提出了一种双磁源结构的氧化皮堵塞量磁性无损检测方法,首先,通过两个永磁铁释放的静磁场,使锅炉管内的氧化皮受到均匀的磁化作用;然后,通过待检区域内磁通密度差的和值和百分比的关系来判断管道内的堵塞量,采用有限元仿真技术,针对不同的氧化皮堵塞面积百分比建立仿真模型建立了磁通密度值与堵塞量百分比的对应关系模型;最后,通过实验验证仿真结果的正确性,进而拟合出检测信号值与氧化皮堵塞面积比之间的对应曲线。结果表明,本文提出的双磁源检测结构受管壁磁性的影响较小,试样标定实验测得氧化皮堵塞面积比的绝对误差值小于5.2%,现场管实验测得的绝对误差值小于5.8%,可实现对弱铁磁性锅炉管内氧化皮堵塞量的量化磁性无损检测。

    2025年04期 v.20;No.151 445-453页 [查看摘要][在线阅读][下载 2275K]
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  • 《中国电子科学研究院学报》投稿须知

    <正>《中国电子科学研究院学报》(以下简称《学报》)是由中国电子科技集团公司电子科学研究院主办的综合性学术期刊,于2006年创刊,并由前全国人大常委会委员长吴邦国同志亲自题写刊名。《学报》为双月刊;国际刊号:ISSN 1673-5692;国内刊号:CN11-5401/TN。《学报》坚持“注重研究成果,提升学术水平”的办刊宗旨,聚焦具有前沿性、创新性的电子信息基础理论研究成果;先进电子信息系统的顶层设计和综合集成技术研究与应用;系统整机装备和功能部件组件设计与开发研究;先进的测试评估和检验检测技术;电子技术发展趋势综述与展望等领域。为国内电子行业的专家、学者及研究人员提供了一个广阔的学术交流平台。

    2025年04期 v.20;No.151 454页 [查看摘要][在线阅读][下载 532K]
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