前言：中文期刊網精心挑選了量子計算的優勢范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
量子計算的優勢范文1
計算機網絡 多媒體 教學課件
隨著計算機網絡技術的普及，使利用計算機技術制作多媒體教學課件如虎添翼。計算機網絡技術包含了流媒體技術、WEB技術、FTP共享技術、磁盤陣列存儲技術、云計算技術等與多媒體課件制作有關的內容，這些技術如果被充分利用，老師制作多媒體課件的技術水平可以得到更大的提高，制作的多媒體課件質量也具有較高的水準。下面分步敘述如何綜合利用計算機網絡技術制作多媒體課件。
一、多媒體數據庫的建立
媒體是信息的載體，多媒體是指多種媒體，如數字、文本、圖形、圖像和聲音的有機集成，而不是簡單的組合。其中數字、字符等稱為格式化數據；文本、圖形、圖像、聲音、視頻等稱為非格式化數據，非格式化數據具有數據量大、處理復雜等特點。多媒體數據庫實現對格式化和非格式化的多媒體數據的存儲、管理和查詢。由于多媒體數據庫對數字、字符、文字、圖形、圖像、語音處理和影視處理與數據庫的獨立性、安全性等優點的結合，使得多媒體數據庫的應用前景十分廣泛。多媒體數據庫在建立中應包含如下幾個重要數據庫：
1.圖片數據庫。圖片數據庫重點存放與教學相關的圖片、圖形、照片等資料。這些數據應該分門別類，按照圖片格式、數據大小、存放日期等進行存放，經過多年的逐步積累，形成一個門類齊全、范圍廣泛、格式眾多、具有一定規模的圖片數據庫。教學多媒體課件常用的圖片格式一般有BMP、JPEG、GIF等。有些多媒體課件制作軟件會對圖片格式有統一要求，選用多媒體課件制作軟件時要注意使用圖片格式轉換軟件進行轉換。另外，存放的圖片應該使用圖片處理軟件進行調整和整理后再存放，以確保圖像質量。
2.視頻數據庫。視頻數據庫重點存放與教學相關的數字視頻、動畫等影像資料。這些資料既有完整的電影、電視或動畫視頻，也應該有以鏡頭、場景和視頻片段為資料的視頻。在多媒體課件中可以根據教學需要隨意選用。視頻數據庫利用視頻處理技術進行視頻格式轉換和調整整理再進行存放，并建立目錄索引，使豐富的視頻數據庫具有方便的檢索功能。因視頻文件在保存中需要較大的空間，所以建立較高規格的磁盤陣列是很好的選擇。又因視頻文件在傳輸中需要較大的帶寬才能保證視頻在播放時流暢，不出現停頓和卡住的情況，所以我們需要采用的存儲系統體系結構以保證最低的數據傳輸速度。計算機網絡主干傳輸帶寬應不小于1000M，到計算機用戶桌面帶寬不應小于100M。不管被訪問的視頻圖像有多大，也不管訪問的用戶數量有多大，視頻圖像的發送系統要求存儲數據量大且有足夠的帶寬傳輸，必須保證最基本的傳輸速度，以保證傳輸的視頻圖像有較高的質量。教學多媒體課件常用的視頻圖像格式一般有AVI、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、RM、RMVB、MKV等格式。這些格式據有畫面規格大小、清晰度高低、是否適合視頻編輯軟件使用等不同特點。為了確保教學多媒體課件采用視頻的清晰度和色彩還原真實，建議盡量使用AVI、MPEG-2、MPEG-4、RMVB和MKV等格式。
3.音頻數據庫。在音頻數據庫中，如何存放才能對音頻數據方便分析、檢索，是音頻數據庫成功實現的關鍵，傳統的數據存放和處理方式是無法滿足這些要求的。在多媒體課件制作中調用的音頻資料主要包括解說、朗誦、配樂、主題音樂、背景音樂、片頭片尾音樂和各種效果聲音等。
4.文字數據庫。文字數據庫一般包括各種書籍里的文字以及相關和參考書目的文字，以便在制作多媒體課件時選用。常用的文字格式包括DOC、TXT、WPS等。這些較容易掌握，在這里不做贅述。
二、FTP服務的使用
很多學校在建設自己的校園計算機局域網時，都購買了FTP服務器，建立了適合自己學校教學、科研和行政管理等共享使用的FTP服務。在FTP服務器上可以建立以教學系部、教研室或個人的存儲專區，放置各種多媒體素材和制成的多媒體課件。FTP服務器的建立對老師們制作和存儲，以及共享自己的多媒體教學課件提供了極大的方便。
1.素材的積累。老師們可以隨時隨地把自己平時搜集到的、購買的，以及自己制作的各種素材存放到FTP服務器上自己的文件夾內。系部或教研室也可以建立自己的素材庫。老師們在聯網的計算機上可以隨時調用各種素材，使制作多媒體課件的素材選取范圍有較大的空間，擴展多媒體課件的多樣性，增強其藝術感，使內容更加豐富多彩，從而進一步提高了廣大教師們多媒體課件的制作水平。
