CN116758854B - 一种基于物联网的led显示屏控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED控制技术领域，公开了一种基于物联网的LED显示屏控制系统及方法，所述系统包括：LED显示系统、量子计算机和量子物联网通信网络；所述LED显示系统包括多个相同的LED显示屏；每个LED显示屏均加入到量子物联网通信网络中；所述LED显示屏包括：计算部分和通信部分；所述计算部分，配置用于将LED显示屏视为一个矩阵；所述量子计算机，配置用于对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；本发明结合量子信息学和现代显示技术，实现了对LED显示屏的精确控制和同步协调，提供了更高的分辨率、传输准确率和鲁棒性。

Description

一种基于物联网的LED显示屏控制系统及方法
技术领域
本发明涉及LED控制技术领域，特别涉及一种基于物联网的LED显示屏控制系统及方法。
背景技术
在现代社会中，信息传播和展示的需求越来越高，特别是在大型活动、广告牌、展览等场合。在这些场合中，LED显示屏成为了主要的信息展示工具，因为它们能够高亮度、高清晰度地显示图像和文字。然而，传统的LED显示屏控制方法在实现多屏同步、信息传输效率和精确控制方面存在一些局限性。随着物联网和量子计算等新兴技术的不断发展，一项基于物联网的LED显示屏控制系统及方法的发明成为了创新的关键。
传统LED显示屏控制方法通常采用中心控制系统或者分布式控制方式。然而，这些方法在多个显示屏之间实现同步和信息传输时存在一些问题。例如，中心控制系统可能会面临单点故障的风险，一旦中心控制器出现问题，整个显示系统可能失去同步或无法工作。另外，传统分布式控制方式可能需要复杂的网络结构和高带宽的通信方式，以确保各个显示屏之间的信息同步。这在一些特定应用场景下可能变得昂贵和不切实际。
近年来，物联网技术的快速发展为解决多屏同步、高效信息传输等问题提供了新的可能性。物联网通过连接不同设备和系统，实现了智能化的数据传输和协同控制。然而，物联网的应用在一些特定领域中仍然面临一些挑战，如数据安全性、通信稳定性等。此外，物联网的通信方式可能在某些情况下受到限制，例如在高速移动环境中的通信可能不稳定。
量子物联网通信网络是物联网和量子通信的融合，为多设备间的高效即时通信和安全信息共享带来了前所未有的可能性。传统物联网通信在传输效率和数据安全性方面存在一些限制，而量子物联网通信网络通过利用量子特性，克服了传统通信的局限，开创了全新的通信方式。量子物联网通信网络建立在量子纠缠的基础上。量子纠缠是一种奇特的现象，两个或多个粒子之间在某些特定条件下可以产生高度关联，无论它们的距离有多远。这种关联可以被利用来实现即时通信和信息共享，即使在空间距离上存在很大的隔阂。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于物联网的LED显示屏控制系统及方法，结合量子信息学和现代显示技术，实现了对LED显示屏的精确控制和同步协调，提供了更高的分辨率、传输准确率和鲁棒性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于物联网的LED显示屏控制系统，所述系统包括：LED显示系统、量子计算机和量子物联网通信网络；所述LED显示系统包括多个相同的LED显示屏；每个LED显示屏均加入到量子物联网通信网络中；所述LED显示屏包括：计算部分和通信部分；所述计算部分，配置用于将LED显示屏视为一个矩阵，LED显示屏上的每个像素视为矩阵中的一个元素，得到每个LED显示屏的矩阵；针对每个LED显示屏的矩阵Mi，随机生成矩阵中的每个元素值，作为每个LED显示屏的初始状态矩阵；并计算每个初始状态矩阵的矩阵特征值，作为每个LED显示屏的初始状态；所述量子计算机，配置用于对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；将待显示信息转化为量子比特，得到显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与显示量子比特进行差异计算，并基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息；利用量子纠缠的特性，将分布在不同物理位置的LED显示屏通过量子纠缠连接在一起，实现量子信息的即时同步；通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；所述LED显示屏通过通信部分加入到量子物联网通信网络中，在接收量子信息后，所述计算部分，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息，以驱动各个LED显示屏将量子解码后的经典信息转化为LED显示屏幕的电信号，控制LED显示屏的亮度和颜色；通过量子纠缠的特性，实现分布在不同地点的LED显示屏的同步更新，以确保显示一致性；所述量子计算机还将利用量子纠错码，检测和修正发生的量子误差，确保显示准确性。
