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量子計算的原理范文1
關鍵詞: 人力資本；人力資源成本；控制
Abstract: For the modern enterprise, accounting work is an important management work, and services for enterprise operation. Reducing costs, ensuring the healthy operation of capital, and improve the economic benefit of enterprise is an unshirkable responsibility of accounting work. In view of the core of enterprise management is people, the modern enterprise regards human resources as important "capital" and precious "resources". And human resources inevitably produce certain costs in the process, that is, the human cost. Based on the human resource accounting and the human resources management and the enterprise culture management for further development and extension, this paper discusses and summarizes the cost, composition, pricing, and how to effectively control of human resources, hoping be helpful to enterprise management, so as to achieve the purpose of improving the competitive power of enterprise.
Key words: human capital; human resource cost; control
中圖分類號：O23 文獻標識碼：A 文章編號：
引 言
隨著經濟的不斷發展，現代經濟的經濟結構由以生產型為主向科技服務型為主轉變已經成為一種趨勢。這一轉變使得人力資源在企業生產經營和國家經濟發展中所起的作用變得更為關鍵，加之國際競爭的日漸激烈亦使得人們對人力資源更加重視起來。
企業人工成本分析是勞動管理的一項十分重要的基礎工作，人工成本是企業勞動工資管理的一項重要指標，是降低勞動消耗，妥善處理好國家、企業和個人三者利益關系的重要課題。
一、人力資源成本概述
1.1人力資源成本的基本理論
1.1.1人力資源的基本概念
人力資源是指在一定區域內的人口總體所具有的勞動能力的總和，是存在于人的自然生命機體中的一種國民經濟資源。企業為獲得人力資源和優秀的人才，就需要很多的投資，這種投資在企業中就體現為人力資源成本。
1.1.2人力資源成本會計的理論背景
人力資源成本會計產生于1966―1971年，這一階段以開發計量人力資源成本模型（歷史成本和重置成本）及評價其有效性為標志，并研究人力資源會計作為人力資源管理人員、部門經理、財務信息的外部使用者的工具，所具有的現時和潛在的用途，在此期間，大量的研究工作在密執根大學進行，1967年在巴里公司進行的人力資源歷史成本的計量研究，在該年底巴里公司的年度結算中首次報告了人力資源成本會計的有關信息，這在人力資源會計的研究歷史上是一件具有里程碑意義的事件。
1.2人力資源成本會計的特點
單獨計量人力資源的取得成本、開發成本、使用成本和替代成本，企業取得的人力資源的使用權，其運用期限在一年或者超過一年的一個營業周期以上的，所發生的人力資源的取得成本和開發成本應該視作資本性支出，在資本化處理后在確定的分攤期限內攤銷。企業聘用使用期限不超過一年的季節工等發生的取得成本和開發成本（這里的開發成本主要是組織進行必要的上崗前的操作培訓、學習所發生的支出）,其受益期為這些聘用的季節工、臨時工的使用期限，因此這部分取得成本和開發成本可在季節工、臨時工的使用期限內分期攤銷，如果金額小，也可以在發生時直接計入當期費用，企業運用人力資源的使用權時，所發生的工資、獎金等支出，則屬于收益性支出，應計入當期費用。
1.3人力資源成本會計的構成
1.3.1取得成本
1）招募成本
招募成本主要是為確定企業所需要的人力資源的內外來源，企業對人力資源需求的信息，吸收所需要的內外人力資源所發生的費用。
2）選拔成本
選拔成本是企業對應聘人員進行挑選、評價、考核等活動所發生的成本。他通過初步面試或處理應聘人的申請材料進行初選費用。
3）錄用成本
錄用成本是企業從應聘人員中選拔出合格者后，將其正式錄用為企業的成員的過程中所發生的費用。
4）安置成本
安置成本是企業將所錄用人員安排到確定的崗位上是所發生的各種費用。
1.3.2開發成本
定向成本
定向成本也稱為崗前培訓成本，是企業對上崗前的職工進行的有關企業歷史文化、規章制度、業務知識、業務技能等方面的教育是時所發生的支出。
2）在職培訓費
在職培訓成本是在不脫離工作崗位的情況下對在職員工進行培訓所發生的費用。
3）脫產培訓成本
脫產培訓成本是企業根據生產和工作的需要對在職職工進行脫產培訓時所發生的支出。
1.3.3使用成本
1）維持成本
維持成本是為保證人力資源維持其勞動力生產和在生產所需的費用，包括職工的計時工資或計件工資、各種勞動津貼和各種福利費用。
2）獎勵成本
獎勵成本是企業為激勵職工使其更好的發揮主動性、積極性和創造性，而對職工做出的特別貢獻所支付的獎金，它是對人力資源主體所擁有的能力的超長發揮做出的補償。
3）調劑成本
調劑成本是全企業為了調劑職工的生活和工作，滿足職工精神生活上的需求，穩定職工隊伍并進而影響和吸引外部人員進入所發生的費用支出。
4）替代成本
替代成本是指目前重置人力資源應該做出的犧牲，他包括為取得或開發替代者而發生的成本。
二、人力資源成本會計核算與計量的必要性
首先,人資管理可以調節社會資源。如同調節一個組織的資源一樣,人資管理除了可以調配社會成員的位置和流動方向以外,對于資源和支出也地有著很直接的調節作用,實際上,人資管理最根本的目的就是要實現人力資源的最大使用價值,而這一點從很大意義上節約了社會資源,也使得社會資源能夠得到合理地分配。其次，人資管理可以提高整體國民素質。國民素質是綜合國力中一個很重要的指標。人資管理正好可以針對國民進行培養和分流,很大程度上避免了良莠不齊的狀況出現,可以讓國民整體素質有穩步地提高。也能夠在抓住整體實力的基礎上選拔出高端人才,很好地分配他們的位置,為國家的尖端科技工作提供穩定保障。那么,人資管理究竟從哪幾個方面影響著人和社會呢?
