Linear scaling quantum theories are reviewed especially focusing on the method adopted in GAMESS. The three key translation equations of the fast multipole method (FMM) are deduced from the general polypolar expansions given earlier by Steinborn and Ruedenberg. Simplifications are introduced for the rotation-based FMM that lead to a very compact FMM formalism. The OPS (optimum parameter searching) procedure, a stable and efficient way of obtaining the optimum set of FMM parameters, is established with complete control over the tolerable error ε. In addition, a new parallel FMM algorithm, requiring virtually no inter-node communication, is suggested which is suitable for the parallel construction of Fock matrices in electronic structure calculations.
We present an improved transfer matrix algorithm which can be used in solving general n-band effective-mass $Schr{\ddot{o}}dinger$ equation for quantum well structures with arbitrary shaped potential profiles(where n specifies the number of bands explicitly included in the effective-mass equation). In the proposed algorithm, specific formulas are presented for the three-band (the conduction band and the two heavy- and light-hole bands) and two-band (the heavy- and light-hole bands) effective-mass eigensystems. Advantages of the present method can be taken in its simple and unified treatment for general $n{\times}n$ matrix envelope-function equations, which requires relatively smaller computation efforts as compared with existing methods of similar kind. As an illustration of application of the method, numerical computations are performed for a single GaAs/AlGaAs quantum well using both the two-band and three-band formulas. The results are compared with those obtained by the conventional variational procedure to assess the validity of the method.
Quantum-Inspired Evolutionary Algorithm(QEA)은 알고리즘 자체에 충분한 data-level parallelism이 내재되어 있어 GPU를 이용한 가속에 용이하다. 그러나 효과적인 실행시간의 단축을 위해서는 CPU와 GPU에의 적절한 task-mapping이 필요하다. 이때 단순히 함수 자체의 병렬성만을 고려하는 것이 아니라 CPU와 GPU간의 데이터 전송도 고려하여 task-mapping을 할 필요가 있다. 또한 추가적인 성능향상을 위하여 zero-copy host memory와 적절한 execution configuration의 사용, 그리고 memory coalescing 등을 이용할 수 있다. 그 결과 30,000개의 item수를 가진 0-1 knapsack problem에 대한 QEA의 수행을 multi-threading CPU에 비해 평균 3.69배 빠르게 할 수 있었다.
Recently, the numerous authentication and key distribution protocol for NFC payment environment have been proposed using public key cryptosystems. However, these protocol are vulnerable to quantum computing attack because quantum computing can solve factoring and discrete logarithm problem effectively using Grover and Shor's algorithm. For these reason, the secure authentication and key distribution have become a very important security issue in order to prevent quantum computing attacks. Therefore, to ensure user's payment information and privacy, we propose a secure quantum resistant authentication and key distribution protocol for NFC payment environments.
Joung, Hodoug;Ahn, Il-Ho;Yang, Woochul;Kim, Deuk Young
Electronic Materials Letters
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제14권6호
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pp.774-783
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2018
Full maximum-entropy mobility-spectrum analysis (FMEMSA) is the best algorithm among mobility spectrum analyses by which we can obtain a set of partial-conductivities associated with mobility values (mobility spectrum) by analyzing magnetic-field-dependent conductivity-tensors. However, it is restricted to a direct band-gap semiconductor and should be modified for materials with other band structures. We developed the modified version of FMEMSA which is appropriate for a material with a single anisotropic valley, or an indirect-band-gap semiconductor quantum-well with a single non-degenerate conduction-band valley e.g., (110)-oriented AlAs quantum wells with a single anisotropic valley. To demonstrate the reliability of the modified version, we applied it to several sets of synthetic measurement datasets. The results demonstrated that, unlike existing FMEMSA, the modified version could produce accurate mobility spectra of materials with a single anisotropic valley.
비밀통신의 발전은 아날로그 통신에서 디지털 통신으로 진보해 왔다. 디지털통신상의 비밀통신은 one-time pad의 안전성을 승계하여 주로 설계 되어 왔다. One-time pad의 안전성은 상호 보관하는 비밀키의 안전성에 기인하고 비밀키의 교환에 의한 상호 동기화가 가장 중요한 요소이다. 본 논문에서는 quantum cryptography system 중 BB84 알고리즘의 수학적 안전도를 살펴보고 이를 이용하여 양자 키 전송을 시행한다. 생성된 키는 개인의 각 단말에서 AES의 64번 라운드를 시행한 ciphertext을 상호 교환하는 One-time Pad 형 알고리즘을 제안한다.
다중 프로세서 환경에서 경성 실시간 태스크 집합의 스케줄링 문제를 해결하는 Pfair 스케줄링 알고리즘은 고정된 퀀텀 크기를 기반으로 한다. 최근 mode change 환경에서 최대 퀀텀 크기를 동적으로 결정하는 방법이 제안되었는데, 이 방법에서는 태스크들의 주기가 감소되는 경우만을 다루고 있다. 본 논문에서는 태스크들의 주기가 증가되는 경우까지도 고려하여 최대 퀀텀 크기를 동적으로 결정하는 개선된 방법을 제안하였고 모의실험에서 이를 구현하여 효율성을 입증하였다.
Background: A gamma energy identifying algorithm using spectral decomposition combined with smoothing method was suggested to confirm the existence of the artificial radio isotopes. The algorithm is composed by original pattern recognition method and smoothing method to enhance the performance to identify gamma energy of radiation sensors that have low energy resolution. Materials and Methods: The gamma energy identifying algorithm for the compact radiation sensor is a three-step of refinement process. Firstly, the magnitude set is calculated by the original spectral decomposition. Secondly, the magnitude of modeling error in the magnitude set is reduced by the smoothing method. Thirdly, the expected gamma energy is finally decided based on the enhanced magnitude set as a result of the spectral decomposition with the smoothing method. The algorithm was optimized for the designed radiation sensor composed of a CsI (Tl) scintillator and a silicon pin diode. Results and Discussion: The two performance parameters used to estimate the algorithm are the accuracy of expected gamma energy and the number of repeated calculations. The original gamma energy was accurately identified with the single energy of gamma radiation by adapting this modeling error reduction method. Also the average error decreased by half with the multi energies of gamma radiation in comparison to the original spectral decomposition. In addition, the number of repeated calculations also decreased by half even in low fluence conditions under $10^4$ ($/0.09cm^2$ of the scintillator surface). Conclusion: Through the development of this algorithm, we have confirmed the possibility of developing a product that can identify artificial radionuclides nearby using inexpensive radiation sensors that are easy to use by the public. Therefore, it can contribute to reduce the anxiety of the public exposure by determining the presence of artificial radionuclides in the vicinity.
A new class of quantum low-density parity-check (LDPC) codes whose parity-check matrices are dual-containing matrices constructed based on lines of Euclidean geometries (EGs) is presented. The parity-check matrices of our quantum codes contain one and only one 4-cycle in every two rows and have better distance properties. However, the classical parity-check matrix constructed from EGs does not satisfy the condition of dual-containing. In some parameter conditions, parts of the rows in the matrix maybe have not any nonzero element in common. Notably, we propose four families of fascinating structure according to changes in all the parameters, and the parity-check matrices are adopted to satisfy the requirement of dual-containing. Series of matrix properties are proved. Construction methods of the parity-check matrices with dual-containing property are given. The simulation results show that the quantum LDPC codes constructed by this method perform very well over the depolarizing channel when decoded with iterative decoding based on the sum-product algorithm. Also, the quantum codes constructed in this paper outperform other quantum codes based on EGs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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