2.群策群力，使多媒體課件制作具有較高水平。老師們也可以隨時下載和觀看FTP服務器上其他教師制作的多媒體課件的成品或半成品，及時提出自己的見解和修改意見；或是直接進行修改另取相近名稱保存，供制作教師參考。這樣可使教師們在制作多媒體課件時廣泛聽取其他教師的意見和建議，相互借鑒，取長補短，群策群力；相比之下，要比單個教師單打獨斗制作的多媒體課件的質量和水平好得多。
3.多媒體課件的共享。老師們在上課時可以直接調用存儲在FTP服務器上的多媒體課件直接上課，免去了忘記攜帶優盤，或因優盤品牌各異、型號各異，或因感染病毒造成計算機無法讀取優盤的煩惱。另外上課時還可以調用其他教師制作的多媒體課件，或鏈接的相關網頁進行參考。
三、教學平臺服務的開展
隨著社會對教育的認識程度越來越高，計算機網絡教學平臺的發展也越來越快，由過去單一的以教師為中心進行課堂授課，發展到現在的高度綜合性、形式多樣化、內容范圍廣、適合學生自主學習的教學模式。很多學校在建設校園計算機局域網的同時，一般都會購買教學平臺服務器，建立適合本學校進行教學的教學平臺服務。同時會號召和發動老師們在教學平臺服務器上建設和完善各門課程完整的授課和評測體系，明顯提高了學校的教學水平和教學效果。
1.分平臺的建立。在教學平臺服務體系中各系部或教研室建立自己的二級教學平臺，在二級教學平臺進行課程目錄、課程級別、教師類別等項目設置。讓老師們按照教學平臺的使用規則建設和完善自己所授課程的全部內容以及參考資料，以方便學生的自主學習。
2.課程的分級分類。授課課程一般分為精品課程欄目和校內一般授課課程欄目。授課課程按照國家級、省級和校級精品課程的類別，從上到下按序設置目錄；校內一般授課課程按建設的先后分類設置目錄，以方便學生選擇學習。
量子計算的優勢范文2
量子密碼應運而生
量子計算的原理與傳統計算機采用的原理有很大不同，傳統計算機采用單路串行操作，而量子計算機采用多路并行操作，它們運算速度的差異就如同萬只飛鳥同時升上天空與萬只蝸牛排隊過獨木橋的區別。
20世紀70年代，英國和美國最早開始對量子計算的研究。近年來，量子計算的理論和實踐都相繼取得重大進展，產生了多種新的量子算法，研制了多種量子計算機原型。
科學家預測，未來10～20年將研制成功103～104量子比特的大型量子計算機，其運算能力可以在幾分鐘內破譯現有任何采用非對稱密鑰系統生成的密碼。
面對量子計算未來可能隨時“秒殺”傳統密碼的危險，科學家致力于尋找不基于數學問題，能有效抵抗量子計算攻擊的新型密碼體制。解鈴還須系鈴人，同樣基于量子信息技術的量子密碼應運而生，成為對抗量子計算的“神器”。
又一個可能的“技術差”
二戰中，英國破譯德軍ENGMA密碼，獲知其即將轟炸考文垂市，但為保守德軍密碼已被破譯的秘密，英國斷然犧牲考文垂這個重要工業城市，不發出防空警報任由德軍轟炸；美軍在中途島海戰的勝利，以及擊落山本五十六座機等影響戰爭進程的重大事件，與其成功破譯日軍“紫密”有直接關系。一些專家們甚至估計，盟軍在密碼破譯上的成功至少使二戰縮短了8年。
當前，戰場網絡已成為連接人與武器、武器與武器的技術紐帶，構成了信息化軍隊的神經中樞。偵察預警、指揮協同、武器控制、后勤保障等作戰活動均離不開網絡的支持。安全可靠的戰場網絡是保證自身作戰體系穩定，在體系對抗中謀取勝勢的重要前提，而戰場網絡的安全又十分依賴于網絡通信密碼提供的“安全屏障”。
一個國家的軍隊一旦率先實現量子密碼和量子計算的武器化，并在戰爭中投入使用，將與對手形成巨大的“技術差”，在保持自身網絡通信絕對安全的同時，可隨時破譯對方網絡通信密碼，洞悉對手的一舉一動，從而占據絕對信息優勢，甚至可以直接癱瘓和控制對方網絡，由此將置作戰對手于極為被動的不利地位，戰局可能出現“一邊倒”的情況。
以超常措施推進軍事應用
意大利軍事家杜黑指出：“勝利只向那些能預見戰爭特性變化的人微笑，而不是向那些等待變化發生才去適應的人微笑?！泵鎸α孔有畔⒓夹g的機遇與挑戰，只有未雨綢繆，盡早規劃，提前部署，才能在未來戰爭中占據先機和主動，避免對手利用技術突然性陷我于被動。
目前，量子密碼已經從實驗室演示性研究邁向實際應用。發達國家軍隊已把量子信息技術作為引領未來軍事革命的顛覆性、戰略性技術。例如，美國防高級研究計劃局專門制定“量子信息科學和技術發展規劃”、研發量子芯片的“微型曼哈頓”計劃等。美國正加速推進量子信息技術的實際應用，美國白宮和五角大樓已安裝量子通信系統并已投入使用。英、法、德、日等國軍隊也相繼制定實施一系列發展量子信息技術的計劃。