2.1我國建立人力資源會計的必要性
世界高新技術革命的浪潮，已經把世界經濟的競爭從物質資源競爭推向人力資源的競爭，對人力資源的開發、利用和管理將是人類社會經濟發展的關鍵因素。此過程中所需的大量人力資源信息，必然離不開人力資源會計。我國人口眾多，而人口素質相對較差，推行人力資源會計更具有必要性。
1）獲取企業信息的需要。
科學技術的迅速發展，推動著生產力的快速發展。經濟發展水平越高，人力資源在經濟發展中的作用也越大，人才成為經濟資源中最重要的因素，是企業財富的真正象征和源泉。因此，將人力資源作為企業的資產，運用會計的方法對其加以確認、計量和報告，以滿足企業管理者和企業外部有關人士對企業信息的需求成為時代的必然要求。
2）優化人力資源配置的需要。
市場經濟體制的不斷完善，使人力資源有更多的經濟特征，要求確認人力資源的成本和價值，促進人力資源的供求平衡，確定人力資源開發方向，引導人力資源合理流動，在宏觀上優化人力資源的配制。
2.2人力資源會計核算與計量對于個人的必要性 社會的組成成分是個人,縱觀人類社會的發展,不管是經濟政治的發展抑或是軍事文化的進步,最終的目標都要回歸到個人。而人資管理則會從下列三個方面影響個人的發展情況。
1)首先,人資管理可以幫助培養個人的最大實力。人資管理的宗旨里有一條,就是要讓組織中的每個成員都可以盡可能發揮出自己最大的實力,為組織奉獻出自己所有的力量。人資管理還可以通過環境影響和針對性培訓來對成員進行培訓,從而培養每個人最適合自己的能力。
2)人資管理還可以幫助發揮每個成員的最大潛力，讓每個人都在組織有條理的幫助和自身不斷地學習下發揮出所有自身潛藏的實力。
3)人資管理還可以幫助每個人都找到自己的適合位置。正所謂“橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳?！庇袀€別成員,他自身的能力也許很強,潛能也不可估量,但不適合他的地方,必然會使他沒有辦法發揮出自己所有實力,影響了他為組織做事和奉獻自己力量的積極性。
2.3成本會計核算與計量對于組織的必要性
在企業文化建設和制度管理辦法中，能夠有效地開發其他的人才資源,才能夠使組織達到價值的實現。所以說,人資管理的理念對于一個無論是什么性質的組織來說,都有舉足輕重的作用。
1）通過人資管理,可以提高組織成員積極性和企業凝聚力。人資管理可以用一系列心理學和管理學的方法提高人員積極性和成員之間團結凝聚力。顯然,這對于組織來說是必不可少的。
2）人資管理還可以提高組織行事的高效性。從人資管理影響人員調配這一點體現出來,可以達到事半功倍的效果,因此可以說,人資管理可以大大縮短工作時間,提高工作的效率。
3）人資管理還可以降低組織支出的浪費率。在一個企業中,很大一部分支出就是員工的工資和獎金支出,那么支出多少,在如何支出的情況下能夠最大程度激發員工的工作積極性,這些都是人資管理要思考的問題,這些問題的考慮在無形中就大大節約了組織的成本。
三、當前企業人力資源成本核算與計量現狀與問題
無論是何種性質的企業都希望自己能夠興旺發達，加入WTO以后，企業間的競爭更加激烈，生存環境日益復雜，企業的生存發展越來越建立在企業所擁有的人力資本上，人在企業生產中的作用顯得越來越重要。因此,企業若想獲得可持續發展，贏得未來的競爭優勢，必須對企業中的人力資源進行有效的管理和開發。
3.1當前企業在人力資源管理方面存在著的問題
人力資源管理是指組織的一項基本管理職能，他是以提高勞動生產率、工作生活質量和取得經濟效益為目的的，而對人力資源進行獲取、整合、保持和激勵、控制與調整、開發等一系列的管理過程。
企業的重大決策權集中在政府行政部門，企業在機構設置、干部任免、職工進出、工資標準等方面自不夠，更多的人動是因為企業制度存在問題。建立在不穩固基礎上的企業制度是“豆腐渣”，容易動搖人事基礎，主要表現為：
第一，人事規劃戰略定位不明。我國的專業技術人員普遍存在知識老化，缺乏創新意識和思維；高級管理人才和高新技術人才嚴重短缺；對人力資源的資本投資低于世界平均水平等等，這些都使得我國人力資源的開發迫在眉睫。
第二，組織結構紊亂。企業結構不能配合企業戰略的實施，更加造成人力資源的浪費，使企業難以整合和提升企業內部的人力資源。
第三，工作流程松散。工作流程與部門之間聯系松散，職能重疊，缺乏信息共享機制，無法為企業創造附加值，從而引發人事危機或給企業造成重大損失。
第四，激勵機制缺乏。缺乏有效的績效評估制度、薪酬體系、員工福利制度等激勵機制，以致使人才的成長落后于企業的發展。
新經濟時代的最大特點是人的價值被認可，“人本觀念”已深入到企業經營的各個方面，這使得人事制度的建立和人事的選擇都成為企業經營的重要一環，慎重的選擇、任用，是雙方面適應的結果。
4 結語
當前，科學技術突飛猛進，信息革命和網絡經濟使市場呈現全球化趨勢，企業間的競爭日趨激烈，人才便成為不可或缺的驅敵制勝的法寶之一。從而，人才、人力資源、人力資源成本、人力資本被提到了新的議程。
人力資源成本、人力資本都是比較新的認知，而人力資源會計也是一個比較年輕的學科，加之本人才疏學淺，盡管做過一些研究，但掌握的理論文獻和實踐信息仍十分有限，對人力資源成本控制的認識和理解仍顯膚淺，不足之處還懇請讀者批評指正。最后，我還要感謝會計學、企業管理學、企業文化學、人力資源管理學各界的前輩們，他們的大量著作、研究成果、寶貴經驗及真知灼見，豐富了本文。
參考文獻
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量子計算的原理范文2
[關鍵詞]網絡支付信息安全量子計算量子密碼
目前電子商務日益普及,電子貨幣、電子支票、信用卡等綜合網絡支付手段已經得到普遍使用。在網絡支付中,隱私信息需要防止被竊取或盜用。同時,訂貨和付款等信息被競爭對手獲悉或篡改還可能喪失商機等。因此在網絡支付中信息均有加密要求。
一、量子計算
