量子計算的定義范例6篇

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量子計算的定義

量子計算的定義范文1

注意教材書(文獻[9])已有"輻射場"及"能量場"的物理學概念。但囿于理論局限,使得教材書對這種場的描述是靜止的(機械的)、孤立的(與物質世界無必然聯系的)、無源的(原因不清),因而也是抽象的(沒有物理意義的)。

上已證明,原子中能量量子化的根源是原子核,量子化是原子核自身性質。值得物理學注意的是,原子核這種性質并不孤立存在,它同時還嚴格地規定著所有外部世界。因而使得電子、原子、分子、物體、天體、宇宙都只能有唯一穩態位置和結構。這就是大自然最基本的內在本質規律。也就是普適方程即(20)式所揭示的規律。

那末,具體規律是什么呢?請看:

2輻射能場(存在)定理

研究表明,輻射能場準確存在可用定理表述。

〖輻射能場定理〗:任何粒子(含場粒子及天體,無例外,下同)在其周圍都形成(存在)一種輻射能場,這種輻射能場可用普朗克常數?和量子數n=0,1,2,3…準確具體描述。在微觀輻射能場表現為量子化,在宏觀則表現為大量粒子的簡并統計結果。

3輻射能場實質

輻射能場實質系以粒子為中心,向周圍空間拋射場粒子流(這里主旨中性場粒子流,對于電磁場當有別論),這種場粒子流經電子集約化就成了光子。研究也表明,任何光子包括X射線都準確如此。參見(15)式,據此不難描述任何光子的自身結構。并且可以證明任何光子的靜止(如可能)質量均不為零。認為光子靜止質量為零,還是量子力學根據"相對論"瞎子摸象猜測結果。

這已表明光子的真實粒子性。并可準確具體證明,所謂波動性實際上是普朗克常數與量子數相互作用的一種客觀表象,任何光子都不存在任何物理意義上的波動屬性。

4輻射能場形象

研究表明,輻射能場形象與點光源的光通量完全一致。對于原子核,其輻射能場可用圖(3)準確表示:

圖中箭頭方向表示輻射能流方向,其線密度表示能流密度,n為量子數。

5輻射能場性質

研究表明,輻射能場實質系以光速拋射場粒子流(粒子上限為中微子),故,輻射能場具有排它性。原子核的輻射能場首先排斥核外所有電子,任何電子也因此未能落到核上,這是事實。所以,電子未能落到核上量子力學的任何解釋都只能是自欺欺人的胡言亂語!也所以,玻爾對電子的擔心完全多余。

需要指出,輻射能場這種排斥作用,通常主要表現為能量形式。相形之下排斥力效應很小,一般可忽略。這與太陽光輻射的能量效應十分明顯,而太陽光的壓力效應十分微小,完全相似。不過在研究宇宙膨脹時,完全不可忽略天體輻射的斥力效應。就是說,"宇宙斥力"存在。然,囿于歷史和理論局限,愛因斯坦在提出宇宙斥力概念后,又不得不自我否定。

6原子核輻射能場數學表達式

大量研究表明,原子核(質子)的輻射能場數學表達式準確為:

E=n2·h2/2mP·r2――――――――(21)

式中h為普朗克常數,n為量子數,mP為質子質量,距離為r=0∞,需指出,輻射能場場強E具有能量量綱(這是因為使用因子h結果),其數值則為r處單位面積上的能量。

注意:該式與(64)式有必然聯系,但物理意義微妙不同,且具有豐富物理內容(略)。

研究還表明,由此電子所得到的原子核輻射能場能量準確地為:

E=n2·?2/2me·r2―――――――(22)

注意:這也就是玻爾量子化條件。

式中me為電子質量,不難看出普朗克常數h=2π?緊密地聯系著質子和電子。

已很明顯,量子力學與玻爾相比,玻爾正確,量子力學謬誤!

并且由(21)、(22)式不難看出,當量子數n=0時,E=0。需指出,這是物質結構非常狀態。參見圖(3),在n=0時,原子核沒有了輻射能場,原子核不再有排斥電子的能力。于是,電子必然落到核上。研究表明,這就是宇宙到達最低溫度--宇宙奇點的情況。于是,原子中發生比核反應還強烈的變化,結果原子爆炸--物質爆炸--宇宙爆炸!這就是宇宙爆炸原因,由此也不難了解宇宙過去。

可悲的是,量子力學竟將量子數n=0也定義為原子的一種穩定狀態??筛韬??可泣乎?災難,罪過!阿們--

7輻射能場的實驗驗證

7.1太陽的輻射本領已足夠大

目前世界公認太陽發射本領(文獻[2])為3.8×1033(爾格/秒),這相當于太陽每秒拋射出質量為m=2×109(千克)物質。但如上可知,太陽實際發射本領遠大于此。因為太陽光僅是輻射能流的一部分,這種能流粒子上限為中微子。

7.2宇宙正在膨脹

宇宙正在膨脹,表明"宇宙斥力"存在,這是宇宙中心輻射能場性質。宇宙正在膨脹恰系宇宙中心輻射能場的客觀真實寫照(或曰照片)。

7.3"太陽風"的存在

文獻[10]介紹的"太陽風"正是本文定義的太陽輻射能場,太陽風就是太陽輻射能場的客觀真實寫照。該文獻給出了對太陽風考察的衛星實際探測結果(文獻圖示略)。這可謂太陽輻射能場的真實實驗驗證。

7.4第四個驗證是,任何原子中任何電子均未能落到核上,這是事實

不僅如此,人為方法:高能陰極射線、X射線或高能加速器也很難將電子打到原子核上。這絕非因碰撞截面太小,總會有幾率。實際上正是由于原子核具有排它性的輻射能場排斥效應所致。由(22)式可見,電子得到的原子核排斥能與距離平方成反比例。在核半徑處排斥能十分巨大,以致可忽略靜電引力能。簡單計算表明,電子必須具有200倍C(光速)才可能到達核半徑處。也因此,玻爾對電子的擔心完全多余!

需要指出,對此類問題,量子力學仍會故伎重演--狡辯。但經如上及以下分析論證,量子力學純系主觀臆造,對物理學實質問題全然無知,已經使得量子力學的狡辯不再有任何效力。

7.5第五個驗證是人們熟悉的,然而又不熟悉的,這就是氣體壓力

量子力學會立即反駁說:"氣體壓力來自分子熱運動和碰撞"(文獻[8])。需指出,這種解釋充其量只能算作表面化非本質解釋,作為哲學或市民語言尚可,但不能作為物理學家語言。在嚴格物理意義上說這種解釋是自欺欺人的。這種解釋實際上并不清楚分子熱運動的實質和根源,更不知溫度對單個分子的意義是什么。量子力學(文獻[8])以公開宣稱:"對單個分子溫度沒有任何意義"。

這是因為量子力學有一劑靈丹妙藥--波函數Ψ--量子力學家主觀意識,就可以包治百病。溫度與這靈丹妙藥無任何聯系,在靈丹妙藥中沒任何位置,所以溫度沒有用處。也所以量子力學結論:對于單個分子,溫度沒有意義。

但是,只要神經不錯亂,人人都懂得,既然宏觀溫度是大量分子集體貢獻,怎么能說單個分子沒有貢獻?單個分子又怎能擺脫溫度環境?這與人對社會貢獻完全一致,能說個人對社會的貢獻沒有意義嗎?!

大量研究已經表明,溫度概念同樣也有極為豐富的物理內容。溫度問題同樣也貫穿全部物理世界全部內容。并對此可做如下結論:

普朗克常數h=2π?與量子數n=0,1,2,3…好比一對孿生兄弟,他們共同貫穿全部物理世界全部內容,并且,宏觀溫度T就是量子數n=0,1,2,3…的照片。

注意,此結論在確切物理意義上正確。

研究還表明:分子熱運動及分子間斥力的實際根源正在于原子(核)間排斥能場相互作用的結果。并可得以下具體結果:

PV=∑Ei――――――――――――――――(23)

式中PV為氣體壓力勢能,Ei為單個氣體分子的輻射能場能量(推導略)。這種嚴格關系唯一證明分子(原子)輻射能場客觀存在。此時并唯有此時輻射能場的排斥力效應也十分明顯,這就是氣體壓力。

第五章大自然內在本質規律二

5.1大自然內在本質規律之二--潛動能客觀存在

研究還表明,這種規律正確存在也可用定理表述:

5.2潛動能定理

〖潛動能定理〗:任何質量為m的物體(含場粒子及天體)當以速度V運動時,必有潛動能存在。若以符號T2表示則為:

T2=(1/2)mV2―――――――――――(24)

可見,潛動能在數值上與物體經典動能(機械動能)相等?,F將經典動能定義為顯動能,并以符號T1表示之:

T1=T2=(1/2)mV2――――――――(25)

那么,可以定義物體運動全動能,以符號Tm表示則為:

Tm=T1+T2=mV2―――――――――(26)

如果,質量m以光速C運動,其全動能必為:

Tm=mC2=E―――――――――――(27)

看!這就是遐邇聞名的愛因斯坦質能關系。這已表明,愛因斯坦質能關系只不過是物體(粒子)運動全動能之特例!然而,不僅愛因斯坦本人,而且后人至今都不清楚質能關系的物理意義??桑?7)式中E=mC2的物理意義是再清楚不過了!