量子計算的優勢范文3
【關鍵詞】過程神經網絡 量子混合蛙跳算法
過程神經網絡具有較強的信息處理能力，在實際中有著廣泛應用。然而隨著信息量的增加及處理的復雜化，該技術的不足之處也漸漸顯露，如對較大樣本的學習很難解決、不能滿足系統反映時變輸入信息對輸出的累積效應等。在長期探索中，多位專業人員不斷提出新的方法，但都有一定的缺陷。量子進化計算的全局尋優能力較強，蛙跳算法則具備計算簡單快速的優勢，在此將二者相結合，提出一種的新的算法，以提高過程神經網絡的穩定性。
1 量子混合蛙跳算法在過程神經網絡優化中的應用
1.1 個體編碼方案設計
|0〉和|1〉是微觀粒子基本狀態在量子計算中的表現形式，用其線性組合|φ〉=α |0〉+β|1〉可表示單量子比特的所有狀態，但其應符合|α|2 +|β|2 =1的要求。因此，可按照疊加理論，將量子比特的全部狀態均表示為：
|φ〉=cos|0〉+eiφsin |1〉
上式中，θ[0， π]，φ[0， 2π]，且（cos）2 +（eiφsin ）2 =1
可見，量子比特是由θ及φ兩個變量所刻畫的矢量空間，并可利用Bloch球面進行直觀的描述。設種群為m，優化空間為n維，采用Bloch球面坐標編碼，可將第i個待優化的個體編碼為：
其中，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；θij[0， π]，φij[0， 2π]
1.2 QSFLA的種群評估
1.2.1 個體解空間變換
QSFLA中的每只青蛙都有三組Bloch坐標，x=cosφsinθ，y=sinφsinθ，z=cosθ，各自都表示一個優化解?？紤]到x、y、z都 [-1，1]，需對其進行解空間變換。設待優化問題的第j維變量[Min（j），Max（j）]，可將解空間變化表示如下：
Xij = [Min（j）（1xij） + Max（j）（1+xij）]
Yij = [Min（j）（1yij） + Max（j）（1+yij）]
Zij = [Min（j）（1zij） + Max（j）（1+zij）]
1.2.2 QSFLA的種族評估
依次將青蛙個體各自對應的解代入到適應度函數，對其適應度進行計算。確保整個種群中最優青蛙所對應的幅角為θg和φg，而子種群中的最優青蛙相對應的幅角則為θb和φb，子種群中的最差青蛙相對應的幅值為θw和φw 。
1.3 QSFLA的種群進化
1.3.1 QSFLA個體更新
針對子種群中最差的青蛙量子位幅角增量的更新：
Δθ=rand（）（θb-θw），Δφ =rand（）（φb-φw）
在此借助量子旋轉門改變量子比特的相位：
基于量子旋轉門的量子位概率幅更新：
對上式進行分析，Δθ和Δφ兩轉角的大小和符號分別決定著收斂速度和方向，因此極為關鍵。為不影響算法效率，可將其看做是Block球面的旋轉，即量子比特在上面繞著某一固定軸進行旋轉。通過旋轉可使兩個參數同時改變，以提升優化能力。
1.3.2 自適應混沌旋轉角度算子
混沌優化方法適用于小空間搜索，在較大空間中搜索效果較弱，與蛙跳算法子群內部的全局遍歷十分適應。其公式如下：
δ（t）=δmin + × L×（δmaxδmin）
上式中，結合旋轉角度和進化代數進行適應調整，在進化初期，便可實現算法較大幅角的搜索工作。進化代數不斷增加，幅角隨之減小，為進化后期的精細搜索提供了便利。Lj+1=μLj（1Lj），μ=4是一個Logistic混沌序列，可讓旋轉操作在解空間內進行遍歷，對提高搜索效率較為有利。為提高收斂速度，用δmin和δmax分別表示允許旋轉角的最小及最大值。通過自適應調整，使得局部優化的遍歷性有所增強，且不需要將量子門轉角的方向與當前最優個體對比，有利于促進種群的進一步優化。
2 量子混合蛙跳算法的改進
在混合蛙跳算法分組中，若采用標準的分法，適應值較差的青蛙常分在最后一組，則其向最好青蛙學習的效果較弱。為此，提出一種新方法：初始種群P，先按照標準分組的方式將種群分為m個子群，均包含有n只青蛙；然后從其他組隨機選擇一只與該組中的最優青蛙進行對比更新，得到一個新青蛙，使得每組擴大到n+（m-1）個青蛙，使得分組更為多樣；當每組進化迭代完成后，再將各組進行重新合并，形成一個新種群，對其中青蛙的適應值進行計算閉關重新排序，取前P個進入下一輪迭代。
3 結束語
該方法將過程神經網絡的基函數展開項數、隱層神經元個數和其他常熟參數作為一個優化整體，具有很多優勢，在實踐中也證明了該算法的合理性，值得推廣應用。
