ارائه یک روش جدید و جامع برای نمایش کوانتومی سیگنال های صوتی دیجیتال

دور از انتظار نیست که با افزایش روز افزون حجم اطلاعات و داده های پردازشی، محاسبات کلاسیک به سبب محدودیت هایی همچون افزایش شدید بار محاسباتی و پیچیدگی زمانی، و همچنین عدم توانایی یا مقرون به صرف نبودن اجرای برخی الگوریتم ها و پردازش ها، به انتهای راه خود برسد. در دهه های اخیر محاسبات کوانتومی به‌عنوان یکی از فناوری های نویدبخش جدید برای غلبه بر محدودیت های محاسبات کلاسیک پیشنهاد شده است و نسل جدیدی از کامپیوترها و شبکه های ارتباطی بر مبنای آن در حال شکل گیری است. پردازش سیگنال های دیجیتال یکی از شاخه هایی است که سعی در استفاده از توانایی های محاسبات کوانتومی داشته است و در این راستا تاکنون روش های انگشت‌شماری جهت نمایش سیگنال های صوتی به فرم کوانتومی ارائه شده است. این روش ها یا توانایی نمایش دقیق یک سیگنال دیجیتال به فرم کوانتومی را ندارند و یا اینکه قابلیت استفاده برای انواع سیگنال های صوتی تک کاناله یا چندکاناله را دارا نمی‌باشند. بنابراین، در این خصوص نیاز به یک روش نمایش جامع و دقیق احساس می شد که بر این اساس در این مقاله، نمایش کوانتومی جامع سیگنال های دیجیتال (cqrds) پیشنهاد شده است، که قابلیت نمایش دقیق هر سیگنال صوتی دیجیتال به فرم کوانتومی معادل را دارد و برای انواع سیگنال های صوتی تک کاناله و یا چندکاناله قابل استفاده می باشد. نمایش پیشنهادی از سه دنباله کوانتومی درهم تنیده، شامل یک دنباله اعشاری مکمل دو برای ذخیره دامنه نمونه ها، و دو دنباله کوانتومی صحیح، جهت ذخیره اطلاعات کانال و زمان نمونه ها استفاده می کند. در این مقاله نحوه نمایش، آماده‌سازی، بازیابی و فشرده سازی سیگنال های صوتی کوانتومی با روش پیشنهادی تشریح شده است. همچنین مقایسه دقیقی بین قابلیت ها و ویژگی های روش پیشنهادی با روش‌های موجود ارائه شده است که این مقایسه بیانگر جامع بودن روش پیشنهادی نسبت به روش های موجود می باشد.

Proposing a New and Comprehensive Method for Quantum Representation of Digital Audio Signals

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 singlechannel or multichannel 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     singlechannel or multichannel 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.