5.3潛動能的物理意義

研究表明,潛動能普遍客觀存在,實際上它是物體(粒子)運動時的伴隨能量。由于潛在性,低速時或直觀上人們難以發覺。只有在高速時才明顯表現出來,所以人們至今尚不知曉。

研究表明,潛動能實質也是一種輻射能場,這種場粒子上限亦為中微子,對中微子目前尚不能檢測,這也是人們尚未發現潛動能的直接原因。

需指出,溫度為T的物體當以速度V運動時,同時存在輻射能場及潛動能能場,兩種能場分別可測并須分別描述。但是,以下將完全證明原子核的輻射能場實際上就是原子核自旋潛動能。由此也證明潛動能普遍客觀存在。

也所以潛動能的能量效應較其壓力(即動量)效應明顯,尤其當速度V<<C時,人們無法觀測到這種動量效應。然而當物體速度接近光速(VC)時,潛動能的能量效應與動量效應均不可忽略。這時潛動能的能量效應形成愛因斯坦的質能關系事實;而其動量效應則形成"物質波"的事實。這就是"物質波"的本來面目和真實內容。

5.4潛動能的實驗驗證

5.1回旋加速器的驗證

文獻[10]介紹:"電子在回旋加速器中,任何瞬間,軌道平均磁場的增量必須是軌道上磁場增量的2倍"。即:

dBave=2dB―――――――――――――-(28)

這無疑表明本文如上全動能成立,亦即表明潛動能客觀存在。

5.2電子在加速器中同步輻射光

電子在加速器中同步輻射光能正是電子運動的潛動能,并且,電子同步輻射光的波長λ為:

λ=h·c/E――――――――――――――(29)

注意:式中能量E是電子同步輻射光能量,也就是電子的潛動能。

5.3地球的潛動能

地球有潛動能?從沒聽說過!有人說。

不錯,但經本文由普適方程已經計算出地球確有潛動能:月球的存在給出完全的證明。因為本文對月球的計算表明,普適方程不僅適用于太陽系,而且適于地(球)--月(球)結構。并且,對月球的計算,得出兩個重要結果:①由普適方程計算月球繞地(球)軌道半徑與天文觀測(文獻[2])的誤差小于1%;②由普適方程計算得出--月球是顆裸星。這已是個奇跡,目前為止任何理論都辦不到!

這種結果無疑表明:

第一,地球所得到的太陽輻射能剛好等于地球軌道動能,也剛好等于地球的潛動能。于是,地球能量處于一種動平衡中。這表明,月球繞地(球)軌道受地球潛動能嚴格支配,亦即受地球軌道動能嚴格支配,亦即受太陽能量嚴格支配。不僅如此,太陽以此嚴格支配著系內所有天體(無例外)的運行(位置、動能、尺寸、質量以及軌道曲線性質)。

第二,地球運動潛動能客觀存在,在數值上準確等于地球軌道運行動能。故〖潛動能定理〗成立!

第三,"物質波"就是本文所定義的"潛動能"。

第四,普適方程無條件成立!

5.4X射線韌致輻射

周知,X射線韌致輻射最短波長λmin為:

λmin=h·c/E-―――――――――――(30)

式中E為外加能量,在數值上等于電子顯動能,也等于潛動能。需要指出的是,電子只能放出潛動能形成所謂的"波長":λ。而電子的顯動能與宏觀物體的機械動能一樣:只能直接作機械功,不能直接成為輻射能。量子力學對此問題"心不在肝"!

所以,(30)式的真實物理內容是:電子放出潛動能形成所謂波長:λ,這證明潛動能客觀存在??墒?,量子力學,還有德布羅意,把這稱為"物質波"!

還要注意:由(30)式可見,韌致輻射最短波長λmin連續可變,這已完全表明電子能量連續可變。再一次證明"量子化"并非電子自身固有屬性。

第六章物質波及其實質

6.1究竟物質波是什么

談物質波問題,恰進入量子力學權威領地。作為權威,理應對此做出科學合理解釋。遺憾的是雖經近百年發展量子力學仍滿足于對物理現象作似是而非的猜測,量子力學的"波函數"概念正是對"物質波"現象的猜測,并強加給電子。

下面考察物質波。

德布羅意"物質波波長"表達式為:

λ=h/p――――――――――――――――(31)

該式表示什么物理意義呢?

認真研究表明:雖然λ具有長度量綱,但并不表征任何長度物理量,只能表征粒子動量p的反比量度。之所以具有長度量綱,是因為動量p反比量度的單位取h的結果。除此之外(31)式不再有其他物理意義,或將其變化如下:

λ=h/p=hv/pv=hv/mv2=hv/Em―――(32)

式中Em=Tm為前文定義的粒子運動"全動能",這表明λ亦可表征粒子運動全動能的反比量度,或者說是對潛動能的一種量度。所以可結論:

6.2物質波實質

第一,"物質波"波長只能表征粒子運動時的動量效應或者潛動能,實質是潛動能的反比量度。除此之外(32)、(31)式不再有其它意義。

第二,"物質波波長"絕不表示粒子有任何物理意義上的"波動"性質!

第三,那又為何將λ定義為"波長"呢?研究表明,這還是在于量子力學的特長--富于猜想的結果:看到粒子(光子或電子)的干涉和衍射現象,聯想宏觀波動(水面波動)的干涉,于是猜想微觀粒子(光子和電子)有一種說不清的波動性質。由此便將λ定義為"波長"。殊不知,宏觀波動(水面波動)的干涉與微觀粒子的干涉是完全不同的兩回事。研究表明,水面波動確系水面物質波動。而粒子(光子和電子)的干涉和衍射卻完全是由普朗克常數?與量子數n(一對孿生兄弟)共同(技術)表演的結果。并可嚴格準確具體證明:粒子(光子或電子)的干涉條件中的自然數n=0,1,2,3…恰為量子數n=0,1,2,3…(略)。這是因為粒子的干涉和衍射現象是粒子與(量子化了的)物質場(輻射能場)相互作用的必然結果。

并且在本文已到達的深度--準確描述場粒子自身結構深度上說,仍未發現任何粒子有任何內稟波動屬性。這說明根本不存在"物質波"。而德布羅意"物質波"概念恰在于粒子運動"潛動能"的事實。所以,與其說德布羅意發現了"物質波",毋寧說他發現了粒子運動的潛動能。

之所以人們認為粒子具有波動性,客觀原因在于人們對微觀粒子,例如光子,幾乎完全缺乏了解。也因之,目前為止,光子的"波粒二象性"問題仍屬世界公認遺難問題之一!

第七章普適方程物理意義

7.1普適方程物理意義

普適方程物理意義可用圖(4)

描述如下:

圖中曲線①就是普適方程①

式,這代表大自然一種普遍基本規

律--相互吸引規律。式中T為

粒子(含天體)軌道動能,V為引

力勢能。動能等與勢能之半,這本是

經典物理內容。

曲線③就是普適方程③式,

這代表大自然另一種普遍基本規律

--相互排斥規律。式中E為粒子

(含天體)所得到的由輻射中心來的

輻射(排斥)能。

顯然,曲線①是線性的,即引

力能V隨距離r呈直線變化;而

排斥能E(曲線③)是雙曲線。故,

兩條曲線必相交,交點為②,即普適方程②式(T=E)。這代表大自然第三種基本規律--普遍客觀存在規律--兩種相反作用永恒絕對平衡規律:既可以是穩態平衡,例如原子和太陽系;又可以是動態平衡,例如銀河系及宇宙的膨脹(含宇宙爆炸)。并且牛頓力學在大自然中完全好用!量子力學對牛頓力學的非議純屬癔語糊勒!

7.2普適方程注釋

第一,普適方程物理意義雖很寬廣,但卻真實具體,并不抽象。

第二,普適方程可以直接用來計算原子結構,計算天文結構須要變換(略)。

第三,已不難看出大自然(宇宙萬物)沒有任何東西能夠(可以)逃脫普適方程規律的支配!所以這里用了"永恒絕對普遍"規律說法,不僅物理意義,而且哲學意義準確可靠。亦不難看出人類目前為止的哲學理論錯誤(略)!

第四,因此不難理解:普朗克常數及量子數好比一對孿生兄弟,他們共同貫穿全部物理世界全部內容!

研究表明,這已構成物理學最基本的定律--物理學奠基定律。以致物理學不得不另辟一章:

第八章物理學奠基定律

8.1物理學奠基定律

〖物理學奠基定律〗:普朗克常數h=2π?與量子數n=0,1,2,3…好比一對孿生兄弟,它們同時共同貫穿全部物理世界全部內容,無例外。

8.2奠基注釋

大量研究表明,這不是簡單推廣。該定律普遍永恒絕對全天候成立!世界上找不到脫離這種定律的東西,人類的靈魂也不例外。因此,也沒有能脫離〖物理學奠基定律〗的物理學。所以這叫〖物理學奠基定律〗,名副其實也!

第九章量子力學的猜測

上述可見,量子力學對一些基本物理學問題要么似是而非,要么一無所知,儼然卻夸夸其談。甚者竟反科學之道建立了【測不準原理】,于是使得科學陷于惡性循環不解之中。這就是目前科學活生生的現實!

現總結量子力學對科學的種種似是而非的猜測:

量子力學猜測一:(目前)試驗電離能=原子真實能級

量子力學猜測二:原子結構不同殼層K,L,M,N…中電子的量子數分別為n=0,1,2,3…

量子力學猜測三:粒子(物質)具有(一種朦朧的)波動屬性

量子力學猜測四:"物質波"①是軌跡波;②是幾率波;③是彌撒物質波包

量子力學猜測五:費米子(電子、質子)的自旋量皆為(1/2)?