物联网通信网络充当了连接各个LED显示屏的桥梁。这种网络以量子纠缠的方式连接了分布在不同地点的LED显示屏，实现了即时同步和信息共享。物联网的作用在于建立了一种快速、高效且可靠的通信方式，确保各个显示屏之间的信息同步和一致性。物联网通信网络使得LED显示屏的控制成为一个分布式的过程。不同的显示屏可以通过物联网连接，相互交换信息并更新内容。这种分布式控制能够提高系统的鲁棒性，减少单点故障的影响，并且能够更快地适应变化和更新。物联网通信网络利用了量子纠缠的特性，使得信息传输速度更快。这对于需要实时传输大量数据或快速响应的应用场景非常有益。物联网的能力使得LED显示屏之间的信息传输更加高效，能够满足对实时性的需求。物联网通信网络使得LED显示屏可以实现智能化控制和协同操作。通过量子物联网，显示屏之间能够共享信息、协调显示内容，并且根据不同情境做出相应的响应。这种智能协同能力使得LED显示系统更加智能和灵活。
一种基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，所述方法包括：
步骤1：将分布式LED显示系统中的每个LED显示屏视为一个矩阵，LED显示屏上的每个像素视为矩阵中的一个元素，得到每个LED显示屏的矩阵为：Mi，其中，i为下标，Mi代表第i个LED显示屏的矩阵；
步骤2：针对每个LED显示屏的矩阵Mi，随机生成矩阵中的每个元素值，作为每个LED显示屏的初始状态矩阵；并计算每个初始状态矩阵的矩阵特征值，作为每个LED显示屏的初始状态；
步骤3：在量子计算机中，对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；量子比特能够以叠加态表示多种的显示信息；
步骤4：将每个LED显示屏加入到量子物联网通信网络中，确保在不同的物理位置的LED显示屏之间可以交换和共享量子信息；
步骤5：将待显示信息转化为量子比特，得到显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与显示量子比特进行差异计算，并基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息；由于每个LED显示屏对应的初始量子状态不同，使得编码后的量子信息存在差异，避免了量子间干扰，利用量子纠缠的特性，将分布在不同物理位置的LED显示屏通过量子纠缠连接在一起，实现量子信息的即时同步；
步骤6：通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；LED显示屏接收量子信息后，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息，以驱动各个LED显示屏将量子解码后的经典信息转化为LED显示屏幕的电信号，控制LED显示屏的亮度和颜色；通过量子纠缠的特性，实现分布在不同地点的LED显示屏的同步更新，以确保显示一致性；
步骤7：利用量子纠错码，检测和修正发生的量子误差，确保显示准确性。
进一步的，所述每个LED显示屏的矩阵其中，Mi是一个m×n矩阵，m和n分别代表LED显示屏的行数和列数，Pmni代表第m行和第n列上的像素值；求解以下方程，得到矩阵特征值：
det(Mi-λiI)＝0；
其中：λi是矩阵Mi的特征值；I是一个m×n的单位矩阵；det(·)表示行列式计算。
进一步的，所述步骤3具体包括：使用如下公式，将特征值λ转进行规范化：
其中λmax和λmin分别为设定的特征值的最大值和最小值；使用如下公式，将规范化后的特征值编码为量子比特：
|ψi>为量子比特，|0>,|1>表示量子比特的基态。
进一步的，所述步骤5具体包括：将待显示信息视为一个矩阵V；将矩阵V平均划分为三个部分，分别为x、y和z；再通过如下映射规则，得到其混沌映射矩阵序列：
其中，a,b,c是预设的映射规则参数；然后将映射得到的3个混沌映射矩阵序列和/>分别转化为量子比特，得到3个显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与这3个显示量子比特进行差异计算，得到3个差异计算结果，将差异3个差异计算结果进行加和后，取平均值，得到差异计算的结果，基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息。