隨著計算機的飛速發展，破譯數學密碼的難度也在降低。若能對任意極大整數快速做質數分解，就可破解目前普遍采用的RSA密碼系統。但是以傳統已知最快的方法對整數做質數分解，其復雜度是此整數位數的指數函數。正是如此巨額的計算復雜度保障了密碼系統的安全。
不過隨著量子計算機的出現,計算達到超高速水平。其潛在計算速度遠遠高于傳統的電子計算機，如一臺具有5000個左右量子位(qubit)的量子計算機可以在30秒內解決傳統超級計算機需要100億年才能解決的問題。量子位可代表了一個0或1,也可代表二者的結合,或是0和1之間的一種狀態。根據量子力學的基本原理,一個量子可同時有兩種狀態,即一個量子可同時表示0和1。因此采用L個量子可一次同時對2L個數據進行處理,從而一步完成海量計算。
這種對計算問題的描述方法大大降低了計算復雜性，因此建立在這種能力上的量子計算機的運算能力是傳統計算機所無法相比的。例如一臺只有幾千量子比特的相對較小量子計算機就能破譯現存用來保證網上銀行和信用卡交易信息安全的所有公用密鑰密碼系統。因此，量子計算機會對現在的密碼系統造成極大威脅。不過，量子力學同時也提供了一個檢測信息交換是否安全的辦法，即量子密碼技術。
二、量子密碼技術的原理
從數學上講只要掌握了恰當的方法任何密碼都可破譯。此外，由于密碼在被竊聽、破解時不會留下任何痕跡，用戶無法察覺，就會繼續使用同地址、密碼來存儲傳輸重要信息，從而造成更大損失。然而量子理論將會完全改變這一切。
自上世紀90年代以來科學家開始了量子密碼的研究。因為采用量子密碼技術加密的數據不可破譯，一旦有人非法獲取這些信息,使用者就會立即知道并采取措施。無論多么聰明的竊聽者在破譯密碼時都會留下痕跡。更驚嘆的是量子密碼甚至能在被竊聽的同時自動改變。毫無疑問這是一種真正安全、不可竊聽破譯的密碼。
以往密碼學的理論基礎是數學，而量子密碼學的理論基礎是量子力學，利用物理學原理來保護信息。其原理是“海森堡測不準原理”中所包含的一個特性，即當有人對量子系統進行偷窺時，同時也會破壞這個系統。在量子物理學中有一個“海森堡測不準原理”,如果人們開始準確了解到基本粒子動量的變化，那么也就開始喪失對該粒子位置變化的認識。所以如果使用光去觀察基本粒子,照亮粒子的光(即便僅一個光子)的行為都會使之改變路線,從而無法發現該粒子的實際位置。從這個原理也可知，對光子來講只有對光子實施干擾才能“看見”光子。因此對輸運光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關系,通訊會被中斷,這實際上就是一種不同于傳統需要加密解密的加密技術。在傳統加密交換中兩個通訊對象必須事先擁有共同信息——密鑰，包含需要加密、解密的算法數據信息。而先于信息傳輸的密鑰交換正是傳統加密協議的弱點。另外,還有“單量子不可復制定理”。它是上述原理的推論,指在不知道量子狀態的情況下復制單個量子是不可能的,因為要復制單個量子就必須先做測量,而測量必然會改變量子狀態。根據這兩個原理,即使量子密碼不幸被電腦黑客獲取,也會因測量過程中對量子狀態的改變使得黑客只能得到一些毫無意義的數據。
量子密碼就是利用量子狀態作為信息加密、解密的密鑰，其原理就是被愛因斯坦稱為“神秘遠距離活動”的量子糾纏。它是一種量子力學現象，指不論兩個粒子間距離有多遠，一個粒子的變化都會影響另一個粒子。因此當使用一個特殊晶體將一個光子割裂成一對糾纏的光子后，即使相距遙遠它們也是相互聯結的。只要測量出其中一個被糾纏光子的屬性，就容易推斷出其他光子的屬性。而且由這些光子產生的密碼只有通過特定發送器、吸收器才能閱讀。同時由于這些光子間的“神秘遠距離活動”獨一無二，只要有人要非法破譯這些密碼，就會不可避免地擾亂光子的性質。而且異動的光子會像警鈴一樣顯示出入侵者的蹤跡，再高明的黑客對這種加密技術也將一籌莫展。
三、量子密碼技術在網絡支付中的發展與應用
由于量子密碼技術具有極好的市場前景和科學價值，故成為近年來國際學術界的一個前沿研究熱點，歐洲、北美和日本都進行了大量的研究。在一些前沿領域量子密碼技術非常被看好，許多針對性的應用實驗正在進行。例如美國的BBN多種技術公司正在試驗將量子密碼引進因特網，并抓緊研究名為“開關”的設施，使用戶可在因特網的大量加密量子流中接收屬于自己的密碼信息。應用在電子商務中，這種設施就可以確保在進行網絡支付時用戶密碼等各重要信息的安全。
2007年3月國際上首個量子密碼通信網絡由我國科學家郭光燦在北京測試運行成功。這是迄今為止國際公開報道的惟一無中轉、可同時任意互通的量子密碼通信網絡，標志著量子保密通信技術從點對點方式向網絡化邁出了關鍵一步。2007年4月日本的研究小組利用商業光纖線路成功完成了量子密碼傳輸的驗證實驗，據悉此研究小組還計劃在2010年將這種量子密碼傳輸技術投入使用，為金融機構和政府機關提供服務。
隨著量子密碼技術的發展，在不久的將來它將在網絡支付的信息保護方面得到廣泛應用，例如獲取安全密鑰、對數據加密、信息隱藏、信息身份認證等。相信未來量子密碼技術將在確保電子支付安全中發揮至關重要的作用。
參考文獻:
[1]王阿川宋辭等:一種更加安全的密碼技術——量子密碼[J].中國安全科學學報,2007,17(1):107～110
量子計算的原理范文3
關鍵詞：智能信息處理技術；量子計算智能導論；教學實踐
人類正被數據淹沒，卻饑渴于知識。面臨浩瀚無際而被污染的數據，人們呼喚從數據中來一個去粗取精、去偽存真的技術。而數據挖掘就是從大量數據中識別出有效的、新穎的、潛在有用的，以及最終可理解的知識和模式的高級操作過程，所以數據挖掘也可以說是一個模式識別的過程，因此模式識別領域的許多技術經過一定的改進便可以在數據挖掘中起重要的作用。計算智能(Computational Intelligence-CI)方法是傳統人工智能(Artificial Intelligence，AI)的擴展，它是模式識別技術發展的新階段[1]。