量子力學猜測六:電子具有反常磁矩屬性(閉著眼睛摸大象)(以下準確計算證明)

量子力學猜測七:物質世界是測不準的,且不可能測準的,并由此建立一種反科學的理論──【測不準原理】

等等,僅舉與本文有關七例。

以上及以下討論充分證明《量子力學》完全錯誤,一無是處!并可對物理學做如下結論。

第十章物理學正論

10.1世界是粒子的(含場粒子及天體)。但任何粒子都不存在任何物理意義上的內稟波動屬性。

10.2粒子能量是量子化的(包括天體)。但實際上根本不存在什么"量子",即使將"量子"理解為"能量子"也不科學。(量子力學純屬虛構!)

10.3普朗克常數?及量子數n已給出并將給出全部物理世界準確信息,它們共同貫穿全部物理世界全部內容。

10.4任何粒子(含天體,電子,無例外)均不具反常磁矩內稟屬性(以下給出具體計算嚴格證明)。

10.5物質世界是可測的,并完全可測準的,其準確程度完全取決于普朗克常數h=2π?的準確度。

10.6電子、質子、中子都是經典粒子。附錄中嚴格證明(這種證明本身就是物理學一種奇跡,量子力學望塵莫及)。

10.7目前為止,世界是經典的。所以,量子力學所謂超脫經典實際就是超脫科學!

以下附錄是對全文的嚴格、具體證明。

第十一章附錄:粒子及其磁矩問題

粒子物理問題,由于缺少直觀經驗,這給人們正確認識造成極大困難。然而量子力學的出現并沒有幫助人們解決困難,反而給人們本來有限的認識能力又設置了人為的更難以逾越的障礙,這就是【測不準原理】。并把人們的認識能力禁錮在量子力學謬誤之中。

目前為止的實驗,已經驗證粒子具有磁矩。但對粒子磁矩問題,量子力學由于缺乏了解,又為了"符合"試驗,經常自覺不自覺混淆,有時偷換,普朗克常數的物理概念。這已使得量子力學對粒子磁矩問題的描述嚴重有詐!

以下用CGS和高斯單位制具體討論:

11.1粒子磁矩問題的實驗表達式

文獻[10]中,粒子磁矩表達通式如下:

g=nh/μ0H=ω?/μ0H―――――――(33)

研究表明,該式可謂經驗公式,因由試驗而來,應當是正確表達式。

然而問題在于,量子力學對實驗表達式的真實物理意義及實驗的真實物理過程并不清楚。對表達式的理解也有錯誤,因而得出完全錯誤的結果和結論。

對于電子,(33)式可變為:

ge=ωe?/μBH――――――――――――(34)

式中ge=1.0011596被量子力學定義為電子的"反常磁矩"值,ωe為電子自旋磁矩在磁場中進動角頻。并有:

μB=γe?=(e/2meC)?―――――――(35)

其中γe=e/2meC――――――――――――(36)

那么有ge=(ωe?/?H)÷γe――――――――(37)

可簡為ge=ωe/γeH―――――――――――(38)

這就是量子力學基本思路,并由此得出電子自旋磁矩錯誤結果。又將這種錯誤勇敢地推廣到其它粒子和其他情況,這就錯上加錯。

需要指出,根據教科書概念,(36)式為電子軌道回旋比。量子力學又認為電子自旋回旋比為軌道回旋比的2倍,這是由于認為(實際是猜測)電子自旋量為(1/2)?的必然結果。也得出電子的朗德因子為2的結果,這是完全錯誤的(見下)。

以下討論給出完全的證明:電子純系經典粒子,并且其荷質比絕對均勻。

那么,對于這樣的經典粒子--電子來說,不管其角動量如何變化其軌道回旋比與自旋回旋比永遠相等(只要建立均勻荷質比的經典粒子模型,立即可證,略)。

考慮到量子力學錯誤因素在內,不影響以上及以下討論。研究表明(38)式對電子仍然準確成立。

但量子力學錯誤主要表現在:

11.2量子力學所犯經典錯誤

量子力學所犯經典錯誤一:將g定義為磁矩"反常"因子。這表明量子力學缺乏了解又理論貧乏,犯指導方向錯誤。以下將給出g因子的真實物理意義和內容。

量子力學所犯經典錯誤二:認為費米子(電子、質子)的自旋量皆為(1/2)?,這是狄拉克根據量子力學計算的錯誤結果:實際上是與作為能量單位的?簡單呼應導出結果,沒有物理意義。因而是完全錯誤的。

量子力學所犯經典錯誤三:量子力學自覺不自覺混淆并濫用普朗克常數?的物理概念并偷換之,這叫偷換概念。注意,(37)式中分線上下都有?項。由(33)式可知:

nhω?=E――――――――――――――(39)

這里?分明表示能量E的單位,這就是(37)式分線上面之?。而(37)式分線下面之?卻是角動量的單位。兩種完全不同的物理概念不容混淆,雖然它們的數值和量綱完全一致。

稱職的物理學家在未有把握之前不會輕易消去?項。然而量子力學卻毫不顧忌這么做了,那末所得結果必有詐!

量子力學所犯經典錯誤四:以下將證明量子力學完全不了解粒子磁矩實驗的真實物理過程以及(33)、(38)式的真實物理意義。

那么,電子磁矩實驗真實物理內容是什么呢?現將(34)式變化如下:

ωe=(ge·H/?)μB――――――――――(40)

注意,式中μB為玻爾磁子,系作為磁矩的單位出現,為常數;而?則作為能量的單位出現,亦為常數;因子ge也是常數。

那么,(40)式明確表明:ωe與H成正比,而與電子真實角動量無關(注意式中無有角動量物理量)。也就是說,無論電子真實角動量是多少,(40)式中的ωe都保持不變。

或者由(38)式得:

ωe=ge·H·γe―――――――――――(41)

式中ge及γe均為常數,該式仍然表明ωe只與H成正比,與電子真實角動量無關。并請注意,這種認識上的差異將產生完全不同的結論。

由此可結論:由于粒子磁矩進動實驗結果與粒子真實角動量這種無關性(注意:與實驗無關,并非理論無關),因而這種試驗就不能直接測得任何粒子真實磁矩。因為完全相反,粒子真實磁矩直接與角動量緊密(理論)相關(只要建立經典粒子模型立即可證)。并且研究表明,這一結論對任何粒子都成立。

然而,量子力學卻由此直接得出"電子自旋磁矩"μe:

μe=ge·μB―――――――――――――(42)

注意:這種結果,①偷換了常數?概念;②假定電子自旋量為(1/2)?;③并不了解ge因子的真實物理意義,因而是完全錯誤的結果。

然而,(41)式是有功勞的,它已經揭示出粒子磁矩問題的本質規律(量子力學全然不知)。并且,這種規律的正確性可用下述Ⅳ條磁矩定理表述。

11.3粒子磁矩定理Ⅰ

〖粒子磁矩定理Ⅰ〗:任何粒子(含場粒子及天體,下同)的磁矩問題都是經典問題,不存在任何非經典問題。

顯然,此定理的證明,不可能立竿以畢。但是,本文如下仍將給出完全的證明!

這定理的證明本身就已是物理學奇跡之一。這已表明量子力學完全無聊!

11.4粒子磁矩定理Ⅱ

〖粒子磁矩定理Ⅱ〗:任何磁矩進動試驗都不能直接測得任何粒子的真實磁矩。但玻爾磁子除外。

其實,上述討論已經給出定理Ⅱ的證明。這是由于實驗磁矩進動角頻(ω)與粒子真實角動量(L)無關,而粒子真實磁矩(μ)卻與粒子真實角動量(L)緊密直接相關(不可開膠)!

然而,量子力學竟然由實驗直接得出粒子的磁矩結果。那么,這種結果必不真實,嚴重有詐!這表明,量子力學先天不足,后天空虛,已養成寄生性和猜測性。所謂寄生旨在寄生于經典物理,經典物理已清的,量子力學也清楚,并夸其談而娓動聽;經典物理未清的,量子力學也一無所知,不得不依賴對實驗進行猜測--并美其名曰"符合"試驗。

11.5粒子磁矩問題理論表達式

研究表明,為了要得到粒子真實磁矩,就必須建立磁矩問題的理論表達式。量子力學對此完全無能。本文大量研究,現給出粒子磁矩問題的準確理論表達式如下:

Kφ=ω·L/μ·H――――――――――(43)

或為討論方便變為:

ω=Kφ·μ·H/L――――――――――(44)

注意,這種理論表達式的正確性,可用粒子磁矩定理Ⅲ表述如下:

11.6粒子磁矩定理Ⅲ

〖粒子磁矩定理Ⅲ〗:任何粒子(同上)不管公轉還是自旋(旋轉軸須平行),其磁矩在磁場中進動角頻ω與粒子磁矩μ成正比,與外加磁場強度H成正比,與粒子角動量L成反比。其比例為常數。

若用符號Kφ表示這個常數,那么有:

Kφ=1.0011596――――――――――――(45)

研究表明,Kφ為物質與物質場相互作用常數,并且這是所有粒子(含天體)的共性問題,絕非任何粒子(例如電子)所特有。任何粒子,無例外,都不具反常磁矩內稟屬性,以下給出完全的證明。

研究還表明,理論表達式即(43)、(44)式具有普遍意義,對所有粒子(含天體)任何情況(公轉和自轉)都準確適用。并都將得到與實驗完全相符的結果。

這一事實完全表明:

第一,粒子磁矩問題是共性問題。

第二,粒子磁矩問題確系經典問題。這表明〖粒子磁矩定理Ⅰ〗成立(以下還將證明)。

11.7電子及其磁矩

作為物理學者,在將(34)式變為(38)式時不應忘記兩件事:

11.7.1物理學者不應忘記第一件事

第一件事:由于混淆并(偷)更換常數?物理概念的結果,使得(38)式具有了完全特殊的意義。在于,(38)式卻反映且唯能反映電子基態軌道磁矩真實情況。這是由于唯基態電子軌道運動角動量為?,也方可與作為能量單位的?相消。這么做的結果,使得磁矩實驗只能直接測得電子基態軌道運動真實磁矩,且在數值上等于玻爾磁子μB:

μB=ωe·?/ge·H――――――――――(46)

需指出,這是所有磁矩進動試驗所能測得的唯一真實磁矩。除此之外任何粒子任何情況(公轉和自轉)的真實磁矩都不可能由磁矩進動實驗直接得出(只要建立經典模型立即可證)!