作者簡介
張小軍（1980-），男，河南省人?，F為河南教育學院信息技術系講師。主要研究方向為云計算、數據挖掘、通信技術。
作者單位
量子計算的優勢范文4
量子通信是量子力學和經典通信相結合的產物，其安全性由海森堡測不準定理和不可克隆原理所保障，具有經典通信無法比擬的無條件安全性及對竊聽的可檢測性。電力系統通信專網，建立了“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的網絡與信息安全防御體系，但安全措施主要側重于業務層和數據安全層面，在底層安全策略和適應未來發展方面存在局限性。由于電力數據對通信安全要求的特殊性，量子通信極有可能是確保電力通信安全的極佳選擇。綜上，開展量子保密通信技術研究非常有意義。本文首先對量子通信技術進行概述，接著闡述了國內外技術研究現狀；最后，根據電力通信業務需求，分析量子通信在電力系統中的應用前景。
2量子通信技術概述
量子通信，廣義上是指把量子態的傳遞，包括：量子密集編碼、量子密鑰分發和量子隱形傳態。其中，量子密集編碼用于量子計算機。量子密鑰分發，在傳送量子態的過程中，光子會經由光纖或自由空間被實際傳送到接收方；量子隱形傳態，糾纏光子對分處兩地，量子態在一處消失后，在另一處被巧妙地重現，而光子本身卻不被傳送。量子通信，狹義上理解，是量子密鑰分配或基于量子密鑰分配的安全保密通信。量子密鑰分發只是負責產生和分發通信需要的密鑰，最終的的數據信息經由加密生成的密文，還是必須經過經典信道進行傳輸。在量子隱形傳態中，同樣也要用經典信道將測量的信息傳送出去，經典信息與量子信息聯合起來才能實現量子隱形傳態。因此，量子通信技術除了在竊聽檢測和通信保密方面具有優勢以外，并不能突破經典通信系統在通信速率、距離、抗干擾性能等方面的極限。
3量子通信技術國內外研究現狀
量子通信具有高效率和絕對安全等特點，廣泛的應用前景吸引眾多國家投入人力物力。美國、日本、歐洲多國都成立了專門開展量子技術研究的機構，此外，IBM、HP、NEC、NTT等企業也紛紛加入到量子通信的研究之中。國外量子密鑰分配技術專利統計顯示，公司、企業申請的專利數占主導地位，科研院所其次，可以看出量子密鑰分配技術具有潛在的商業化價值和應用空間。1984年，BennetC.H.和BrassardG.提出第一個量子密鑰分發協議（BB84協議），揭開了量子密鑰分發研究的序幕。1993年，英國國防部研究局在傳輸長度為10km的光纖中實現了基于BB84方案的相位編碼量子密鑰分發。1997年，奧地利的A.Zeilinger小組在室內首次完成量子態隱形傳送的原理性實驗驗證。2001年，瑞士IDQuantique公司推出商用量子密鑰分發系統。2004年，瑞士日內瓦大學的Gisin小組推出的“Plug&Play”光纖量子密鑰協商系統光纖長度提高到67km，成為世界上首個商用的QKD系統。
國內，量子通信研究同樣受到相關部門的大力支持。郭光燦小組：2004年，實現北京-天津125km光纖點對點的量子密鑰分發；2007年，實現了基于波分復用的四用戶量子密鑰分發網絡，通信距離達到42.6km；2009年，在安徽蕪湖建成世界首個“量子政務網”。2005年，潘建偉小組在世界上首次實現13km自由空間的糾纏分發和量子密鑰產生；2008年，實現了三用戶的誘騙態量子密鑰分發網絡；2009年9月，世界上首個全通型量子通信網絡建成，首次實現了實時語音量子保密通信。最近幾十年，量子通信從理論到實驗，再到實用化突破，發展迅速。
4量子通信技術在電力系統中的應用前景
電網規模的不斷擴大，電網企業信息化程度日益提高，電網面臨的安全風險更多、更大，迫切需要研究新的通信技術，將其應用到電力系統來。量子通信技術具備高效率和絕對安全的優勢，將可能成為保護電力系統數據安全的極佳選擇。而且，在我國相關的研究和實用化工作也走在世界前列，具有自主知識產權，探索量子通信技術在電力系統中的應用是非常有意義和前瞻性的工作。結合目前電力通信系統和業務系統現狀，量子通信技術可以在以下方面開展應用研究：
4.1構建量子加密異地備份數據傳輸鏈路目前，各網省公司已大力開展備用調度系統和信息容災體系的建設，并相繼成立了異地數據容災中心。為確保數據中心之間的數據保密傳輸，一個安全的加密系統是必需的。量子保密通信的安全性不是基于計算的復雜性，在信息保護和保密通信方面具有天然的優勢。使用量子密鑰分發鏈路，在主、備數據中心間進行密鑰分發和交換，能夠構建高效、安全的異地數據備份傳輸通道。