科學家預言：“21世紀，人類將從經典信息時代跨越到量子信息時代”。創立了一個世紀的量子力學隨著20世紀90年代與信息科學交叉融合誕生的量子信息學，已成為量子信息時代來臨的重要標志[2]。量子計算智能導論作為信息科學、計算機科學、智能信息處理、人工智能等相關專業的研究生專業課程，已經在越來越多的高等學校開設。
由于量子計算智能是一門跨越包括物理學、數學、計算機科學、電子機械、通訊、生理學、進化理論和心理學等學科在內的深奧科學，因此量子計算智能導論的教學內容和側重點的安排目前仍處在探索階段，尤其作為研究生課程如何使得學生在掌握深奧理論的基礎上結合實際應用，將理論轉化為技術與工具，從而提高動手能力，這是每個研究生專業課任課老師的核心探索所在，因此就要求老師在授業解惑的同時關注前沿，以該學科的前沿領域為教學指引，進而更好的培養研究生主動探索知識的能力。
1教材選擇
一本好的教材為教學起到了畫龍點睛的作用，因此教材的選擇即是老師對教學內容，教學目標和教學方法的選擇。我們選擇教材，期望該教材由淺入深、深入淺出、可讀性好，具有系統性、交叉性、前沿性等特點。由于量子計算智能導論為全校研究生的專業課程，而量子計算智能是一門多學科交叉的綜合型學科，因此我們要考慮到來自學校不同專業背景，以及在物理，數學，工程優化和進化理論基礎有限的兩難困境，所以首先選擇了一本關于量子計算的英文原版書作為教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，該書全面介紹了量子計算與量子信息學領域的主要思想與技術。到目前為止，該領域的高速進展與學科交叉的特性使得初學者感到困惑而不易對其主要技術與結論有綜合性的認識，而該書特色在于對量子機制和計算機科學給予了指導性介紹，使得那些沒有物理學或計算機科學背景的學生對此也易于接受，為學生提供了詳實的關于量子計算的物理原理和基本概念；另外考慮到這門課程面向研究生，無論將來他們是直接就業還是繼續深造，都要注重實踐動手能力的培養，要能夠將自己所學的書本知識轉化為技術和工具，去解決實際的工程和科研問題，因此我們還選擇了另外一門書，由李士勇教授所著的《量子計算與量子優化算法》[4]，哈爾濱工業大學出版社于2009年出版，該書著重講解了量子優化算法，為實際工程應用提供了新的思路，并啟發大家在量子計算機沒有走出實驗室的今天，如何利用現有的數字式計算機構造具有量子特性的快速算法。當然考慮到全校研究生的專業知識背景不同，我們也推薦了中南大學蔡自興教授等編著，2004年由清華大學出版社出版的《人工智能及其應用：研究生用書(第三版)》[5]，該書是蔡自興為主講教授的國家精品課程人工智能的配套教材，該本書中系統全面的講解了高級知識推理、分布式人工智能與艾真體、計算智能、進化計算、群智能優化、自然計算、免疫計算以及知識發現和數據挖掘等近年的熱點智能方法，從而輔助學生了解人工智能，以及人工智能如何發展到計算智能，使得學生全面認識學科的發展和傳承性，為今后學習量子計算智能打下堅實的理論基礎。
2教學內容
本課程從量子計算的基本概念和原理出發，重點講解量子計算基礎和基本的量子算法；并從量子優化算法拓展開來。該門課程我們安排了46學時，具體安排如下：第1章，量子力學基礎(2學時)；第2章，量子計算基礎(4學時)；第3章，基本量子算法(4學時)；第4章，Grover量子搜索算法的改進(4學時)；第5章，量子遺傳算法(8學時)；第6章，量子群智能優化算法(8學時)；第7章，量子神經網絡模型與算法(8學時)；第8章，量子遺傳算法在模糊神經控制中的應用(8學時)。
3教學方法
3.1理論與實踐相結合的教學方法
量子計算智能導論是一門多學科交叉的綜合型學科。選課的同學來自全校，各個的專業背景不同，但是大家的共同需求是一樣的，就是從課程中掌握一種用于解決實際問題的工程技術，但是工程技術的掌握也需要理論的支撐，因此我們在教學實踐中總結出了一套方法，具體做法是將教學內容劃分為：理論型和實踐型。
理論型教學指的是發展完善的量子計算基本原理和方法。其內容包括：量子位、量子線路、量子Fourier 變換、量子搜索算法和量子計算機的物理實現等。而其中量子位、量子線路以及量子算法都是以量子相對論為基礎的，這也是量子計算的本質原理，而較之我們熟悉的數字式計算機和計算方式有著本質的區別。我們在教學中由淺入深，通過PPT授課，采取理論與實例相結合的講授方式。下面給出了一個我們在教學中的實例：將量子計算問題形象化。具體內容如下。
讓我們想象一下下面這個問題。我們要找一條穿過復雜迷宮的路。每次我們沿著一條路走，很快就會碰到新的岔路。即使知道出去的路，還是容易迷路。換句話說，有一個著名的走迷宮算法就是右手法則――順著右手邊的墻走，直到出去(包括繞過絕路)。這條路也許并不很短，但是至少您不會反復走相同的過道。以計算機術語表述，這條規則也可以稱作遞歸樹下行?，F在讓我們想象另外一種解決方案。站在迷宮入口，釋放足夠數量的著色氣體，以同時充滿迷宮的每條過道。讓一位合作者站在出口處。當她看到一縷著色氣體出來時，就向那些氣體粒子詢問它們走過的路徑。她詢問的第一個粒子走過的路徑最有可能是穿過迷宮的所有可能路徑中最短的一條。當然，氣體顆粒絕不會給我們講述它們的旅行。但是 量子算法以一種同我們的方案非常類似的方式運作。即，量子算法先把整個問題空間填滿，然后只需費心去問問正確的解決方案(把所有的絕路排除在答案空間以外)。這樣以來，一個枯燥晦澀的量子算法就被很形象的解釋，因此增強了學生的記憶也加深了理解，從而提高了學生的學習興趣。
實踐型教學指的是正在發展中的量子計算智能方法的熱點問題。其內容包括：量子遺傳算法，混沌量子免疫算法，量子蟻群算法，量子粒子群算法，量子神經網絡模型與算法，和這些算法在實際工程優化中的應用。這部分內容屬于本學科的前沿，但也是熱點問題，因此這部分我們在教學中忽略理論推導，重點強調實際操作，在PPT課件中增加仿真實例的講解；并在課下布置相應的上機操作習題，配合上機實踐課程，鍛煉學生的動手能力，同時也引導學生去關注這些前沿，從而培養他們的科研素養。