(46)式也可由(34)式直接導出,但物理意義完全不同:在(34)式中,μB系作為磁矩的單位出現,為常數,?則作為能量的單位出現;而(46)式中μB則是電子基態軌道真實磁矩,而?為電子基態軌道運動真實角動量。

11.7.2電子快報

電子快報:

研究表明,(46)式又有引伸的重要物理意義(可謂物理學今古奇觀):在于由電子自旋的實驗竟然得出電子軌道運動的真實磁矩μB;反而無論如何也不能直接測得電子的自旋真實磁矩。就是說,將電子自旋試驗參數(自旋進動角頻ωe、自旋試驗場強H、自旋因子ge)代入(46)式,居然得出電子基態軌道運動真實磁矩μB!并且計算也表明,對其它軌道磁矩(38)式也適用。這便是值得物理學家注意的"電子快報"!于是有:

11.7.3電子磁矩問題的表達通式

因此,可以構造電子磁矩問題的表達通式:

μe=ωe·Le/ge·H――――――――(47)

式中μe既表示電子的自旋磁矩,也表示軌道磁矩,Le則為對應的角動量。

11.7.4電子磁矩問題表達通式的應用

例一:用電子磁矩表達通式即(47)式求解電子軌道角動量為L2=2?時的軌道磁矩μ2

解:將L2=2?代入(47)式有:

μ2=ωeLe/geH=ωeL2/geH=ωe·2?/geH=2(ωe?/geH)

=2μB(正確)

研究表明,對電子自旋(47)式當然成立,因為(34)~(38)式是系由自旋試驗而來。只要將電子自旋真實角動量代入(47)式便得電子自旋真實磁矩(以下給出結果)。

11.7.5莊嚴事實

莊嚴事實:

由電子自旋試驗得到的結果即(38)式,卻完全適用于電子任何情況(包括自旋各種狀態,也包括軌道公轉各種情況)。這已充分證明〖粒子磁矩定理Ⅲ〗成立,同時證明〖粒子磁矩定理Ⅰ〗也成立。如果電子不是經典粒子,(47)式絕不會成立。

11.7.6一條真理

一條真理:

上述莊嚴事實展示一條真理,即下式成立:

ω自/ω公=ωe/ωB1――――――(48)

式中用ω自表示電子自旋磁矩進動角頻,亦即ωe;而ω公表示電子軌道磁矩進動角頻,亦即ωB。研究表明這是〖粒子磁矩定理Ⅲ〗及〖粒子磁矩定理Ⅰ〗的必然結果!以下還將對(48)式進一步證明。

這種結果,唯一表明電子純系經典粒子,因為只有經典的荷電粒子模型(并且荷質比均勻)才有(48)式結果(只要建立經典模型立即可證,略)。

11.7.7量子力學錯誤結果

然而,量子力學卻得出與(48)式相悖的錯誤結果:

ωe/ωB=μe/μB=ge=1.0011596―――(49)

顯然,量子力學完全不知常數ge的真實物理意義。更不知:〖粒子磁矩定理Ⅱ〗已無余地地指出,任何磁矩進動試驗都不可能直接測得任何粒子的真實磁矩!然而,量子力學卻直接得出(42)、(49)式結果。所以這種結果必不真實,嚴重有詐!也顯然,這種結果純系根據實驗比值瞎子摸象。又美其名曰"符合"試驗,多荒唐!

11.7.8物理學者不應忘記第二件事--荷質比均勻問題

第二件事:電子(作為粒子)自身內部結構各點微荷質比是否均勻?如果微荷質比均勻,則(34)~(38)式均成立,反之都不成立。

這問題,只要建立經典模型立即可證(略)。同樣可證明,如果粒子內部微荷質比不均勻對軌道公轉磁矩影響甚微,可忽略;但對自旋磁矩影響顯著,不可忽視(研究表明質子和中子正是這種情況)。然而,量子力學一律忽視!

以下對荷質比作定量討論,需要定義。

微荷質比的定義:將粒子內部結構各點的真實荷質比定義為微荷質比,用符號q/m表之。

那么,如果粒子自身內部結構各點微荷質比點點相同,即:

q/m=常數―――――――――――(50)

則被定義為:粒子自身內部結構荷質比均勻。

否則謂荷質比不均勻。

顯然,此類問題量子力學顯得力所不及。但值得慶幸的是,對電子來說大量研究表明(50)式準確成立。也正因如此,才允許(否則不允許)進行(35)~(38)式變換,才有(48)式結果。否則(48)式不會成立,也不會有(47)是正確結果。

此外,本文應用普適方程已準確推出電子自身內部結構(繁瑣,略),這種結構也準確表明電子內部結構各點微荷質比點點相同。且有:

q/m=常數=e/me―――――――(51)

那么,以下〖粒子磁矩定理Ⅳ〗給(48)式以嚴格證明。

11.8粒子磁矩定理Ⅳ

〖粒子磁矩定理Ⅳ〗:任何粒子(同上)只要是經典的,如果(50)式成立,不管公轉還是自旋下式總成立:

ω1/ω2=q1/m1÷q2/m2-―――――(52)

式中q1/m1、q2/m2分別表示兩種情況下的粒子平均荷質比;ω1、ω2分別表示兩種情況下磁矩進動角頻;下表"1"、"2"表示兩種情況:其中包括兩種粒子情況m1、m2,或者兩種電荷q1、q2情況,或者表示同一粒子兩種試驗條件,或者表示自轉與公轉兩種情況。

這表明(52)式的廣泛適應性。它也表明粒子磁矩問題的共性,同時也表明離子磁矩問題的經典性。

只要建立經典模型,〖粒子磁矩定理Ⅳ〗立即可證(略)。需指出,〖粒子磁矩定理Ⅳ〗既可由理論表達式推導證明(略),也可由實驗表達式推導(略)。

那么,將(52)式應用于電子的自旋與公轉兩種情況,則有:

ω1/ω2=ω自/ω公=ωe/ωB

=q1/m1÷q2/m2――――――(53)

式中下標"1"表示電子自旋情況,下標"2"表示電子公轉情況。于是:

q1/m1q2/m2e/me

那么有:ω自/ω公ωe/ωB1―――――――(54)

這表明(48)式成立,亦即表明電子自身內部荷質比均勻。

這再一次證明了電子問題的經典性質。如果電子不是經典粒子(54)式絕不成立。

至此,上述四條磁矩定理嚴格證畢。

那么,這就在事實上徹底打破了《量子力學》關于電子理論問題的神話--鬼話。

并且至此,已完全、充分、確切地證明了量子力學純系偽科學(非任何偏見)。在哲學及物理學意義上說,此結論都嚴格準確。

11.9粒子磁矩理論表達式的應用

11.9.1用理論表達式計算電子軌道磁矩

例二,應用粒子磁矩理論表達式即(43)式求解電子基態軌道運動角動量為L1=?時的軌道磁矩μB

解:由(43)及(54)式得

Kφ=ωBL1/μBH=ωe?/μBH――――(55)

那么μB=ωe?/KφH―――――――――――(56)

式中Kφ=ge(數值相等但物理意義不同)。顯然,該式與(46)式等價。所以(56)式結果正確。這表明本文磁矩理論表達式正確成立。

也顯然,對于其它軌道磁矩理論表達式都成立(略)。

那么,(55)式是一個很有用的式子,他好比粒子磁矩問題杠桿,由它可導出所有粒子所有情況(公轉和自傳)的真實磁矩。

11.9.2用理論表達式計算電子自旋真實磁矩

例三,用粒子磁矩理論表達式求解電子自旋真實磁矩:μe

解:將磁矩理論表達式用于電子自旋則有

Kφ=ωeLe/μeH―――――――――――(57)

聯立(55)、(57)二式則有

μe=(ωeLe/ωB?)μB――――――(58)

由〖粒子磁矩定理Ⅳ〗及(48)式知:ωe=ωB,故有:

μe=(Le/?)μB―――――――――――(59)

只要將電子真實自旋角動量:Le

Le=(1/401.16764)?―――――――――(60)

(這是本文大量研究結果,推導繁瑣,略)代入(59)式便得電子自旋真實磁矩:μe

μe=(1/401.16764)μB――――――――(61)

可有人不敢相信這(61)式結果。但是,(59)式必正確!

