Abstract:
دور از انتظار نیست که با افزایش روز افزون حجم اطلاعات و دادههای پردازشی، محاسبات کلاسیک به سبب محدودیتهایی همچون افزایش شدید بار محاسباتی و پیچیدگی زمانی، و همچنین عدم توانایی یا مقرون به صرف نبودن اجرای برخی الگوریتمها و پردازشها، به انتهای راه خود برسد. در دهههای اخیر محاسبات کوانتومی بهعنوان یکی از فناوریهای نویدبخش جدید برای غلبه بر محدودیتهای محاسبات کلاسیک پیشنهاد شده است و نسل جدیدی از کامپیوترها و شبکههای ارتباطی بر مبنای آن در حال شکلگیری است. پردازش سیگنالهای دیجیتال یکی از شاخههایی است که سعی در استفاده از تواناییهای محاسبات کوانتومی داشته است و در این راستا تاکنون روشهای انگشتشماری جهت نمایش سیگنالهای صوتی به فرم کوانتومی ارائه شده است. این روشها یا توانایی نمایش دقیق یک سیگنال دیجیتال به فرم کوانتومی را ندارند و یا اینکه قابلیت استفاده برای انواع سیگنالهای صوتی تککاناله یا چندکاناله را دارا نمیباشند. بنابراین، در این خصوص نیاز به یک روش نمایش جامع و دقیق احساس میشد که بر این اساس در این مقاله، نمایش کوانتومی جامع سیگنالهای دیجیتال (CQRDS) پیشنهاد شده است، که قابلیت نمایش دقیق هر سیگنال صوتی دیجیتال به فرم کوانتومی معادل را دارد و برای انواع سیگنالهای صوتی تک کاناله و یا چندکاناله قابل استفاده میباشد. نمایش پیشنهادی از سه دنباله کوانتومی درهمتنیده، شامل یک دنباله اعشاری مکمل دو برای ذخیره دامنه نمونهها، و دو دنباله کوانتومی صحیح، جهت ذخیره اطلاعات کانال و زمان نمونهها استفاده میکند. در این مقاله نحوه نمایش، آمادهسازی، بازیابی و فشردهسازی سیگنالهای صوتی کوانتومی با روش پیشنهادی تشریح شده است. همچنین مقایسه دقیقی بین قابلیتها و ویژگیهای روش پیشنهادی با روشهای موجود ارائه شده است که این مقایسه بیانگر جامع بودن روش پیشنهادی نسبت به روشهای موجود میباشد.
Consequences such as increasing computational load, increasing time complexity, inability or inefficiency to implement some algorithms and processes, along with the increasing volume of information and data, bring about almost an end to classical calculations. In recent decades, quantum computing has emerged as one of the promising new technologies to overcome the limitations of classical computing, and a new generation of computers and communication networks is being formed based on it. Digital signal processing is one of the areas that has tried to use the capabilities of quantum computing. In this regard, there are a few methods for representing audio signals in quantum form, which are either unable to display accurately a digital signal in quantum form or can't be used for single-channel or multi-channel audio signals. Therefore, a comprehensive and precise method is needed. Accordingly, in this paper, a comprehensive quantum representation of digital signals (CQRDS) is proposed, which can accurately display each digital audio signal in the quantum form. Besides, it can be used to represent a variety of single-channel or multi-channel audio signals. The proposed representation uses three entangled qubit sequences, including a 2's complement fractional sequence, to store the amplitude of the samples, and two quantum sequences in true form to store the channel information and the time information of the samples. Representation, preparation, retrieval, and compression of quantum audio signals are described by the proposed method of this paper. Also, a precise comparison between the capabilities and features of the proposed method with that of the existing methods is presented, indicating its comprehensiveness.