為了體現該門課的教學特點，我們在考核方式上，采取考試與報告相結合的方式，其中理論部分我們采取閉卷考試，占總考評分數的40%；實踐部分采取上機技術報告考核，內容為上機實踐課程布置的大作業，給出詳實的算法流程圖和仿真結果與分析，占總考評分數的40%；出勤率占總考評分數的20%。
3.2科研素養的培養與實踐能力的提高
科研素養的最核心部分，就是一個人對待科研情感態度和價值觀，科研素養的培養不僅使學生獲得知識和技能，更重要的是使其獲得科學思想、科學精神和科學方法的熏陶和培養。正如溫總理說的那樣：“教是為了不教，學是為了會學”，當學生將課本內容遺忘后，遺留下來的東西即是他們所具備的科研素養。因此，在教學中，我們的宗旨也是提高學生的科研素養，量子計算智能導論是一門理論和實踐緊密結合的學科，該學科的發展日新月異，在信息處理領域的關注度也越來越高。在教學實踐中，我們采用了上機實踐和技術報告相結合的教學方式。掌握各種量子計算智能方法的原理和流程是這門課程教學的首要任務，因此學生結合各自研究方向實現量子智能算法在實際科研任務中的優化問題求解。在上機實踐中，學生不僅要掌握該智能算法的流程而且重點關注學生對
自己科研任務的建模，學會系統分析問題，建立合理的數學模型，并給出理論分析。上機實踐驗收中，我們不但考察其結果展示，更增加了上機實踐的技術報告，用來分析模型建立的合理性，從而培養學生對待科研問題的分析素養和建模素養。在技術報告中，我們要求學生給出幾種可供參考的建模模型，并分析各自的優勢，和選擇這一解決方案的依據。由于量子計算智能導論是面向研究生開設的課程，在教學中，我們更佳關注其分析問題的能力，和解決問題的合理性的思考能力，從而培養學生的科研素養。
4結語
把教學當做一門藝術，是我們作為高校老師畢生追求的目標，如何做到重點講透，難點講通，要點講清，這也是我們多年教學中一直關注的關鍵點。我們在教學中反對“灌輸式”，強調“啟發式”，以實際應用先導教學是非?？扇〉模彩盏搅肆己玫男Ч?。量子計算智能導論是一門綜合型交叉學科，且面向研究生開設，因此在教學實踐中，我們十分重視學生科研素養的培養。通過上機實踐和技術報告的形式引導學生積極動手，積極思考。希望這些教學中的點滴供同行們交流探討。
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Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence
LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng
(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)
量子計算的原理范文4
關鍵詞： RSA密碼系統； 量子密碼 ； 一次一密； 量子密鑰分發
中圖分類號： TN918?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）21?0083?03
0 引 言
保密通信在人類社會中有著重要的地位，關系到國家的軍事、國防、外交等領域，同時也與人們的日常生活息息相關，如銀行帳戶存取、網絡郵箱管理等。保密通信關鍵在于密碼協議，簡稱“密鑰”。密鑰的安全性關系到通信的保密性。密碼學的發展也正是在加密者高明的加密方案和解密者詭異的解密技術的相互博弈中發展前行的，兩者互為勁敵，但又互相促進。隨著量子計算機理論的發展，傳統的安全通信系統從原理上講已不再安全。那么，是否存在一種無條件安全的通信呢？量子密碼又將給信息的安全傳輸帶來怎樣的新思路呢？本文從科學史的角度分析人類傳統的密碼方案，考察量子密碼發展的來龍去脈，為科學家提供關于量子密碼的宏觀視角，以便更好地推進關于量子密碼的各項科學研究。
1 人類歷史上影響巨大的密鑰思想
密碼學有著古老歷史，在近代逐漸發展成為一門系統的應用科學。密碼是一個涉及互相不信任的兩方或多方的通信或計算問題。在密碼學中，要傳送的以通用語言明確表達的文字內容稱為明文，由明文經變換而形成的用于密碼通信的那一串符號稱為密文，把明文按約定的變換規則變換為密文的過程稱為加密，收信者用約定的變換規則把密文恢復為明文的過程稱為解密。敵方主要圍繞所截獲密文進行分析以找出密碼變換規則的過程，稱為破譯。密碼協議大致可以分為兩類：私鑰密碼系統（Private Key Cryptosystem）和公鑰密碼系統（Public Key Cryposystem）。
1.1 我國古代的一種典型密鑰——陰符
陰符是一種秘密的兵符，在戰爭中起到了非常重要的作用。據《六韜·龍韜·陰符》記載，陰符是利用不同的長度來代表不同的信息，一共分為八種。如一尺的兵符代表“我軍大獲全勝、全殲敵軍”；五寸的兵符代表“請求補給糧草、增加兵力”；三寸的兵符代表“戰斗失利，士卒傷亡”。
從現在的密碼學觀點來看，這是一種“私鑰”，私鑰密碼系統的工作原理簡言之就是：通信雙方享有同一個他人不知道的私鑰，加密和解密的具體方式依賴于他們共同享有的密鑰。這八種陰符，由君主和將帥秘密掌握，是一種用來暗中傳遞消息，而不泄露朝廷和戰場機密的通信手段。即便是陰符被敵軍截去，也無法識破它的奧秘。由于分配密鑰的過程有可能被竊聽，它的保密性是由軍令來保證的。
1.2 古斯巴達人使用的“天書”
古斯巴達人使用的“sc仔tale”密碼，譯為“天書”。天書的保密性在于只有把密文纏繞在一定直徑的圓柱體上才能呈現明文所要表達的意思，否則就是一堆亂碼。不得不感嘆古代人的智慧。圖1為“天書”的示意圖，它也是一種“私鑰”，信息的發送方在信息時將細長的紙條纏繞在某一直徑的圓柱體上書寫，寫好后從圓柱體上拿下來便是密文。但是，它的保密性也非常的有限，只要找到對應直徑的圓柱體便很容易破譯原文。
1.3 著名的“凱撒密表”