进一步的，使用如下公式，通过量子逻辑门进行编码操作：
其中，αk为量子概率幅度；θk为量子相位；ΔD为差异计算的结果；|Δψi>为得到的每个LED显示屏对应的编码后的量子信息。
进一步的，所述不同的物理位置的LED显示屏之间在交换和共享量子信息，执行以下过程：不同的物理位置的LED显示屏，将自己接收到的在t时刻的量子信息|Δψi>(t)经过量子物联网通信网络的纠缠特性，实现量子信息的更新，所述量子信息更新的过程使用如下公式进行表示：
其中，Ij是更新中的量子信息的第j个部分，分别是3通道的量子物联网通信网络的每个通道的纠缠特性；⊕为抑或运算。
进一步的，LED显示屏接收量子信息后，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息的方法包括：
其中，wj是解码权重；φj为解码相位；Bi为解码得到的经典信息；Ai为解码幅度。
进一步的，所述量子纠错码为Shor码或Surface码。
进一步的，所述LED显示屏之间通过量子物联网通信网络以区块链网络的结构彼此互联。
本发明的一种基于物联网的LED显示屏控制系统及方法，具有以下有益效果：通过使用量子比特作为信息的基础单元，本发明可以在更细的层次上表示和控制信息。与传统的二进制编码相比，量子编码提供了更丰富的信息密度，从而增强了控制精确度，实现了更高的分辨率。利用量子纠缠和量子纠错码，本发明在信息传输和处理过程中大大提高了准确率。这些特性减少了信息丢失和错误的可能性，确保了信息从编码到解码的整个流程的完整性和准确性。通过量子物联网通信网络和区块链结构，不同位置的LED显示屏可以实现高精度的同步控制。无论是在同一地点的不同显示屏之间，还是在远程地点之间，都可以实现协调一致的显示效果。本发明的量子控制系统提供了对LED显示屏的多维度精确控制，允许用户定制复杂的显示效果。从基本的颜色和亮度调整到复杂的动态效果，这一系统都可以灵活应对。通过引入先进的量子纠错技术，本发明对信息的传输和处理具有很高的鲁棒性。即使在有噪声和干扰的环境中，也能确保信息的完整性和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的LED显示屏控制系统的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：参考图1，一种基于混合树形滤波的立体匹配方法，所述系统包括：LED显示系统、量子计算机和量子物联网通信网络；所述LED显示系统包括多个相同的LED显示屏；每个LED显示屏均加入到量子物联网通信网络中；所述LED显示屏包括：计算部分和通信部分；所述计算部分，配置用于将LED显示屏视为一个矩阵，LED显示屏上的每个像素视为矩阵中的一个元素，得到每个LED显示屏的矩阵；针对每个LED显示屏的矩阵Mi，随机生成矩阵中的每个元素值，作为每个LED显示屏的初始状态矩阵；并计算每个初始状态矩阵的矩阵特征值，作为每个LED显示屏的初始状态；所述量子计算机，配置用于对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；将待显示信息转化为量子比特，得到显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与显示量子比特进行差异计算，并基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息；利用量子纠缠的特性，将分布在不同物理位置的LED显示屏通过量子纠缠连接在一起，实现量子信息的即时同步；通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；所述LED显示屏通过通信部分加入到量子物联网通信网络中，在接收量子信息后，所述计算部分，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息，以驱动各个LED显示屏将量子解码后的经典信息转化为LED显示屏幕的电信号，控制LED显示屏的亮度和颜色；通过量子纠缠的特性，实现分布在不同地点的LED显示屏的同步更新，以确保显示一致性；所述量子计算机还将利用量子纠错码，检测和修正发生的量子误差，确保显示准确性。
量子物联网通信网络是一个安全的网络，其中物联网设备不仅仅使用传统的经典通信方法进行交流，而且使用量子通信技术。这意味着在这个网络中的信息传输和交换都可以利用量子力学的特性，如量子纠缠，从而实现更高级别的安全性和效率。
例如，两个遥远的物联网设备可以通过量子纠缠的方式共享信息，这种通信方式是无法被第三方窃听或干扰的。此外，量子物联网还可以利用量子计算的能力，为复杂的计算任务和大数据分析提供强大的计算支持。
