量子计算机编程：从入门到实践

177

第 11章

量子超采样

从基于像素的冒险游戏到逼真的电影效果，计算机图形学一直处于创新前沿。

量子图像处

理

（

quantum image processing

，

QIP

）采用

QPU

来增强图像处理能力。尽管还处于非常早

期的阶段，但

QIP

技术已经出现了一些令人兴奋的用例。这些用例展现了

QPU

如何影响

计算机图形学领域。

11.1

　

QPU

能为计算机图形学做什么

本章将探讨一个特殊的

QIP

用例——

量子超采样

（

quantum supersampling

，

QSS

）。如图

11-1

所示，

QSS

利用

QPU

对计算机图形学中的超采样任务进行了有趣的改进。超采样是

一种传统的计算机图形学技术，它通过对像素进行选择性采样，将计算机以高分辨率生成

的图像压缩为低分辨率图像。在根据计算机生成的图像生成可用输出图形的过程中，超采

样是重要的一步。

QSS

最初是作为使用

QPU

加速

超采样的一种方法而开发的，不过以这个目标来衡量，它

失败了。然而，对结果的数值分析揭示了一些有趣的事情。虽然

QSS

的最终图像质量（以

像素误差衡量）与现有的传统方法差不多，但输出图像具有不同的优点。

图

11-1

显示，传统采样图像和

QSS

采样图像中的平均像素噪声

1

大致相同，但噪声的特征

非常不同。在传统采样图像中，每个像素点都有一些噪声。在

QSS

采样图像中，一些像素

的噪声很大（黑白斑点），而其他像素则是完美的。

注

1

：

像素噪声是指采样结果和理想结果之间的差异。