凱撒密表是早在公元前1世紀由凱撒大帝（Caesar）親自設計用于傳遞軍事文件的秘密通信工具，當凱撒密碼被用于高盧戰爭時，起到了非常重要的作用。圖2為“凱撒密表”。從現代密碼學的角度看，它的密鑰思想非常簡單，加密時，每個字母用其后的第[n]個字母表示，解密的過程只需把密文字母前移[n]位即可。破譯者最多只要嘗試26次便可破譯原文。
1.4 德國密碼機——“恩尼格瑪”
二戰期間德國用來傳遞軍事機密的“ENIGMA”密碼機，它的思想基本類似于“凱撒密表”，但比“凱撒密表”復雜很多倍，它的結構主要分為三部分：鍵盤、密鑰輪和顯示燈盤。鍵盤可以用于輸入明文，顯示燈盤用于輸出密文，密鑰輪是其核心部分，通常由3個橡膠或膠木制成的直徑為6 cm的轉子構成，密鑰輪可以任意轉動進行編制密碼，能夠編制出各種各樣保密性相當強的密碼。它的神奇之處在于它不是一種簡單的字母替換，同一個字母在明文的不同位置時，可以被不同的字母替換。而密文中不同位置的同一個字母，可以代表明文中不同的字母。所以它的安全性較高，但也并非萬無一失，由于德國人太迷戀自己的“ENIGMA”密碼機，久久不愿更換密鑰，所以免不了被破譯的結局。
2 目前人類廣泛使用的密鑰及其存在的問題
2.1 現代廣泛使用的密碼系統——RSA密碼系統受到前所未有的挑戰
現代廣泛被用于電子銀行、網絡等民用事業的RSA密碼系統是一種非對稱密鑰。早在20世紀60年代末70年代初，英國情報機構（GCHQ）的研究人員早已研制成功。相隔十年左右，Ronald Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman才研制出類似的密碼系統，并以三個人的名字命名為“RSA”。它是一種公鑰密碼系統，工作原理如下：假設通信雙方分別為Bob和Alice。Bob公布一個公鑰，Alice用這個公鑰加密消息傳遞給 Bob，然而，第三方不可能用Bob的公鑰解密。原因在于加密變換巧妙，逆向解密困難。而Bob有與公鑰配對的私鑰。
RSA公鑰密碼系統巧妙地運用了分解因數和解離散對數這類難題，它的安全性依賴于計算的復雜性。雖然原理上可以計算出，但是計算出來也需要幾萬年的時間。然而，隨著量子計算機理論的成熟，RSA密碼體受到嚴重挑戰，隨著計算時間的縮短，RSA密碼系統的安全性令人堪憂，RSA密碼系統有可能隨著量子時代的到來被人類完全拋棄。
2.2 “一次一密”的最大的問題是密鑰分配
RSA密碼系統受到嚴重挑戰后，一次一密（One time Padding）的不可破譯性又被人們所記起。一次一密指在密碼當中使用與消息長度等長的隨機密鑰， 密鑰本身只使用一次。原理如下：首先選擇一個隨機位串作為密鑰，然后將明文轉變成一個位串，比如使用明文的ASCII表示法。最后，逐位計算這兩個位串的異或值，結果得到的密文不可能被破解，因為即使有了足夠數量的密文樣本，每個字符的出現概率都是相等的，每任意個字母組合出現的概率也是相等的。香農在1949年證明一次一密具有完善的保密性[1]。然而，一次一密需要很長的密碼本，并且需要經常更換，它的漏洞在于密鑰在傳遞和分發上存在很大困難?？茖W家試圖使用公鑰交換算法如RSA[2]，DES[3]等方式進行密鑰交換， 但都使得一次一密的安全性降低。因此，經典保密通信系統最大的問題是密鑰分配。
3 量子密碼結合“一次一密”實現無條件保密
通信
量子密碼學是量子力學和密碼學結合的產物，簡言之，就是利用信息載體的量子特性，以量子態作為符號描述的密碼。
3.1 運用科學史的視角探究量子密碼的發展過程
量子密碼概念是由Stephen Wiesner在20世紀60年代后期首次提出的[4]。
第一個量子密碼術方案的提出是在1984年，Charles Bennett， Gills Brassard提出一種無竊聽的保密協議，即，BB84方案[5]，時隔5年后有了實驗原型[6]。隨后，各類量子密碼術相繼出現，如簡單效率減半方案——B92方案[7] 。
1994年后，RSA密碼系統面臨前所未有的威脅，因為，經典保密通信依賴于計算的復雜性，然而，Peter Shor 提出尋找整數的質因子問題和所謂離散對數的問題可以用量子計算機有效解決[8]。1995年，Lov Gover 證明在沒有結構的搜索空間上搜索問題在量子計算機上可以被加速，論證了量子計算機的強大的能力[9]。Peter Shor和 Lov Gover量子算法的提出，一方面證明了量子計算的驚人能力，另一方面，由于經典密碼系統受到嚴重威脅，促使各國將研究重點轉向量子密碼學。
3.2 量子密碼解決“一次一密”的密鑰分配難題
一次一密具有完善的保密性，只是密鑰分配是個難題。
量子密鑰在傳輸過程中，如果有竊聽者存在，他必然要復制或測量量子態。然而，測不準原理和量子不可克隆定理指出，一個未知的量子態不能被完全拷貝，由某一個確定的算符去測量量子系統，可能會導致不完備的測量，從而得不到量子態的全部信息。另外，測量塌縮理論指出測量必然導致態的改變，從而被發現，通信雙方可以放棄原來的密鑰，重新建立密鑰，實現絕對無竊聽保密通信。量子密碼的安全性不是靠計算的復雜性來保障，而是源于它的物理特性。
這樣就保證了密鑰可以被安全分發，竊聽行為可以被檢測。因此，使用量子密鑰分配分發的安全密鑰，結合“一次一密”的加密方法，可以實現絕對安全的保密通信。
4 結 語
與經典密碼系統相比較，量子密碼不會受到計算速度提高的威脅，并且可以檢測到竊聽者的存在，在提出近30年的時間里，逐漸從理論轉化為實驗，有望為下一代保密通信提供保障，實現無條件安全的保密通信。
參考文獻
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量子計算的原理范文5
[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。可以想象：先提取原物的所有信息，然后將這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。