那么,為何量子力學猜測電子自旋量為(1/2)?,又能與實驗"相符"呢?這是由于磁矩實驗表達式即(34)~(38)式與電子真實角動量無關,不管電子真實角動量是多少,(34)與(38)二式總自洽成立。因此,量子力學詭稱符合實驗,實屬欺詐!

下面考察質子。

11.10質子及其真實磁矩

考察質子磁矩立刻出現困難:卻乏質子有關數據。

11.10.1質子結構數據

不過不要緊,本文大量研究已經給出質子自身結構準確描述,并在幾方面都與實驗完全相符。這種描述給出如下兩個重要結果:

第一,質子自旋真實角動量以LP表示,則為:

LP=h=2π?=6.6260755×10-27(爾格妙)―――(62)

第二,質子自旋理論半徑以rP表示,則為:

rP=1.324100×10-13(cm)――――――(63)

這兩項結果推導繁瑣,但以下仍將給出出其不意令人嘆為觀止的證明。

仿照電子,對質子做如下計算:

EP=n2LP2/2mPrP2=n2h2/2mPrP2―――(64)

式中mP為質子質量,n為量子數。將(63)、(62)式代入得:

EP=n2×7.5163935×10-4(爾格)――――(65)

注意:式中數字恰為質子自旋動能,現以符號TP1表示:

TP1=(1/2)mP·C2

=7.5163935×10-4(爾格)――――――(66)

那么,據潛動能定理,質子必有潛動能,以TP2表示:

TP2=TP1=(1/2)mP·C2

=7.5163935×10-4(爾格)―――(67)

那么,質子必有全動能以EPm表示:

EPm=TP1+TP2=mP·C2

=1.5032787×10-3(爾格)―――――(68)

這就是聞名遐邇的愛因斯坦"質能關系"式:

E=mC2――――――――――――――――(69)

這表明質子自旋速度恰為光速C,那么質子自旋角動量若以符號LP表示必為:

LP=mP·C·rP=6.6260755×10-27(爾格妙)

=h=2π?―――――――――――――(70)

如上計算表明,(63)、(62)二式必需同時成立。如果LP、rP中一項不成立,則上述計算都不成立。這可謂對質子結構數據初步證明,以下還將證明。

11.10.2質子世界

注意,(64)式有著極為豐富的物理內容?,F將其變化如下

E=n2h2/2mPr2――――――――――――(71)

這就是質子輻射能場準確數學表達式,式中r=rP∞為距離,E的量綱為能量,但其數值為在r處單位面積上的能量,即能場強度。當距離從∞收縮至rP時,能量E恰為EP即(65)式,且此時質能關系式E=mC2成立。這說明質子活動(自旋)范圍為rP(自旋半徑),亦即(63)式成立。

上述可見,質子世界的(作用)范圍為r=0∞。其中0rP為質子內部結構世界,而rP∞為質子(或原子核)的外部作用世界。

11.10.3量子化的根源

注意,(64)式及(71)式能量都是量子化的,并且,這就是世界量子化的真實根源!這是質子(原子核)的內稟屬性。也并且,原子核(質子)以此嚴格規定并支配著所有外部世界:核外所有電子、原子、分子、晶體、固體、液體、氣體、天體、宇宙的結構和性質,以及宇宙的歷程。這些也都是大自然內在本質規律。

11.10.4質子與普適常數

根據經典物理,現將質子電荷庫侖自舉能用Epe表示,則:

Epe=e2/2rP=8.7296129×10-7(爾格)―――(72)

那么有:

EPm/Epe=1722.0451=Φ―――――――(73)

這也就是正文中的普適常數Φ之值,參見(15)式。式中EPm為質子全動能,即(68)式。可見,普適常數Φ還嚴格規定著質子。

注意:(15)式與(73)式是完全不同的計算,然而竟得出完全相同的結果,即普適常數Φ之值。這種令人嘆為觀止的結果,已完全表明本文對質子的計算無誤。以上質子數據都成立。

11.10.5質子與反常磁矩

作如下計算:

(TP1+TP2)/TP1=1.0011614――――――(74)

這就是試驗測得的"反常磁矩值"。注意文獻[10]介紹:"試驗測得電子反常磁矩值為1.0011609(±0.0000024)"。

再做如下計算:

1+1÷(Φ/2)=1+2/Φ=1.0011614―――(75)

這就是普適常數Φ與反常磁矩的關系。

上述計算已經表明:

第一,謂反常磁矩值并非為電子所特有,而是物質間相互作用常數,為任何粒子(包括天體)所共有。

第二,本文關于質子結構數據的計算準確無誤。

11.10.6質子的真實磁矩

有了上述準備,現在繼續考察質子磁矩。但又出現困難:質子內部結構微荷質比是否均勻?不過不要緊:可以先假定其荷質比均勻,然后在研究處理。

那么,如果質子荷質比均勻,亦即假定(50)式對質子成立,就可將〖粒子磁矩定理Ⅳ〗應用于質子和電子兩種粒子。必有:

ω1/ω2=ωe/ωP=q1/m1÷q2/m2=e/me÷e/mP

=mP/me―――――――――――(76)

式中用下標"1"表示電子,下標"2"表示質子,所以有:

ωe/ωP=mP/me―――――――――――(77)

該式右端為質子與電子的質量之比,為:

mP/me=1836.1528―――――――――――(78)

而(77)式左端,實驗(文獻[12])已經測得:

ωe/ωP=658.210688―――――――――(79)

然而,量子力學(文獻[12])錯誤地推薦此值為:

ωe/ωP=μe/μP=658.210688―――――(80)

顯然,這是錯誤結果:第一因為,上述〖粒子磁矩定理Ⅱ〗已無余地地指出,任何磁矩進動實驗都不可能直接測得任何粒子的真實磁矩;第二因為,試驗實際測得的數據是ω而不μ,

這表明(79)式正確無誤,而(80)式錯誤。

回頭再看,(77)式并不成立!究其原因恰在于:假設不合理。原來質子自身結構荷質比并不均勻!然而,不均勻程度如何?需作如下計算:

mP/me÷ωe/ωP=1836.1528/658.201688

=2.7896125――――(81)

注意:這就是質子內部結構荷質比不均勻程度。因為如果荷質比均勻,(77)式必成立(據磁矩定理Ⅳ)!而事實不成立,恰在于質子的荷質比不均勻(唯一原因)。故,(81)式準確表征質子荷質比不均勻程度。

若以符號gP表示質子荷質比不均勻因子(即不均程度),則有:

gP=mP/me÷ωe/ωP=2.7896125――――(82)

大量研究表明,此種關系對任何粒子都準確成立。

于是粒子荷質比不均因子(以符號g表示)的表達通式為:

g=m/me÷ωe/ω―――――――――――(83)

顯然,這里的荷質不均因子與教科書中(文獻[4])朗德因子數值相近,但物理意義完全不同。若以符號g''''表示朗德因子,則有:

Kφ=g''''/g=1.0011596――――――――(84)

研究表明,(84)式對所有粒子都準確成立。那么,對質子則有:

Kφ=gP''''/gP=2.79284386/2.7896125

=1.0011596――――――(85)

看!質子也有了"反常磁矩值":1.0011596。這種計算,再次打破了量子力學關于電子的神話--鬼話。

所以研究表明,Kφ=1.0011596為物質與物質場相互作用常數(參見〖粒子磁矩定理Ⅲ〗),為任何粒子(包括天體)所共有。并不為電子所特有,因而不能表征磁矩"反常"。

那么,將磁矩理論表達式,即(43)式用于質子:

Kφ=ωP·LP/μP·H―――――――――(86)

聯立(55)、(86)二式有:

μP=(ωP·LP/ωe·?)μB―――――――(87)

將(70)、(79)二式代入得;

μP=(2π/658.210688)μB

=8.8528430×10-23(爾格/高斯)―――(88)

這就是質子自旋真實磁矩!這是質子磁矩的第一種算法。用這種算法可以算得任何粒子的真實磁矩,下面介紹另種算法。

11.11粒子磁矩另一種算法

大量研究,下面給出粒子磁矩另種算法表達通式:

μ=g·γ·L――――――――――――――(89)

研究表明,該式對所有粒子的磁矩都準確適用。雖然教科書中也有一模一樣的公式,但物理意義大相徑庭!

這里,L為粒子真實角動量;γ為所謂的回旋比,但對荷質比不均勻的粒子,γ已不再能表征真實回旋比,而只能表征平均荷質比概念;g則為荷質比不均因子,它表征粒子內部荷質比不均勻程度,為無量綱常數,可由實驗測定,也可理論推導。并且有:

gg''''/Kφ―――――――――――――――(90)

式中g''''為教科書中的"朗德因子"。研究表明(89)、(90)二式對任何粒子(含天體),不管公轉還是自轉都嚴格成立。

11.11.1電子磁矩另一種算法

對于電子,(90)式變為:

ge=ge''''/Kφ=1.0011596/1.00115961―――(91)

這里,電子的ge1,表征電子內部結構各點荷質比絕對均勻。并再次證明電子確系經典粒子。那么,以上所有計算均有效!