实施例2：一种基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，所述方法包括：
步骤1：将分布式LED显示系统中的每个LED显示屏视为一个矩阵，LED显示屏上的每个像素视为矩阵中的一个元素，得到每个LED显示屏的矩阵为：Mi，其中，i为下标，Mi代表第i个LED显示屏的矩阵；
步骤2：针对每个LED显示屏的矩阵Mi，随机生成矩阵中的每个元素值，作为每个LED显示屏的初始状态矩阵；并计算每个初始状态矩阵的矩阵特征值，作为每个LED显示屏的初始状态；
步骤3：在量子计算机中，对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；量子比特能够以叠加态表示多种的显示信息；
步骤4：将每个LED显示屏加入到量子物联网通信网络中，确保在不同的物理位置的LED显示屏之间可以交换和共享量子信息；
步骤5：将待显示信息转化为量子比特，得到显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与显示量子比特进行差异计算，并基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息；由于每个LED显示屏对应的初始量子状态不同，使得编码后的量子信息存在差异，避免了量子间干扰，利用量子纠缠的特性，将分布在不同物理位置的LED显示屏通过量子纠缠连接在一起，实现量子信息的即时同步；
步骤6：通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；LED显示屏接收量子信息后，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息，以驱动各个LED显示屏将量子解码后的经典信息转化为LED显示屏幕的电信号，控制LED显示屏的亮度和颜色；通过量子纠缠的特性，实现分布在不同地点的LED显示屏的同步更新，以确保显示一致性；
步骤7：利用量子纠错码，检测和修正发生的量子误差，确保显示准确性。
具体的，显示屏的矩阵表示法是基于线性代数的理论。每个像素可以用数值表示其颜色和亮度信息，通过矩阵形式组织这些数值，可以方便地描述整个显示屏的状态。特征值是线性代数中的一个概念。给定矩阵，它的特征值描述了矩阵作用于特定向量时，向量方向不变，仅大小缩放的特性。在这个环境下，特征值可用作量子比特的参数。量子比特基于量子力学，与经典比特不同的是，量子比特可以处于叠加态，即同时处于多个状态。叠加态的概率幅使得量子比特能同时编码多种的显示信息，提供了信息处理的平行性。量子逻辑门是量子计算的基础，允许对量子比特进行特定操作。通过精心设计的量子逻辑门序列，可以实现量子信息的编码。量子编码利用量子态的叠加和纠缠性质，编码信息至量子比特。量子纠缠是量子力学的一个独特现象，当两个量子比特纠缠时，无论相距多远，对其中一个的测量将即刻决定另一个的状态。这一特性可以实现即时同步。量子解码是逆过程，将量子信息转换回经典信息。通过一系列量子测量和逻辑运算，可以从量子比特中提取编码的经典信息。量子纠错是一种保护量子信息不受噪声和干扰影响的技术。基于量子纠缠和叠加，可以构建特定的纠错码，用以检测和修正量子比特的错误。
通过将LED显示屏的状态表示为量子比特，可以利用量子叠加态同时处理多种的显示信息。这种并行性能够显著提高信息处理和传输的速度。量子物联网通信网络允许在远程地点之间实时交换量子信息。通过量子纠缠的特性，不同地点的LED显示屏可以实现即时同步。这比传统的经典通信网络更高效，尤其是在大规模分布式系统中。
随机生成元素值时应确保均匀分布；特征值计算必须准确，因为它们将直接影响量子状态。同时，必须确保每个像素的精确映射，以便得到正确的矩阵表示。
实施例3：所述每个LED显示屏的矩阵其中，Mi是一个m×n矩阵，m和n分别代表LED显示屏的行数和列数，pmni代表第m行和第n列上的像素值；求解以下方程，得到矩阵特征值：
det(Mi-λiI)＝0；
其中：λi是矩阵Mi的特征值；I是一个m×n的单位矩阵；det(·)表示行列式计算。
具体的，I是一个m×n的单位矩阵，对角线上的元素为1，其余元素为0。
实施例4：所述步骤3具体包括：使用如下公式，将特征值λ转进行规范化：
其中λmax和λmin分别为设定的特征值的最大值和最小值；使用如下公式，将规范化后的特征值编码为量子比特：
|ψi〉为量子比特，|0〉,|1〉表示量子比特的基态。
具体的，其中，是规范化后的特征值，λi是矩阵Mi的特征值，而λmax和λmin分别是设定的特征值的最大值和最小值。这个步骤的目的是将所有的特征值缩放到0,1区间内，这样可以更方便的将其映射到量子比特。