參考文獻
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量子計算的原理范文6
1 量子信息學和量子信息處理技術
1946年第一臺數字電子計算機問世，1971年第一塊計算機硅芯片誕生。此后芯片集成度遵循摩爾定律成指數增長，到今天，芯片的能耗問題已凸顯，而其尺寸不久將達到原子分子量級，根據量子物理理論，這一微觀領域內，電子將呈現出波粒二象性，量子干涉效應會導致芯片功能不再穩定[1]。這是研究量子計算機的直接動力。
研究量子計算機離不開對量子算法的研究，量子算法的研究成果反過來又激勵人們對量子計算機的熱情。量子計算機和量子算法是量子信息處理技術的一個重要組成部分。
量子力學原理促成量子密碼、量子隱形傳態和量子通信、量子簽名等理論和技術的發展，后者是量子信息處理技術的又一重要組成部分。
今天的量子信息處理技術還囊括了量子糾錯編碼、量子密集編碼、量子圖像處理等領域，形成了量子信息學。
量子信息處理技術的直接目標是設計和實現量子計算機和量子通信網絡。
量子計算機的優勢之一是計算能力強[2]，利用芯片內的量子態的線性疊加性完成指數級的并行計算，可結束摩爾定律的歷史。NP(非確定性多項式)計算難題是傳統計算機無法應對的，量子計算機可將眾多此類問題轉化為P(多項式)問題解決，征服了數學難題，也動搖了傳統密碼系統安全性的理論基礎;在對非結構化數據庫的進行搜索時，如果運行全新的量子搜索算法，轉眼可從海量的數據庫中找出精確的信息。其第二個優勢是可以建立量子模擬與仿真系統，用于武器、飛機仿真測試和模擬核試驗。1982年，R.P.Feymann提出一個猜想，認為量子計算機具有模擬任何局域量子系統的能力，1996年希斯·羅埃德證明了這一猜想[3][4]。第三個優勢是可用于實現計算機視覺。
量子通信網絡因高安全性及多端計算的特點成為下一代通信網絡的重要發展方向。
未來量子信息學可對網絡、檢索、建模、預報、調度，尤其是密碼破譯等信息安全領域造成強烈影響。
2 量子計算和量子算法
2.1 傳統加密算法
基于計算安全性的現代密碼學是各國金融和國防等領域的基石，也是保障網絡信息安全的核心。密碼算法是保證信息機密性的最有效途徑。保密通信、密級存儲、身份鑒別及數據完整性等信息安全技術均依賴于現代密碼學理論。
傳統加密算法分為對稱加密算法和公鑰加密算法。對稱加密算法運算快，典型代表有的DES、AES和IDEA等。算法較復雜的RSA(基于大整數分解困難性問題)、NTRU(基于高維格中尋找最短向量困難性問題)、ElGamal(基于離散對數問題)、橢圓曲線(基于橢圓曲線離散對數問題)和MH背包密碼系統是公鑰密碼體系的代表。
1977年發明的公開密鑰加密算法RSA，是第一個也是對信息安全貢獻最大的公鑰密碼算法[5]。
RSA密鑰對生成過程：
①選取兩個保密的不同的大素數p、q，計算乘積
n=p×q
和歐拉乘積
φ(n)= (p-1)×(q-1)
②隨機選取一個與歐拉乘積φ(n)互質的較大的數e，(e，n)就是加密公鑰，通過e和φ(n)得到
de-1modφ(n)
(d，n)即為解密私鑰。
加密過程：
①發送者將明文M分段，使其每個分段mi的長度小于log2n。
②對每個明文的分段mi做加密運算，并合并得到密文
C=c1c2…ct
其中
cimie mod n (1?燮I?燮t)
密文C發送給接收者。
解密過程：
接收者收到密文C，將其分段得
C=c1c2…ct
利用僅接收者擁有的私鑰來計算明文
M=m1m2…mt
其中
micid mod n (1?燮I?燮t)
大數因子分解相對傳統電子計算機而言是難解的，這一計算復雜性理論是現代密碼學的基礎[6]136。RSA算法的運算復雜度為O(n3)。有人計算過，如果對一個60位的正整數進行因子分解，最快的超級電子計算機也要耗時若干億年[2]。
1996年J.Hoffstein，J.Pipher，J.H.Silverman提出基于多項式環的“NTRU”公鑰加密體制，運算復雜度為O(n2)，比RSA高效且防攻擊性好，有人預測，只有擁有強大并行計算能力的量子計算機可能攻破它[6]113-116。
2.2 量子算法攻擊技術
相對于量子計算機的計算能力，某些曾經的難題不再難。量子計算機具有強大攻擊潛能。量子攻擊分為兩類[7]：量子物理攻擊和量子算法攻擊。其中物理攻擊技術尚不成熟;算法攻擊方面成果頗豐，最著名的有Shor算法攻擊和Grover算法攻擊。
2.2.1 Shor算法攻擊
主要針對公鑰密碼體制。
1994年，美國學者Peter Shor提出了一種量子算法，以“量子計算可破解離散對數、大整數因子分解難題” 為理論基礎，是一個超越傳統的高效算法[8，9]。該算法將大數因子分解問題變換為求一個指數函數周期的問題，經過快速的量子傅里葉變換計算，求周期僅需多項式步驟即可得解。
Shor算法(秀爾算法，大整數質因子分解的量子多項式算法)：
已知：N是兩個大素數n1和n2的乘積。求：n1和n2。
①隨機選取一個比N小的正整數a，計算a和N的最大公因子gcd(a，N)。判斷：若
gcd(a，N)>1
則已成功找到一個因子gcd(a，N)，輸出
n1=gcd(a，N)
進入第4步;否則進入第2步。
②定義f(x)=ax mod N，f(x)是一個周期函數。設周期為r，即
ax mod N=ax+r mod N
故有
ar=1 mod N
利用量子算法求r。判斷和循環：若r是奇數，重新取a，重新求r，直到r為偶數為止。
③因為
(ar/2)2 -1=0 mod N
所以
(ar/2+1) (ar/2-1)=0 mod N
求出ar/2和N的最大公因子gcd(ar/2，N)，輸出
n1=gcd(ar/2，N)
④輸出
n2=N/n1
以上步驟中第二步必須靠量子計算機來完成，其他步驟可在傳統計算機上進行[10]。對一個60位的數字進行因子分解，采用Shor算法只需一瞬間[2]。這就是量子計算對今天各國采用的主要密碼體制和信息安全理論構成巨大威脅的直接原因。應當注意，此算法是個隨機算法，即不保證每次都成功。