11.11.2用另種算法計算電子軌道磁矩

例四,用(89)式求解電子軌道角動量為L3=3?時的軌道磁矩μ3

解:對于電子,ge1,γe=e/(2meC),并將L3=3?代入(89)式有

μ3=(e/2meC)×3?=3μB(正確)

11.11.3用另種算法計算電子自旋磁矩

例五,用(89)式求解電子自旋磁矩:μe

解:對于電子,ge1,γe=e/(2meC),代入(89)式得

μe=(e/2meC)Le=(Le/?)μB―――(92)

此結果與(59)式全同,正確。

11.11.4質子和中子磁矩的另種算法略……

11.12結語

綜上述可見:

第一,Ⅳ條〖磁矩定理〗完全是經典的。

第二,電子、質子、中子完全遵從Ⅳ條〖磁矩定理〗,這已無可辯駁地證明:電子、質子、中子完全是經典粒子?!读孔恿W》純屬主觀臆造!

第三,本文《物理學正論》成立。

參考文獻

[1]理論物理《量子力學》-----------吳大猷著(臺灣)

[2]《物理量和天體物理量》-----------艾倫著(英)

[3]《關于氦原子的計算》-----------黃崇圣著(成都科技大學學報1980.6)

[4]《原子物理學》----------------諸圣麟著

[5]《氦原子光譜,兼談原子結構》-----朱正擁著(鐵嶺師專學報1986.4)

[6]《18個元素的原子結構計算》------張奎元著(鐵嶺衛校???988.1)

[7]《36個元素的原子結構計算》------陶寶元著(鐵嶺教育學院院刊1989.1-2)

[8]《物理學》(教材)---------------復旦大學編

[9]《電動力學》------------------郭碩鴻著

[10]《物理大辭典》-----------------臺灣版

量子計算的定義范文2

關鍵詞:入侵檢測器;量子遺傳算法;協同進化

中圖分類號:TP274文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)13-3199-03

Research on Generating Method of Detector in IDS

LI Lu-lu

(College of Computer Science and Engineering Institute, Yulin Normal College, Yulin 537000, China)

Abstract: The generation of intrusion detection device is the core o f the intrusion detection system, In place of com plex problem of optimizaion, quantum genetic algorithm has strong searching capabilities and the most optimal performance. In this paper a quantum genetic algorithm coevolution detector generation method is proposed. The population needing to evolve is divided to some child population by simulating nature cooperative coevolution mechanism, and each population using quantum genetic algorithm to optimize, making whole intrusion detection system has good adaptability and diversity.

Key words: intrusion detection device; quantum genetic algorithm; cooperative coevolution

1概述

隨著網絡和計算機技術的不斷發展,網絡安全性問題日益突出起來,入侵檢測系統是一種重要的安全防范技術,已成為網絡安全的重要保障之一[1-2]。目前各種不同的攻擊方式不斷出現,因此入侵檢測中的有關智能性研究逐漸成為入侵檢測系統研究領域中的一個重要方向。而入侵檢測系統的主要部件是檢測器,檢測器生成算法是生成有效檢測器的關鍵,是檢測異常變化的核心所在[3-4]。檢測器的設計對入侵檢測系統的性能有著重要的影響,其從產生到成熟再到被丟棄,有自身固有的過程和生命周期,可以利用遺傳算法來生成一個成熟檢測器集,采用交叉、變異等遺傳操作對其進行進化,使成熟檢測器群體向“非我”進化。但隨著問題規模的不斷擴大和搜索空間的更加復雜,遺傳算法在實際應用中有一定的局限性,不能表現出算法的優越性,出現迭代次數多、收斂速度慢、易陷入局部最優值和過早收斂等問題。

量子遺傳算法結合了量子計算和遺傳算法的優點,它將量子所具有的獨特計算能力和遺傳算法的全局尋優能力結合起來,提升了算法的優化性能,比傳統遺傳算法具有更高的搜索效率[5]。該文在現在有研究的基礎上提出一種檢測器生成方法,該算法通過對自然界中的協同進化機制進行模擬,首先將要進化的種群劃分為多個子種群,然后各個種群再分別利用量子遺傳算法進行優化,使整個入侵檢測系統具有良好的自適應性和多樣性。

2相關知識

量子遺傳算法本質上是種概率優化方法,其基本思想是基于量子計算原理,用量子比特編碼來表示染色體,充分利用量子態的疊加性和相干性,以當前最優個體的信息為指導,通過量子門來完成種群的更新操作,以此來促進算法的收斂,從而來實現目標的最后優化求解。

2.1量子比特

通常在計算機中用二進制0和1來表示信息單元,而在量子計算機中是用一個雙態量子系統即量子比特來表示信息單元。量子比特作為信息單位,形式上表示為兩種基態|0>和|1>,一般用|0>表示0,用|1>表示1。與經典比特不同,量子比特不僅可以處于兩種基態|0>和|1>,而且還可以處在中間態,也就是|0>和|1>的不同疊加態。因此,量子比特的狀態可用下式表示:

2.2量子染色體[6]

量子遺傳算法是采用量子比特的編碼方式,用一個復數對(α,β)表示一個量子比特。若一個量子染色體包含m個量子比特,則由m個復數對組成。這個染色體編碼形式如下:

2.3量子旋轉門

在量子遺傳算法中量子染色體一般是糾纏或疊加的,所以可以用量子門來表示染色體的各個糾纏態或疊加態;父代群體不能決定子代個體的產生,個體的產生是通過父代的最優個體以及它們狀態的概率幅決定的。用構造的量子門表示量子疊加態或糾纏態的基態,它們彼此干涉使相位發生改變,以此達到改變各個基態的概率幅的目的。因此,如何構造合適的量子門是量子遺傳操作和量子遺傳算法亟待解決的關鍵問題,量子門構造的是否合適會影響到遺傳算法的性能。目前在量子遺傳算法中通常采用量子旋轉門U,U可表示為

,θ為旋轉角。

2.4量子變異[7]

通常情況下在遺傳算法中,算法的局部搜索能力以及阻止未成熟染色體收斂這些操作都是通過變異作用實現的,量子變異必須達到量子遺傳算法對變異操作的要求,這里我們這樣定義量子比特的變異操作:

(1)從種群中以給定的概率pi隨機地選擇若干個體;

(2)確定變異位,以確定的概率對從(1)中選擇的個體隨機地確定變異位;(3)對換操作,對換選中位量子比特的概率幅。

2.5協同進化算法[8]

進化算法的本質是優化,是為了使物種在激烈的競爭中能夠具備生存的本領以致在競爭中能夠生存下來。在一般的遺傳算法中要么只涉及到個別群或個體的進化,要么只是涉及種群之間的競爭,幾乎沒有顧及到個體與個體,種群與種群之間互惠寄生的協同關系。基于以上原因,提出了協同進化算法。協同進化是生態系統中眾多進化方式中的一種,進化中種群要生存下來不僅要受自身因素的影響,同時也受周圍同類或異類的相互影響,在這些因素的影響下能夠生存下來。在進化的過程中種群的個體之間及其與其它種群之間都要進行相互作用相互影響。

3基于量子遺傳算法的協同進化檢測器生成算法設計思路

算法的基本思想:首先對隨機生成的種群進行種群分割,將種群分成若干個子種群。利用空間形態學的原理,根據種群中各個自體間的距離來判斷它們是否屬于一個分割,各個子群之間互相協作,以確保整個系統的適應度不斷提高;用量子遺傳算法對單個子群進行進化。量子遺傳算法優化檢測器的入侵檢測模型如圖1所示。圖1量子遺傳算法優化檢測器的入侵檢測模型

(1)種群的初始化策略

在量子遺傳算法中種群初使化操作通常是這樣進行的,各個體的量子位概率幅() 2,也就是說各個體的全部狀態出現的概率相同。協同進化需要多個種群,因此必須增加種群的多樣性,所以在初始化時我們將量子位概率空間平均分為N個,即體表N個子群,0、1極限概率為δ,用公式(1)來初始化第k個子種群,也就是將同子種群內的每個個體初始化為量子染色體,每個量子染色體的概率相同,不同子種群個體的狀態以不同概率出現,以此來達到增加初始化個體多樣性的目的。(2)量子門更新策略

采用進化方程的方式來調整量子門的旋轉角大小和方向。這樣做有兩個好處:一是減少了參數的個數,同時算法的結構也得到了簡化;另一個是利用進化方程的記憶的,可以利用個體自身的局部最優信息,鄰域種群的最優信息,以及整個種群最優狀態的信息,從而使旋轉角θ能夠得到更加合理的調整,還能夠更好地跳出局部極值。進化方程可定義為:U=?

p -xi,其中k1,k2,k3,k4為影響因子,pi,pj是左右鄰域種群極值,pm為個體所在種群極值,p為全局極值。

(3)具體實現步驟

Step1:將量子位概率空間平均分為N個,即體表N個子群,0、1極限概率為δ,用公式子種群,也就是將同子種群內的每個個體初始化為量子染色體,每個量子染色體的概率相同,不同子種群個體的狀態以不同概率出現,以此增加初始化個體的多樣性。

Step2:初始化步驟1中的每一個子群Qi( )

Step4:依次對Pi( ) t進行適應度評估;

Step6:保留步驟5中得到的N個最佳個體,如果此時得到了滿意解,則算法終止,否則轉入Step7;

Step7:采用(2)中定義的量子門U( )

Step8:以確定的概率進行量子變異;