4.2構建核心加密通信網電力企業的電腦被攻擊，可能引發用電行業的癱瘓，造成社會大面積混亂。傳統的防火墻和信息過濾技術無法從根本上解決“黑客”攻擊的問題，隨著量子通信距離和多用戶量子通信技術的突破，利用量子通信技術構建網省地重要調度機構加密通信網，在網絡上任意兩用戶間實現量子密鑰的加密通信，將能保證營銷、市場、辦公等重要業務的安全性。
4.3構建點對點量子加密保護通道線路保護、安穩屬于電力生產一區的重要業務，對數據的實時性和安全性要求非常高。現采用的專用光纖、復用2M通道方式能保證數據的實時性，卻無法保證絕對安全性。隨著量子通信的快速發展，兩點間的量子通信技術趨于成熟，兩方量子密鑰分發通信距離已經能夠達到幾十公里~百公里級。量子密鑰分發技術，使用光量子作為保護、安穩信息的載體，將能極大地保障業務的安全性。
4.4構建加密量子交換網絡電話業務是生產指令上傳下達的關鍵工具，是電網安全正常運行的重要通信保障，目前主要采用PCM或交換機放號的方式，在承載網層面未進行安全保證。使用量子交換機實現經典通信網絡的交換控制與量子交換網絡的控制，可以構建高安全的量子交換網絡，防止電話遭竊聽和惡意攻擊。
4.5應急量子通信當出現冰災、地震、洪水等自然災害，光纜、傳輸設備等電力通信基礎設施受到大面積破壞時，現有電力通信網絡陷入癱瘓，無法進行有效的應急搶修通信。目前，量子隱形傳態技術已經獲得16km的實驗進展，隨著關鍵量子器件技術的成熟，隱形傳態將進入應用階段。利用隱形傳態技術，構建應急環境下的量子衛星通信系統，將對未來的應急搶修提供重要幫助。
5總結
量子計算的優勢范文5
關鍵詞 囚禁離子；量子計算；富勒烯理論模型
中圖分類號 O4-0 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0119-02
1 國內外研究現狀分析
量子計算與量子信息，是當今一項富有挑戰意義的科學前沿課題。眾所周知，量子計算就是利用量子效應和量子算法來實現的超級并行計算機，擁有比經典計算機更強大的計算能力。目前的工作熱點是量子模擬和量子計量；固態系統是解決量子計算的最佳途徑。目前有希望實現量子計算的系統主要有：離子阱、核磁共振、量子點和富勒烯等，其中富勒烯的應用前景引人注目。由于化學性質和形成機理相似性，不難將富勒烯分子嵌入單壁碳納米管。這種單壁碳納米管內嵌富勒烯系統不但可以形成特定自旋鏈結構，而且因為處于碳納米管中，相干性保持就大為提高。單壁碳納米管富勒烯系統中的量子糾纏產生，量子態傳輸以及單自旋測量等量子信息過程實現，是實現真正意義的規模量子計算必須要解決的難題。
當今國際上有很多研究小組針對富勒烯做了深入研究，設計了很多量子計算方案，包括電子自旋實現方案，核自旋實現方案，原胞自動機實現方案等。我國在富勒烯基礎研究方面開展工作的有中國科學院物理研究所、武漢數學與物理研究所、北京大學等，并取得一些實質性進展，如富勒烯合成，量子信息邏輯操作、單自旋測量和量子態讀出。盡管理論上已有不少研究，但從實驗上實現富勒烯系統量子計算是極其困難的。至今幾乎沒有富勒烯量子計算實驗的報道。這主要在于對富勒烯中內嵌的電子自旋的操作和探測極其困難。量子模擬是解決這種在實驗上實現困難的一個有效途徑。量子模擬是用一個可控的量子體系去模擬另一個難以控制的量子體系，這也是費曼當年提出量子計算這一思想的本意。相對于量子計算，量子模擬對量子資源的要求較低，在極少的量子比特上完成的量子操作可以是很好的量子模擬的工作。
囚禁在電磁勢阱中的超冷離子是目前在冷卻、囚禁和量子操控等方面最穩定的體系之一，理論工作包括在線型離子阱中實現量子糾纏，量子算法、量子糾錯以及遠距傳態。最近完成的量子模擬的實驗工作包括模擬Dirac方程和相對論效應、自旋體系的阻挫現象等。在這些工作中，超冷離子體系的干凈和近乎孤立的環境以及快速、精確的相干操作保證了高品質量子計算操作的完成。所以科研人員就很自然地想到用離子阱來模擬其它體系的動力學行為，利用現有的成熟理論和技術，模擬實現目前在理論上相當成熟而實驗上難于控制的系統。這是目前比較熱門的研究方向之一。
中國科學院武漢物理與數學研究所已經建成了一臺專門用于量子信息處理研究的線型離子阱，已經成功束縛了40Ca離子，獲得了離子的云態和1-4個離子的晶態，離子冷卻溫度已接近多普勒冷卻的極限。我們擬利用超冷離子模擬富勒烯自旋鏈，模擬該體系的量子糾纏、信息傳輸和測量，研究外磁場、各種耦合參數和退相干對量子糾纏、量子態傳輸以及單自旋測量的影響。用囚禁離子來做量子模擬主要緣于富勒烯系統和囚禁離子系統具備的很多相似性和相通性，這種天然的優勢使得我們利用囚禁離子來模擬富勒烯系統成為可能。