2.2.2 Grover算法攻擊
主要針對對稱加密算法和大容量數據庫。
1995年，美國人Grover證明出：搜索一個未經整理、容量為N的數據庫的時間復雜度，用量子圖靈機為O(N1/2)，比用傳統算法的時間復雜度O(N)要好，據此，Grover設計出了一個基于量子態并行計算特性的量子快速搜索算法[8，11，12，13]。Grover算法極大降低了計算的復雜度，使傳統計算機要用百年時間才能完成的破譯DES密碼的任務在幾分鐘內即完成，還可用來探索、搜索最值和均值，這些理論已通過光學系統、核磁共振(NMR)等實驗方案驗證[14]。與Shor算法一樣，Grover算法也是一種隨機算法。
受到以上算法的啟迪，許多經優化而提高了成功率的量子攻擊算法被先后設計出來。
2.3 抗量子算法攻擊的密碼體制
尋找防范量子算法攻擊的抗量子密碼體制成了信息安全領域緊迫的課題?？梢宰裱韵聨讞l思路：
一是采用與數學難題無關的密碼體制。量子算法攻擊一些數學難題的計算能力強大，然而量子密碼、DNA密碼等新型密碼不以數學難題為基礎，量子算法攻擊對此將無能為力[15]。
二是采用能防范量子計算攻擊的數學難題有關的密碼體制[10]。量子計算不是萬能的，目前尚未證明量子計算機可以破解所有已知的數學難題，因此不排除用“與離散對數問題、大數分解問題無關的算法”來構造防范量子攻擊密碼體制的可行性，這方面的成果有：基于糾錯編碼問題由Robert McEliece發明的McEliece密碼體制(M公鑰)和由Niederreiter創造的代數碼公鑰密碼體制(N公鑰)[16，17]。
3 量子密碼、量子隱形傳態與量子通信、量子簽名
量子密碼、量子隱形傳態與量子通信、量子簽名是量子信息學的又一重要領域。
科學家推測將量子態作為信息加解密的密鑰具有的無法竊聽和破譯的獨特性，利用這種密碼實現保密通信網絡，必會提高通信技術的安全程度，可以規避當今眾多信息攔截者的攻擊[7]。
未來的量子通信網絡可基于衛星或基于光纖組網，具有無條件安全性、多端計算的優點，利用“點到點”量子密鑰分發裝置可組建一個跨全球的量子保密通信網絡。
量子保密通信網絡的未來趨向[18]：一是出現技術井噴并實現各種技術融合，量子交換機、量子路由器、不同結構的量子密鑰分配(QKD)網絡逐漸出現;二是向層次化、標準化方向發展，實現互聯互通;三是采用中繼技術突破傳輸距離的局限，擴展延伸量子保密通信網絡，形成廣域網絡;四是密鑰長度數量逐漸增長，傳輸速率亦逐漸提高。
1984年，第一個可實現安全秘密通信的量子密鑰協議BB84協議被提出來，解決了密鑰分配這一帶根本性的問題，5年以后IBM根據這個協議成功進行了第一次傳輸量子密鑰的演示性實驗。目前還有BBM92、B92和EPR等量子密鑰分發協議[19][20]，其安全性都基于Werner Heisenberg線性疊加(測不準)原理和單量子無法克隆的理論。
量子密碼還可用在量子數字簽名、投票、認證等方面，國內外一些關于量子簽名的仲裁協議方案已經相繼被提出來[7]。
量子密碼學的另一實現手段是利用量子隱形傳態原理進行遠距離的中繼轉發。
4 量子信息學的挑戰和進展
4.1 挑戰
首先，需要解決量子脫散現象(消相干)的問題[21]，生成穩定的量子位是設計量子計算機的關鍵問題。從簡單量子邏輯門到形成量子邏輯門網絡仍有很長一段路要走[22]。其次，原子難以保持穩定，觀察很困難。觀察原子的同時破壞了觀察前的不確定狀態，致使實驗價值大打折扣。量子糾錯方案仍有待分析和改進。再次，編制算法進行一定數目的量子運算、量子傳輸技術、單光子源技術同樣困難。此外，研發量子計算相關的各種器件，統一各類接口的標準，制定量子保密通信網絡的各類協議規范，更需要長久的研究實踐來解決。
以上挑戰表明，量子信息學短期內還不會對現有信息安全體系造成實質性改變。
4.2 進展
4.2.1 理論方面的進展
Shor提出的量子糾錯思想等量子糾錯理論在解決脫散問題方面取得了根本性的突破。受到Shor算法啟發，科學家們發明了更多量子并行快速算法，量子復雜性理論隨之產生[21]。NMR等技術可以擴展量子位(昆比特qubit)信息，獲得間接測量的效果，并可在相位一致中分析錯誤并修正，使量子計算系統穩定可靠。通過量子點操縱、冷阱束縛離子(ion trap)、NMR、腔量子電動力學(QED)和高溫超導約瑟夫森結等[23]技術方案，可成功推進量子計算實驗計劃。2002年，美國政府制定的量子信息科技發展規劃提出了光量子計算等八個技術方向[24]。
4.2.2 實踐方面的進展
2000年，IBM宣布7量子位量子計算機研制成功，用一步計算完成了傳統計算機需多次循環才能解決的數學題。2010年英、日、荷、以色列等合作制成了一款芯片，可進行量子計算。2011年加拿大了一款能處理經過優化的特定任務的量子計算機。2012年維也納造出隱秘量子計算機。
中國1995年通過實驗展演了BB84協議，2004年建成世界首個實用光纖量子密碼網絡[25]，2007年造出量子路由器[26]、實現量子搜索算法和Shor量子分解算法[10]，2009年建成世界首個光量子電話網，2010年實現16千米距離自由空間量子隱形傳態[27]，2011年提高至約100千米，向全球量子保密通信網絡的建立邁出重要一步[28]。
5 結束語
量子信息學是一柄雙刃劍，給信息安全相關領域帶來了前所未有的影響。
量子信息處理技術可解決許多數學難題，同時也使得傳統信息安全理論危機重重。量子計算機、量子通信網絡等量子信息處理技術如果使用得當，則傳統互聯網、電話網、國防通信網等設施都將迎來一次飛躍，人類將向未來信息社會前進一大步;而一旦被用于惡意攻擊和破解安全密碼，則銀行、網絡、軍事、商業等信息安全有關的領域都將面臨巨大威脅，信息安全領域的爭斗或許會從目前的電子對抗進入到“量子對抗”的新階段。 .
