题目：量子程序设计语言的语义研究

　　为了更方便的使用量子计算机，人们设计出量子程序设计语言。这能简化量子设备底层的操作，使人们着重考虑量子算法。量子程序设计语言的语义是为了保证量子程序设计语言结构的可靠性和完备性而提出的，其指称语义是从数学模型的角度分析论证量子程序设计语言。因此，量子程序设计语言的语义研究对量子计算的发展有重要作用。

　　本文从关系范畴的角度描述刻画了量子程序设计语言的指称语义。这是利用了关系范畴的非确定性计算特性和量子测量的不确定性之间的相似性。本文的量子程序设计语言采用的是经典控制，经典数据和量子数据，使用量子流程图的形式来描述程序，物理底层设计为量子随机存取设备(QRAM）模型。本文定义了经典数据和操作的关系范畴解释与量子数据和操作的关系范畴解释，分析了这些语义解释与量子力学特性的对应，辅以实例1-3说明关系范畴作语义模型的正确性。随之提出了量子程序设计语言的高级结构——循环和递归的关系范畴语义解释，并给出了相关的性质和证明，最后再以实例4，5佐证该语义解释的可行性和正确性。