在计算量子比特的公式中，ψi>代表量子比特，而|0>,|1>分别表示量子比特的两个基态。这个公式实际上创建了一个量子叠加态，其中两个基态的概率振幅由规范化后的特征值确定。也就是说，该量子比特有/>的概率处于基态|0>，有/>的概率处于基态|1>。
实施5：所述步骤5具体包括：将待显示信息视为一个矩阵V；将矩阵V平均划分为三个部分，分别为x、y和z；再通过如下映射规则，得到其混沌映射矩阵序列：
其中，a,b,c是预设的映射规则参数；然后将映射得到的3个混沌映射矩阵序列和/>分别转化为量子比特，得到3个显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与这3个显示量子比特进行差异计算，得到3个差异计算结果，将差异3个差异计算结果进行加和后，取平均值，得到差异计算的结果，基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息。
具体的，将待显示信息视为矩阵V：这一步骤将图像信息转化为数值格式，方便后续的数学处理。图像通常由像素组成，每个像素的颜色可以由其RGB值表示。矩阵化的目的是将这些信息转化为数学对象，可以通过数学运算进行处理和操作。
将矩阵V平均划分为三个部分x、y和z：这里代表了对颜色信息的分解，通常用于图像处理中的颜色空间分解。将颜色信息分解为不同的部分可以单独处理这些部分，比如进行不同的加密或者压缩。
混沌映射矩阵序列：这一步引入了混沌动力学，混沌系统的行为极为复杂，对初始条件非常敏感。因为混沌系统的轨迹非常难以预测和重构。通过选择合适的参数a、b、和c，可以控制混沌系统的动态行为，并生成复杂的混沌序列。
将映射得到的3个混沌映射矩阵序列和/>分别转化为量子比特：这一步将混沌序列转化为量子信息。量子信息的表达具有并行性和超级叠加状态，可以在多个的状态之间进行同步计算，这为处理复杂信息提供了有效途径。
与每个LED显示屏对应的初始量子状态分别进行差异计算并进行编码操作：通过计算初始量子状态与目标显示量子状态的差异，可以精确地控制每个显示屏如何从初始状态变化到目标状态。差异计算基于某种量子距离度量，例如量子态的保真度。量子逻辑门则用于根据差异计算的结果进行量子信息的编码。
通过量子逻辑门进行编码操作：这一步使用量子逻辑门来改变量子态，从而进行信息的编码。量子逻辑门的操作基于量子力学的基本原理，可以精确地控制量子比特的演化。
量子物联网通信网络的实现：量子通信允许在远距离之间传输量子信息，有助于在不同物理位置的LED显示屏之间交换和共享信息。
整个过程结合了图像处理、混沌理论、量子计算和量子通信的原理，以实现一个复杂的分布式LED显示系统。
实施例6：使用如下公式，通过量子逻辑门进行编码操作：
其中，αk为量子概率幅度；θk为量子相位；ΔD为差异计算的结果；|Δψi>为得到的每个LED显示屏对应的编码后的量子信息。
具体的，量子比特的编码：量子信息的表示不仅涉及概率幅度(在这里表示为αk)，还涉及相位(在这里表示为θk)。这些概率幅度和相位共同描述了一个量子系统的完整状态。在经典计算中，信息通常以二进制位表示；而在量子计算中，信息被编码到量子比特的幅度和相位中。
差异计算的结果的引入：差异计算的结果(ΔD)在这里被用作一个系数，与每个量子概率幅度相乘。这样可以调整每个量子态的权重，使得整个量子系统的状态与差异计算的结果相匹配。
量子态的叠加：量子态的叠加是量子计算的核心特性之一。在这里，||Δψi>是所有的|k>状态的叠加。每个|k>代表一个不同的LED显示屏的状态或一组状态。
量子逻辑门的作用：通过适当选择量子逻辑门，可以精确地控制量子态的演化。这可以通过改变量子概率幅度和相位来实现，从而达到将原始信息编码到新的量子态中的目的。
量子信息的同步传输：该编码后的量子信息可以通过量子物联网通信网络实现在不同的物理位置的LED显示屏之间的同步传输。
该步骤通过将差异计算的结果编码到量子态中，实现了对每个LED显示屏的精确控制。这种编码允许在整个分布式系统中同步更新显示屏，确保显示的一致性，并利用量子计算的并行性提高了处理效率。在这个实施例中，通过结合量子态的加和编码的差异，实现了一种灵活和强大的控制策略。
实施例7：所述不同的物理位置的LED显示屏之间在交换和共享量子信息，执行以下过程：不同的物理位置的LED显示屏，将自己接收到的在t时刻的量子信息|Δψi>(t)经过量子物联网通信网络的纠缠特性，实现量子信息的更新，所述量子信息更新的过程使用如下公式进行表示：
其中，Ij是更新中的量子信息的第j个部分，分别是3通道的量子物联网通信网络的每个通道的纠缠特性；⊕为抑或运算。