碳納米管不僅給富勒烯串的形成創造了有利條件，同時還給富勒烯串提供了嚴格保護，使其基本不受外部環境的干擾。內嵌富勒烯原子實際上成為一個近乎完美的人造原子；超冷離子體系的干凈和近乎孤立的環境可以與內嵌富勒烯原子媲美。二者都是基于自旋偶極相互作用來實現量子邏輯門，而超冷離子之間能很方便地產生這樣的相互作用。二者在系統調控方面也都一樣，都可以利用梯度磁場來實現自旋陣列的獨立尋址，都利用外磁場、微波或射頻脈沖來對系統進行調控和完成邏輯門操作；對兩系統的理論近似處理方法也一樣，都可利用強場近似、強耦合近似、旋波近似、平均場方法和密度泛函方法等。同時離子阱優于富勒烯系統在于對量子信息地讀出相對容易。
本人從事過Heiseberg交換模型的相關問題研究，主要是構建特定型富勒烯串理論模型。利用密度泛函方法（DFT）、LSDA方法，針對富勒烯系統構建一個Heiseberg自旋鏈模型，例如Hubbard-Anderson模型，通過一些近似手段、采用解析求解和數值模擬的方法對系統進行分析。借助前面的理論基礎，本人擬開展對富勒烯量子比特相互作用的量子模擬，本研究旨在探討多量子比特的固態量子信息處理；最核心的問題是如何有效地壓制退相干、提高量子操控效率和提高傳輸保真度，將有助于驗證基于富勒烯量子信息處理的各種方案。將探討外磁場和各種耦合因素以及各種退相干因素的聯合效應在糾纏、信息傳輸和測量中的表現，得出量子糾纏度、傳輸保真度和量子測量極化強度以及對耦合參數、外磁場、時間的依賴關系。
2 研究的研究目標、研究內容和擬解決的關鍵問題
1）研究的目標：（1）研究富勒烯系統的囚禁離子量子模擬。模擬富勒烯系統中多體糾纏、量子信息傳輸和測量等量子力學過程；（2）為真正實驗上實現富勒烯量子計算和發展基于富勒烯系統的的新型量子器件提供理論和實驗參考。2）研究的內容：（1）單壁碳納米管中富勒烯系統理論簡化模型的建立和求解，用Heiseberg交換作用來描述富勒烯之間的耦合，實現高保真度量子態在自旋鏈中的傳輸；（2）囚禁離子量子模擬富勒烯系統的方案探討。探討利用梯度磁場實現陣列中各個離子的獨立尋址；利用射頻脈沖結合激光完成邏輯門操作；模擬富勒烯的電子自旋偶極相互作用。探討如何完成信息傳輸。3）擬解決的關鍵問題是富勒烯鏈理論模型的建立和囚禁離子的量子模擬。富勒烯鏈理論模型的建立：構建模型，給出系統的具體數學描述；對系統哈密頓量進行簡化和求解（包括解析和數值求解）；計算體系的糾纏、信息傳輸的保真度和極化強度等。囚禁離子的量子模擬：囚禁離子模擬富勒烯的實現方案；探討梯度磁場下的離子耦合；探討射頻脈沖結合激光完成邏輯門操作和高保真的量子態（單粒子態和多粒子量子糾纏態）的制備等。
3 擬采取的研究方法
該研究工作主要分為3個步驟，并采用了相應的研究方法。第一步，給出合理的物理模型。對于單壁碳納米管定型富勒烯Heisenberg自旋鏈式結構，利用密度泛函方法和拓撲斯理論以及平均場方法、旋波近似等，得到合適的系統Hamiltonian，進行解析求解和數值模擬；第二步， 計算各種特征物理量。根據真實的物理條件和量子信息處理的需要，對系統進行適當的簡化，計算體系的糾纏、信息傳輸的保真度和極化強度等物理量；第三步，提出離子阱量子模擬富勒烯串的方案。設計量子邏輯操作的激光脈沖和重聚束脈沖，探索模擬系統的量子力學基礎問題（如糾纏、信息傳輸、測量等），研究糾纏對環境漲落等多重退相干機制的壓制。
4 研究步驟
第一階段，利用密度泛函理論、計算系統中電荷與自旋分布。在強磁場和弱射頻脈沖下，基于旋波近似和平均場近似，導出簡化模型，并對系統進行解析求解和數值計算。研究系統中多體量子糾纏、信息傳輸和測量；第二階段，完成離子阱對富勒烯串量子模擬，探討利用梯度磁場實現陣列中各離子的獨立尋址；利用射頻脈沖結合激光完成邏輯門操作；模擬富勒烯的電子自旋偶極相互作用；第三階段，在離子阱模擬系統中實現量子信息傳輸和測量。深入分析耦合參數，外磁場的聯合效應在自旋量子態傳輸和測量效率中的表現并分析各種極限行為。研究糾纏對環境漲落等多重退相干機制的壓制。找到實現最佳保真度以及宏觀極化的磁化強度的最佳參數組合以及實現時間。
參考文獻
[1]C. A. Sackett et.al.，Nature 404，256（2000）.