Step9:對于每個新的子代Qi() t+1,算法轉至Step4繼續進行。

4結論

檢測器集的好壞決定了入侵檢測系統的性能,因而檢測器集的生成算法是入侵檢測系統開發中最核心的部分。該文引入量子遺傳算法來實現檢測器的優化過程,設計了基于遺傳算法的檢測器生成算法。該算法通過模擬自然界協同進化機制,把需要進化的種群劃分為多個子種群,各個種群采用量子遺傳算法進行優化,使整個入侵檢測系統具有良好的自適應性和多樣性。在接下來的研究中,將重點研究侵檢測器中各參數的影響程度的問題,以提高入侵檢測系統的自適應性和有效性,進一步提高入侵檢測的準確率。

參考文獻

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量子計算的定義范文3

關鍵詞:貝葉斯網;結構學習;量子遺傳算法;K2算法;拓撲序列;量子計算

中圖分類號:TP181

0引言

不確定性問題知識表示和推理是人工智能領域中的一個研究熱點,貝葉斯網(BayesianNetwork,BN)是處理該問題的一個非常重要的理論模型。近年來,隨著搜索技術的發展和數據挖掘的興起,貝葉斯網結構的學習引起了國內外學者的廣泛興趣。到目前為止,人們已經提出了一些學習貝葉斯網結構的方法,其中基于蟻群算法[1]、遺傳算法[2-4]和粒子群算法[5]的貝葉斯網結構學習是比較新的一些實用而有效的方法。例如,基于蟻群算法的貝葉斯網結構學習算法I ACO B[1]首先用0階條件獨立性測試發現一些潛在的條件——獨立知識并用之壓縮搜索空間,然后利用改進的啟發函數使蟻群算法的搜索能力得到提高。文獻[5]提出了一種新的基于粒子群的學習貝葉斯網結構的算法——C PSO B,該算法利用定義的規則鏈模型度量拓撲序列優劣,有利于發現較高質量的拓撲序列;然后通過給粒子位置可選擇更新的粒子群優化算法加上動態權重系數,提高了算法的搜索性能。這兩種算法都取得了比較好的成果,但是它們在學習貝葉斯網結構時仍存在求解精度不高、收斂速度慢等不足。

量子計算是20世紀90年代被提出的。由于它是以微觀世界為物理研究基礎,所以量子計算具有了經典計算無可比擬的優越性。在量子理論中,量子信息的豐富性、量子計算的并行性和量子態的疊加性等特性,使量子計算具有了明顯的優勢。將經典的搜索算法與量子計算相結合是改善上述不足的一種研究思路。到目前為止,已出現了一些與量子相結合的搜索算法[6-11],如量子進化算法[6-7]、量子遺傳算法[8-10]和量子粒子群算法[11]等。本文提出了一種基于拓撲序列和量子遺傳算法的貝葉斯網結構學習算法(BayesianNetworkStructureLearningAlgorithmbasedonTopologicalOrderandQuantumGeneticAlgorithm,T&QGA B)。為了提高搜索的效率,新算法首先利用量子計算的優勢,設計出基于量子染色體的拓撲序列生成策略;然后通過采用帶上下界的自適應量子變異策略,增強了種群的多樣性。實驗結果表明,與新近提出的I ACO B算法[1]和C PSO B算法[5]相比,新算法在求解精度和收斂速度兩方面都有明顯提高。

量子計算的定義范文4

關鍵詞量子;墨子號;量子通信衛星;量子通信

2016年8月16日凌晨1時40分,世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”由我國酒泉衛星發射中心成功發射。全國人們為此歡呼雀躍,各大媒體也爭相報道這一科研壯舉。目前,我國已經成為世界上首個實現太空一地面量子通信的國家,然而對于普通人來說基于量子物理學發展而來的量子通信技術依然是晦澀難懂的深奧科學。那么,我們便基于量子衛星的發射來談一談量子衛星所涉及的基本科學問題。

1量子衛星

1.1量子衛星“墨子號”名稱的由來

在我國古代,墨子先生不僅創立了墨家學說,更是在傳世的《墨經》一書中提出了“光學八條”的理論。在“光學八條”中不僅描述了我國古代人民對光線的認識,也設計出了我國最早的小孔成像實驗,這是我國有關光學研究的基礎。為了紀念墨子先生,我國發射的全球首顆量子科學實驗衛星便被命名為“墨子號”。

1.2“量子”的定義

在1900年,著名的物理學家普朗克為了解釋黑體輻射現象提出了一個假設,即黑體輻射的能量只能取某一基本能量的整數倍?;谶@一假設,在之后幾十年的研究中,研究者們陸續發現其他物理量也表現出了不連續的量子化現象,那么這些物理量中所存在的最小的基本單位便可以稱之為量子。量子理論的提出嚴重地沖擊了古典物理學,到20世紀早期,法國物理學家德布羅意便在普朗克

愛因斯坦的光量子論和玻爾的原子論的啟發下建立了量子力學理論。量子力學在現代科學技術中的多個領域中均有應用和突出貢獻,而量子通信技術也是基于量子力學發展而來的,對未來科學技術和文明的進步具有重要意義。

1.3量子通信

量子通信是利用量子態和量子糾纏效應進行信息或密鑰傳輸的新型通信方式。量子通信的主要目的便是保證信息傳輸過程中的無障礙傳送和信息安全。而在量子通信技術研究之前,人們為了保證傳輸信息過程中的安全問題,便選擇對所傳輸的信息進行加密。信息加密便是將我們要傳輸的信息(“明文”)轉化成別人不可識別的亂碼(“密文”)。在20世紀前中期,信息加密技術依然有其優越之處,也是人們普遍使用的方法。但是,電子計算機的出現使基于特定參數所建立的密鑰并不再安全。隨著現代電子計算技術的發展,直至量子計算機的研制成功,計算機的能力急劇加強,那么這種基于基本算法的信息加密技術在量子計算機面前形同虛設。為了保障新時代背景下的信息安全,量子通信技術得到快速發展。量子通信是基于早期的對稱密碼:“一次一密”。一次一密的概念在1917年由Vernam提出,然后于1949年被Shannon證明是無條件安全的。隨著量子理論的發展,在1984年,科學家Bennett和Brassard首次提出了第一個實用性的量子密碼的通信協議,該協議以兩者的名字命名。在其后,美國科學家完成了世界上第一個量子信息傳輸實驗,從此量子通信技術進入了蓬勃發展的時期。在1995年,我國中科院物理所在實驗室內完成了試驗性質的量子信息傳輸實驗。進入21世紀之后,量子通信技術蓬勃發展,先后實現了遠距離信息傳輸和量子密碼傳輸。

量子通信技術在信息傳輸的安全性和傳輸能力上具有極大的優勢。首先,在利用量子通信技術傳輸信息的過程中,由于信息的載體是光量子,而光量子的量子狀態是難以截獲的,因而利用量子通信傳輸的信息是不可能被盜取的。在現有的技術條件下,利用量子通信技術傳輸的信息是無條件安全的。其次,在量子通信過程中,量子態隱形傳輸技術可以實現無障礙通信。所謂的量子m纏態,便是兩個相互糾纏的粒子,當其中一個粒子的狀態發生變化時,另一個粒子的狀態會立即發生相應的變化。這種無視空間距離的和即時的信息傳輸能力是量子通信的巨大優勢。

1.4量子通信衛星

量子通信衛星是量子通信技術中的重要硬件設施。簡單來說,量子通信衛星的作用就是為傳輸的信息分配密鑰。量子通信過程中,負載信息的光量子在傳輸的過程中會逐漸衰減直至消失,因此光量子的傳輸存在著距離的限制。一般而言,當光量子在空氣中傳播100km時,光量子的信號已經難以檢測到了。但是,量子通信衛星在太空中進行光量子傳輸時,光信號在到達地表之前僅僅需要經過10km左右的大氣層,地面基站可以輕松地收到量子通信衛星發射的信號。量子通信衛星先向地面基站發送量子密鑰,經過比對之后建立絕對不可破譯的量子密鑰,繼而擁有相同量子密鑰的兩個地面基站,便可以把已經加密的信息通過傳統的信息傳輸方式(如互聯網、無線電話等)互相傳輸,而且所傳輸的信息也是絕對安全的。量子通信衛星的使用可以實現全球距離的信息傳輸。

2我國量子通信技術的發展

1)我國國家政策和戰略布局高度重視量子通信技術的研究和發展。量子通信技術已被列入國家“十二五”科技發展規劃綱要中,屬于國家重點發展的具有引領新興產業發展潛力的前沿技術。

2)我國的量子通信技術布局較早,發展較快,成果也更為顯著。早在1995年,中科院物理所便在實驗室內完成了我國首個的量子密鑰分發實驗演示。在其后,我國先后成立了中國科學技術大學量子物理與量子信息研究部、中國科學院量子技術與應用研究中心和中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心。這些研究中學的成立將會進一步推進我國量子通信技術領域的技術進步,使我國的量子通信技術研究始終走在全球前列。

“墨子號”衛星的發射僅僅是開始,在未來更多的量子衛星將會發射升空,進一步為我國建立洲際量子通信,乃至全球量子通信網絡。

量子計算的定義范文5

【論文摘要】本文首先探討了近似計算在靜態分析中的應用問題,其次分析了納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊,最后電子技術在時間與頻率標準中的應用進行了相關的研究。因此,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值。

一、近似計算在靜態分析中的應用

在電子技術中應運中,近似計算貫穿其始終。然而,沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術中往往行不通,也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差,但這個誤差控制得好,不會對分析其它電路產生大的影響。所以關鍵在于我們如何掌握,特別是如何應用近似計算。