具体的，xi(j)：空间纠缠：这个通道代表着空间纠缠，其中的粒子通过它们的空间属性(例如位置)相互纠缠。空间纠缠是两个或多个粒子在空间上彼此依赖的现象，即对其中一个粒子的空间属性的测量会立即决定与之纠缠的其他粒子的相应空间属性。
动量纠缠：这个通道表示动量纠缠，其中的粒子通过它们的动量属性相互纠缠。由于量子力学的海森堡不确定性原理，粒子的位置和动量不能同时精确测量。然而，在一个纠缠系统中，即使粒子彼此远离，对其中一个粒子的动量的测量也会立即确定其他粒子的动量。
自旋纠缠：这个通道涉及粒子的自旋纠缠。粒子的自旋是一个量子力学属性，与粒子的“旋转”有关。当两个或更多粒子的自旋相互纠缠时，对其中一个粒子的自旋状态的测量会立即决定其他粒子的自旋状态。
量子纠缠原理：量子纠缠允许在空间上分隔的粒子之间建立深层次的关联。这意味着对一个粒子的测量将立即影响到与其纠缠的其他粒子的状态，无论它们之间的距离有多远。在这种情况下，利用量子纠缠来更新不同物理位置的LED显示屏之间的信息，可以实现实时通信，从而消除了传统通信方法中的延迟。
量子物联网通信网络原理：传统的通信网络依赖于信号的复制和转发，会导致信息的延迟和失真。通过使用量子物联网通信网络，特别是三通道结构，可以创建一个更稳健和可靠的通信路径。三通道结构提供了冗余，确保即使一个通道发生故障或干扰，信息也可以通过其他通道准确传输。
量子信息编码原理：通过使用复杂的量子编码，如公式所示，可以将更多的信息压缩到单个量子比特中。这样可以更有效地利用网络资源，提高信息传输的效率。
这部分描述了与特定纠缠特性相关的量子态的更新。量子纠缠允许两个或更多的量子系统以使它们的量子状态彼此相关的方式相互作用，即使它们被分隔开来。
张量积，表示组合多个量子系统。
这部分描述了纠缠态的特定属性，例如纠缠度或纠缠测量的特定比率。
⊕：抑或运算，是一种二进制运算，在此发明中用于组合或混合不同的信息部分，以实现特定的编码或解码目标。
实施例8：LED显示屏接收量子信息后，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息的方法包括：
其中，wj是解码权重；φj为解码相位；Bi为解码得到的经典信息；Ai为解码幅度。
具体的，量子信息编码在量子态中，而现实中的观察和操作通常需要将这些信息转换为经典形式。公式中的解码过程是通过一系列线性和非线性的运算实现的，其中涉及幅度、权重和相位等因素。特别是，余弦函数与解码过程中的振荡有关，与量子态的波动性相对应。
〈Ai∣Δψi>：这一部分表示量子态Δψi与解码向量Ai之间的内积。量子信息编码在量子态中，通过与一组特定的解码向量的内积，可以提取出相关的经典信息。这一步骤本质上是一个量子测量过程，它将量子信息投影到特定的经典值上。
这部分是一系列加权的余弦函数的和，与信息的进一步解析或解密有关。其中：wj：权重，表示不同部分解码的重要性。
余弦函数与相位φj和比值/>有关。相位与解码的时序、频率或特定的解码规则有关，而比值表示连续解码过程中的变化或动态。
实施例9：所述量子纠错码为Shor码或Surface码。
具体的，Shor码和Surface码是量子纠错的方案。在量子计算和通信中，由于量子系统的易受干扰性，需要特殊的纠错技术来纠正的错误。Shor码是一种能够纠正任何单个量子位的错误的量子纠错码。Surface码是一种拓扑量子纠错码，通过构建一个二维格点并使用局部测量来纠正错误。
实施例10：所述LED显示屏之间通过量子物联网通信网络以区块链网络的结构彼此互联。
具体的，通过量子物联网通信网络连接LED显示屏，并以区块链网络的结构彼此互联，可以实现更高的安全性和可靠性。
假设有一个LED显示屏系统，该系统要展示一段动态视频。首先从视频帧中提取特征值，例如亮度和色彩。设特征值范围是0到255，现在需要把它们规范化到0到1之间。假设其中一个特征值是200，其最大值和最小值分别是255和0。规范化后的特征值是：
接下来，将规范化后的特征值编码为量子比特。使用上一步中的
这个量子比特就可以代表那个视频帧的特定特征。
假设有一个特定的量子逻辑门，用于对量子比特进行编码操作。以差异计算结果为0.5，量子概率幅度和相位分别为0.7和0，有：
|Δψi>＝0.5×0.7×ei.0|k>＝0.35|k>；
不同的物理位置的LED显示屏通过量子物联网通信网络进行信息交换。假设有3个通道的纠缠特性为0.5、0.7和0.6，使用上述公式，可以实现信息的纠缠和更新。解码过程中，使用解码权重为0.5和解码相位为0，以及其他参数，通过公式将量子信息转化为经典信息：
在此例中，Ai是解码幅度，wj是解码权重，φj是解码相位。以下是一个详细的例子：解码幅度选择：假设我们选择解码幅度Ai为0.35.