[2]D. G. Cory et.al.，NMR Based Quantum Information Processing： Achievements and Prospects Fortschritte 48，9（2000）.
[3] Loss and D. P. DiVincenzo. Quantum computation with quantum dots. Phys. Rev. A， 1998， 57，120.
[4]Kroto et al，C60：Buckminsterfullerene Nature 318，162（1985）.
[5]A. C. Dillon et al ， Nature 386， 377-379 （1997）.
[6]Wolfgang Harneit et al PHYSICAL REVIEW A，65，032322 （2002）.
[7]Y. M. Hu et al Phys. Rev. A 80， 022322 （2009）
量子計算的優勢范文6
關鍵詞：計算機；發展；應用
中圖分類號：TP393.8 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 24-0000-02
Analysis of Computer Development and Application Trends
Li Bing1,Ding Jianping2
(1.Henan Quality Polytechnic,Pingdingshan467000,China;
2.Bureau for Environmental Protection of PingDingshan,Pingdingshan 467001,China)
Abstract:The potential of computer technology can not be estimated,it will be long-term impact of the development of human social development.In the future,people's life and work,its significance has been far beyond people's imagination,computer technology is now indispensable to the process of people's lives too technical,the future status will be difficult to predict.In this paper,the history of computer technology to do a simple discussion,focus on the development of computer technology direction and now in the world of computer technology development and applications,and computer technology,a simple outlook on future prospects.
Keywords:Computer;Development;Application
時代的變遷速度令人措手不及的同時，也給人帶來了許多的新鮮事物，計算機是我們這個時代無法或缺的東西，它已經進入了我們生活的方方面面。如今計算機的發展已經進入了人工智能時代，新型計算機的時代又將是新一輪的計算機革命，這又將對社會的發展產生深遠的影響。
一、計算機發展史簡述
世界上的第一臺電子計算機是因為軍事導彈方面技術的發展需要，于1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學誕生。剛開始由于計算機的成本高昂，并沒有走進普通民眾的生活，而只是在軍方應用。60年代至80年代間，隨著計算機成本的逐漸降低，計算機被應用于有能力的單位機構，大規模的研究組織等政府機構。1982年第一臺個人計算機問世，上個世紀90年代計算機已經被眾多家庭和企業廣泛使用，涉及的領域也越來越廣泛。計算機在向實惠，小，輕等方向發展過程中，可以看出計算機的發展是由其不斷的創新推動的，這種創新的發展速度遠遠超過其他任何領域。
二、計算機的發展與應用
1.新型計算機系統陸續出現
信息時代對信息的獲得能力決定了一個國家或者地區在這個時代的發展能力。全球化已經越來越迅速的今天，世界各國都在加緊研發新型的計算機，計算機的各個方面都出現了質的飛躍。而新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等也將在不久的將來進入我們生活的各個領域，甚至有些已經進入了我們的生活。
①量子計算機
量子計算機的研發是基于量子效應理論開發的，它的運算工作原理是：利用鏈狀分子聚合物的特性來表示信號的開和關，并用激光脈沖來改變分子的狀態，使得信息沿著聚合物移動，進行運算。量子計算機的存儲單位比以往的計算機都要小許多，是用量子位存儲的。具體的表現就是一個量子位可以存儲2個數據，這樣量子計算機的優勢就是比存儲量就變的非常龐大，對于工作要求存儲量大的電腦用戶來說是一個極佳的選擇。目前正在研發的量子計算機類型主要有3種，第一種是核磁共振量子計算機，第二種是硅半導體量子計算機，第三種是離子阱量子計算機?？茖W家們預測，量子計算機將在不久的2030年獲得普及。