在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析,就必須求出三極管的基電壓,必須忽略三極管靜態基極電流。這樣,我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。

二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題

由于納米器件的特征尺寸處于納米量級,因此,其機理和現有的電子元件截然不同,理論方面有許多量子現象和相關問題需要解決,如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。盡管如此,納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面,其主要表現在以下幾個方面。

(1)納米Si基量子異質結加工

要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度,最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中,不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的,構建成納米尺度的量子勢阱,這種結構稱作“半導體異質結”。

(2)分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線,但把這些元件組裝成一個可以運轉的邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上;另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管,Purdue University等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展,但該技術何時能夠走出實驗室進入實用,仍無法斷言。

(3)超高密度量子效應存儲器

超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來納米計算機的主要部件,它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是,有了制造納米電子邏輯器件的能力后,如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學研究者提出了新的挑戰。

(4)納米計算機的“互連問題”

一臺由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局,而整體結構問題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說,就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內,并極快地使用和產生信息,需要有特殊的結構來控制和協調計算機的諸多元件,而納米計算元件之間、計算元件與外部環境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言,由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”,這樣就有一些幾何學上的考慮和限制,連接的數量不可能無限制地增加。因此,納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。

(5)納米 / 分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環境

當前,分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機并行技術、計算機圖形學已取得快速發展,利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境,并使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題,目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。

三、交互式電子技術手冊

交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段,根據美國國防部的定義:加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基于數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊并不存在,大多數電子技術手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是,各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段,但是各有優點,較低級別的電子技術手冊目前仍然有著各自的應用價值。由于類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。

簡單的說,電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便,數字化后的數據需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式,電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。

四、電子技術在時間與頻率標準中的應用

時間和頻率是描述同一周期現象的兩個參數,可由時間標準導出頻率標準,兩者可共用的一個基準。

1952 年國際天文協會定義的時間標準是基于地球自轉周期和公轉周期而建立的,分別稱為世界時(UT)和歷書時(ET)。這種基于天文方面的宏觀計時標準,設備龐大,操作麻煩,精度僅達10- 9 。隨著電子技術與微波光譜學的發展,產生了量子電子學、激光等新技術,由此出現了一種新穎的頻率標準——量子頻率標準。這種頻率標準是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標準。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標準,如(133 Cs)頻標、銣原子頻標、氫原子作成的氫脈澤頻標、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標等等。這樣做后,將過去基于宏觀的天體運動的計時標準,改變成微觀的原子本身結構運動的時間基準。這一方面使設備大為簡化,體積、重量大減??;另一方面使頻率標準的穩定度大為提高(可達10- 12 —10- 14量級,即30 萬年——300 萬年差1 秒)。1967 年第13 屆國際計量大會正式通過決議,規定:“一秒等于133 Cs 原子基態兩超精細能級躍遷的9192631770 個周期所持續的時間”。該時間基準,發展了高精度的測頻技術,大大有助于宇宙航行和空間探索,加速了現代微波技術和雷達、激光技術等的發展。而激光技術和電子技術的發展又為長度計量提供了新的測試手段。

總之,在探討了近似計算在靜態分析中的應用問題、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊后,廣大科技工作者對電子技術在時間與頻率標準中的應用知識的初步了解和認識。在當代高科技產業日漸繁榮,尖端信息普遍進入我們生活之中的同時,國家經濟建設和和諧社會的構建離不開我們科技工作者對新理論的學習和新技術的應用,因此說,本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值是不足為虛的。

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量子計算的定義范文6

[關鍵詞]量子計算 量子通信 通信效率 安全通信

中圖分類號:TN918 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)09-0128-01

引言

隨著科學技術的飛速發展,量子信息學逐漸得到人們的關注與重視,在近代物理學、計算機科學等領域都有所涉及。通過量子力學的基礎,不斷的發展與延伸。量子信息學,是量子力學與信息科學相結合的產物,是以量子力學的態疊加原理為基礎,研究信息處理的一門新興前沿科學。包括量子密碼術、量子通信、量子計算機等幾個方面。我們在這里,著重的了解一些量子通信。

一、 量子通信協議概念

1,量子通信協議定義

量子通信系統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸,后者則可用于量子隱形傳態和量子糾纏的分發。其中隱形傳送是指脫離實物的一種“完全”的信息傳送??梢韵胂螅合忍崛≡锏乃行畔ⅲ缓髮⑦@些信息傳送到接收地點,接收者依據這些信息,選取與構成原物完全相同的基本單元,制造出原物完美的復制品。實際上是一種對于通信地保密性的傳輸。是一種在理論上可以保證通信絕對安全的一種通信方式。由于量子力學中的不確定性原理,是不允許精確地提取原物的全部信息,因此長期以來,隱形傳送不過是一種幻想而已。

2,量子通信與光通信的區別

量子通信與光通信的區別,在于在通信中用的光的強度是不同的。光通信一般采用是強光,包括無線電、微波、光纜、電纜等具體形式。通過偏振或相位等的調制方式來實現。量子通信討論的是光子級別的很弱的光,通過對光子態的調制,但是主要利用了光子的特性,量子態不可克隆原理和海森堡不確定性關系。這也是區別于光通信的重點。

二、量子通信基本方式

量子通信在量子力學原理的基礎上,通過量子態編碼和攜帶信息進行加工處理,將信息進行傳遞。只要包括:量子隱形傳態、量子密鑰分發等,下面主要介紹這兩個組成部分:

1,量子隱形傳態

量子隱形傳態,又稱量子遙傳、量子隱形傳輸。經由經典通道和EPR 通道傳送未知量子態。利用分散量子纏結與一些物理訊息的轉換來傳送量子態至任意距離的位置的技術。它傳輸是量子態攜帶的量子信息。想要實現量子隱形傳態,要求接收方和發送方擁有一對共享的EPR對,即BELL態(貝爾態)。發送方對他的一半EPR對與發送的信息所在的粒子進行結合,而接收方所有的另一半EPR對將在瞬間坍縮為另一狀態。根據這條信息,接收方對自己所擁有的另一半EPR對做相應幺正變換即可恢復原本信息。到乙地,根據這些信息,在乙地構造出原量子態的全貌。量子隱形傳態大致可以這樣描述:準備一對糾纏光子對,一個光子發送給有原始量子態(即第三個光子)的甲方,另一個光子發送給要復制第三光子的量子態的乙方。甲方讓收到的一個光子與第三光子相互干涉(“再糾纏”),再隨機選取偏振片的方向測量干涉的結果,將測量方向與結果通過普通信道告訴乙方;乙方據此選擇相應的測量方向測量他收到的光子,就能使該光子處于第三光子的量子態。

量子隱形傳態作為量子通信中最簡單的一種,是實現全球量子通信網絡的可行性的前提研究。它的存在與應用,可以完全的保證用戶的信息安全,通信保密,同時如果出現有人竊聽的現象,將會及時的進行信息的改變,保證內容的“獨一無二”。

2,量子密鑰分發

量子密鑰分發以量子物理與信息學為基礎,是量子密碼研究方向中不可缺少的重要部分。被認為是安全性最高的加密方式,實現絕對安全的密碼體制。當然這只是理論上的內容,在現實生活中還是有一定的差距。只是理論上具有無條件的安全性。1969年提出用量子力學的理論知識進行加密信息處理。到了1984年,第一次提出量子密鑰分發協議,即BB84協議。隨后又提出B92協議。2007年,中國科學技術大學院士潘建偉小組在國際上首次實現百公里量級的誘騙態量子密鑰分發,解決了非理想單光子源帶來的安全漏洞。后又與美國斯坦福大學聯合開發了國際上迄今為止最先進的室溫通信波段單光子探測器――基于周期極化鈮酸鋰波導的上轉換探測器。解決了現實環境中單光子探測系統易被黑客攻擊的安全隱患。保證了非理想光源系統的安全性。生成量子密鑰大致為:準備一批糾纏光子對,一個光子發送給發信方,另一個光子發送給收信方。測量光子極化方向的偏振片的方位約定好兩種。兩人每次測量一個光子時選擇的方向都是隨機的,但要記錄下每次選擇的方向,當然也要記錄下每次測量的結果,有光子通過偏振片就記1,無光子通過則記0。通過普通信道兩人交換測量方向的記錄,那些測量方向不一致的測量結果的記錄都舍去不要,剩下的那些測量方向相同所對應的測量結果,兩人應一致,這一致的記錄就可作為兩人共同的密鑰。

總結

經典通信較光量子通信相比,量子通信具有傳統通信方式所不具備的絕對安全特性。具有保密性強、大容量、遠距離傳輸等特點。量子通信不僅在軍事、國防等領域具有重要的作用,而且會極大地促進國民經濟的發展。逐漸走進人們的日常生活。為了讓量子通信從理論走到現實,從上世紀90年代開始,國內外科學家做了大量的研究工作。自1993年美國IBM的研究人員提出量子通信理論以來,美國國家科學基金會和國防高級研究計劃局都對此項目進行了深入的研究,歐盟在1999年集中國際力量致力于量子通信的研究,研究項目多達12個,日本郵政省把量子通信作為21世紀的戰略項目。我國從上世紀80年代開始從事量子光學領域的研究,近幾年來,中國科學技術大學的量子研究小組在量子通信方面取得了突出的成績。

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