计算内积：通过与量子态|Δψi>的内积，我们得到一个复数值，例如0.25.解码权重和相位：假设解码权重wj＝0.5且解码相位φj＝0，Ij和Ij-1是量子物联网通信网络中通道的纠缠特性。计算总和：求和得到，例如Bi＝0.25×0.5×cos(0)＝0.125。此时，Bi就是经典信息，是一个实数值。假设我们想利用经典信息Bi控制LED显示屏的亮度。在此例中，Bi的范围是0到1，可以直接映射到显示屏亮度的百分比。亮度控制：Bi＝0.125可以映射到显示屏的亮度为12.5％。颜色控制：类似地，如果将Bi用于颜色控制，它可以映射到特定的颜色范围。例如，我们可以定义一个颜色查找表，将0到1之间的值映射到RGB颜色空间。其他参数：此外，Bi还可以用于控制其他显示参数，如对比度、饱和度等。
而由于Δψi中包含多个可能的量子态，使得Bi在不同量子态下，具备不同的值，这就使得Bi可以完成对一个LED显示屏的整体控制。具体控制中，依据设定的Bi与实际控制的参数的映射来完成。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的LED显示屏控制系统，其特征在于，所述系统包括：LED显示系统、量子计算机和量子物联网通信网络；所述LED显示系统包括多个相同的LED显示屏；每个LED显示屏均加入到量子物联网通信网络中；所述LED显示屏包括：计算部分和通信部分；所述计算部分，配置用于将LED显示屏视为一个矩阵，LED显示屏上的每个像素视为矩阵中的一个元素，得到每个LED显示屏的矩阵；针对每个LED显示屏的矩阵Mi，其中，i为下标，Mi代表第i个LED显示屏的矩阵；随机生成矩阵中的每个元素值，作为每个LED显示屏的初始状态矩阵；并计算每个初始状态矩阵的矩阵特征值，作为每个LED显示屏的初始状态；所述量子计算机，配置用于对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；将待显示信息转化为量子比特，得到显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与显示量子比特进行差异计算，并基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息，具体包括：将待显示信息视为一个矩阵V；将矩阵V平均划分为三个部分，分别为x、y和z；再通过如下映射规则，得到其混沌映射矩阵序列：
其中，a,b,c是预设的映射规则参数；然后将映射得到的3个混沌映射矩阵序列和分别转化为量子比特，得到3个显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与这3个显示量子比特进行差异计算，得到3个差异计算结果，将差异3个差异计算结果进行加和后，取平均值，得到差异计算的结果，基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息；利用量子纠缠的特性，将分布在不同物理位置的LED显示屏通过量子纠缠连接在一起，实现量子信息的即时同步；通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；所述LED显示屏通过通信部分加入到量子物联网通信网络中，在接收量子信息后，所述计算部分，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息，以驱动各个LED显示屏将量子解码后的经典信息转化为LED显示屏幕的电信号，控制LED显示屏的亮度和颜色；通过量子纠缠的特性，实现分布在不同地点的LED显示屏的同步更新，以确保显示一致性；所述量子计算机还将利用量子纠错码，检测和修正发生的量子误差，确保显示准确性。
2.一种基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：将分布式LED显示系统中的每个LED显示屏视为一个矩阵，LED显示屏上的每个像素视为矩阵中的一个元素，得到每个LED显示屏的矩阵为：Mi，其中，i为下标，Mi代表第i个LED显示屏的矩阵；
步骤2：针对每个LED显示屏的矩阵Mi，随机生成矩阵中的每个元素值，作为每个LED显示屏的初始状态矩阵；并计算每个初始状态矩阵的矩阵特征值，作为每个LED显示屏的初始状态；
步骤3：在量子计算机中，对所有LED显示屏的初始状态，设立其对应的量子比特以代表LED显示屏的初始量子状态；量子比特能够以叠加态表示多种的显示信息；