②光子計算機
光子計算機也可以被稱作是全數字計算機，它的工作原理是以光子代替電子，光互連的特性替代導線的互連，用光硬件代替電腦中的硬件設備，用光運算的方式代替電運算的方式進行運算。這種計算機的優勢是信息傳遞的平行通道密度大，而光具有高速、并行的特性，這也就決定了光子計算機并行處理能力強大，運算速度遠超人們的想象。
③生物計算機
生物計算機亦稱作DNA分子計算機，它的運算過程簡單來說就是蛋白質分子與周圍物理化學介質相互作用的過程。計算過程中需要的轉換開關是用酶來擔任的，程序的表示也將在酶合成系統與蛋白質結構中變得極其明顯。生物計算機的運算速度比人腦的運算速度要快100萬倍，也就是說生物計算機完成一項運算需要的時間僅僅是10微微秒。這種計算機的優勢是驚人的存儲量，根據計算，1立方米的DNA溶液可以存儲1萬億億的二進制數據。
④納米計算機
納米作為一種計量單位，許多人對其并不陌生，但是對其的具體感覺卻并不直觀，它的長度大約是一個氫原子的直徑的10倍，它的具體表述就是10[-9]米?，F在納米技術在計算機領域正在從微電子機械系統中被運用，這個系統是把傳感器、電動機和計算機的個各種處理器放在了同一個芯片上。這種用納米技術的計算機芯片非常微小，體積一般不過就是數百個原子的大小。它的優點就是幾乎不需要消耗任何能源，性能更是比現在的計算機要強大的多。
2.計算機技術發展
①現代微型處理器技術發展
計算機性能的提升關鍵技術就是微型處理器的發展，這種技術追求的就是把處理器里的晶體線寬和尺寸的減小。要實現減小的目的，一般是通過用較短的波長的曝光光源來掩膜曝光，使做出的聯通晶體管的導線和刻蝕于硅片上的晶體管更細更小的方法來實現的，這種技術到現在一般是用紫外線作為曝光光源，不管有個限制難題就是線寬小于或等于0.10流明的情況下會受到阻礙，也因此現在的計算機技術已經不再追求利用紫外線做光源來提升計算機的性能發展方向了。
②以納米為主的電子科學技術
當今計算機技術的發展障礙是處理速度和集成度，盡管現在的電子計算機的電子元件得到了有效的改善，但是相對于現在要求電子計算機的高速化，智能化，和微型化的要求是遠遠不夠的， 所以今后計算機的技術發展也不再是局限在單純的縮小尺寸方面，還要用其他的創新手段來完善計算機技術。
③分組交換技術的發展
分組交換技術是把需要傳送的數據劃分為一些等長的部分，每個部分叫做一個數據段的技術。在這些數據段的前面添加一個控制信息組成首部，就可以構成一個分組。分組通過首部指明了需要發往的地址，然后節點交互機根據分組的地址，將他們發往目的地。整個過程就是分組交換過程，這種技術很好的提升了通信的效率。
3.計算機技術發展方向
現在的計算機在人們的生活中已經扮演了一個非常重要的角色，但是它的角色只會變得越來越重要，因為以計算機技術為基礎，人類將進入智能化、物聯網的時代。
①納米技術需要大力發展
納米技術不受到傳統的計算機集成和處理速度的限制，納米技術就成了今后計算機技術大力發展的一個方向了。今后出現的量子計算機和生物計算機的發展都有賴于納米技術在計算機領域的應用和發展，為推動今后計算機的運算速度和存儲能力遠遠超越現在的計算機，大力發展納米技術也成了一個必要的選擇。
②著力改善計算機的體系結構
計算機是一個具有不同功能的體系結構，也是一個組合體。當代幾乎所有的大型電腦和微型電腦都有可以同時處理不同問題的能力，這種功能就是是當前計算機的主流結構：并行計算。另外大型電腦有一個群集的發展趨勢，使用戶對相融性和可靠性的需求獲得提高。
③網絡技術推動計算機智能化、物聯網方向發展
大力發展網絡技術有助于計算機技術的進一步發展，人們今后進入智能化、物聯網時代都要依靠網絡技術的發展。今天的人們之所以離不開計算機，一個主要的原因就是網絡技術的發展。通過網絡，人們在家里都可以實現購物，娛樂，獲取信息等目的。
④軟件技術的發展
計算機軟件的發展是一個非常重要的方面，軟件技術的開發對與計算機技術的發展需要協調發展，通過網絡技術這個平臺，這種協調發展可以使現實中的人們一起合作做好全部工作。
三、計算機的未來
現在各國都在努力的發展新型的計算機技術，這些技術在不久的將來將會進入我們的現實生活。計算機的未來發展也主要定位于智能化發展，這種技術的特點就是具有一定的感知能力，除了具有一定的思考能力，一定的自主分析問題的能力，還具備一定的語言能力。對于這種技術的應用我們可以通過我們日常使用的手機可以看出一些端倪，我們在發短信的時候，不僅僅是鍵盤輸入，還加入了手寫輸入和語音輸入。除此之外，我們現實中還出現了可以令人身臨其境的虛擬技術，這種技術的實現也將使得計算機領域的技術發展出現質的提升。同時通過前文對現在各國加緊研究開發的新型計算機的簡述，也可以知道，今后的計算機技術的儲存能力也將遠遠超越現在的計算機，而且其對資料的存儲時間也將更加的長久。未來的計算機毫無疑問的會被運用于我們生活的各個角落，那個時候的計算機將會為我們人類提供更加優質的服務，更好的滿足人們的現實需求。人們的生活在走進智能化，自動化的時代的同時，對于計算機技術的進一步發展也將會提出更高的要求。
參考文獻
[1]劉益延 計算機技術發展與應用[J].計算機工程應用技術.2010
[2]許朝暉 未來計算機技術發展與應用探討[J].高新技術產業發展.2010
[3]謝梅芬 論計算機技術發展過程中的創新[J].淮海工學院學報.2011
[4]黃建兒 淺析計算機科學與技術的發展趨勢[J].民營科技.2011