步骤4：将每个LED显示屏加入到量子物联网通信网络中，确保在不同的物理位置的LED显示屏之间可以交换和共享量子信息；
步骤5：将待显示信息转化为量子比特，得到显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与显示量子比特进行差异计算，并基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息；由于每个LED显示屏对应的初始量子状态不同，使得编码后的量子信息存在差异，避免了量子间干扰，利用量子纠缠的特性，将分布在不同物理位置的LED显示屏通过量子纠缠连接在一起，实现量子信息的即时同步；
步骤6：通过量子物联网通信网络，将编码后的量子信息分别传输到对应的LED显示屏；LED显示屏接收量子信息后，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息，以驱动各个LED显示屏将量子解码后的经典信息转化为LED显示屏幕的电信号，控制LED显示屏的亮度和颜色；通过量子纠缠的特性，实现分布在不同地点的LED显示屏的同步更新，以确保显示一致性；
步骤7：利用量子纠错码，检测和修正发生的量子误差，确保显示准确性；
所述步骤5具体包括：将待显示信息视为一个矩阵V；将矩阵V平均划分为三个部分，分别为x、y和z；再通过如下映射规则，得到其混沌映射矩阵序列：
其中，a,b,c是预设的映射规则参数；然后将映射得到的3个混沌映射矩阵序列和分别转化为量子比特，得到3个显示量子比特，将每个LED显示屏对应的初始量子状态分别与这3个显示量子比特进行差异计算，得到3个差异计算结果，将差异3个差异计算结果进行加和后，取平均值，得到差异计算的结果，基于差异计算的结果，通过量子逻辑门进行编码操作，得到每个LED显示屏对应的编码后的量子信息。
3.如权利要求2所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，所述每个LED显示屏的矩阵 其中，Mi是一个m×n矩阵，m和n分别代表LED显示屏的行数和列数，pmni代表第m行和第n列上的像素值；求解以下方程，得到矩阵特征值：
det(Mi-λiI)＝0；
其中：λi是矩阵Mi的特征值；I是一个m×n的单位矩阵；det(·)表示行列式计算。
4.如权利要求3所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：使用如下公式，将特征值λ转进行规范化：
其中λmax和λmin分别为设定的特征值的最大值和最小值；使用如下公式，将规范化后的特征值编码为量子比特：
|ψi>为量子比特，|0>,|1>表示量子比特的基态。
5.如权利要求4所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，使用如下公式，通过量子逻辑门进行编码操作：
其中，αk为量子概率幅度；θk为量子相位；ΔD为差异计算的结果；|Δψi>为得到的每个LED显示屏对应的编码后的量子信息。
6.如权利要求5所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，所述不同的物理位置的LED显示屏之间在交换和共享量子信息，执行以下过程：不同的物理位置的LED显示屏，将自己接收到的在t时刻的量子信息|Δψi>(t)经过量子物联网通信网络的纠缠特性，实现量子信息的更新，所述量子信息更新的过程使用如下公式进行表示：
其中，Ij是更新中的量子信息的第j个部分，分别是3通道的量子物联网通信网络的每个通道的纠缠特性；/>为抑或运算。
7.如权利要求6所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，LED显示屏接收量子信息后，通过量子解码过程，将量子信息的量子态转化为经典信息的方法包括：
其中，wj是解码权重；φj为解码相位；Bi为解码得到的经典信息；Ai为解码幅度。
8.如权利要求7所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，所述量子纠错码为Shor码或Surface码。
9.如权利要求8所述的基于物联网的LED显示屏控制系统的控制方法，其特征在于，所述LED显示屏之间通过量子物联网通信网络以区块链网络的结构彼此互联。
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