量子計(jì)算論文精選(九篇)

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第1篇：量子計(jì)算論文范文

購(gòu)入不良債權(quán)確認(rèn)為一項(xiàng)資產(chǎn)，那么應(yīng)給確認(rèn)為哪一類(lèi)資產(chǎn)？從企業(yè)購(gòu)入不良債權(quán)資產(chǎn)的目的來(lái)看，一般情況下是為了獲取經(jīng)濟(jì)利益，則購(gòu)入行為可以理解為是企業(yè)的一種投資行為，但投資方對(duì)被投資單位沒(méi)有實(shí)施控制、重大影響，所以不屬于長(zhǎng)期股權(quán)投資的核算范疇。現(xiàn)多數(shù)企業(yè)將購(gòu)入的不良債權(quán)合同，確認(rèn)為一項(xiàng)金融工具。購(gòu)入的不良債權(quán)的會(huì)計(jì)核算執(zhí)行《企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則第22號(hào)—金融工具的確認(rèn)與計(jì)量》規(guī)定。

購(gòu)入的不良債權(quán)因在活躍市場(chǎng)中沒(méi)有報(bào)價(jià)、公允價(jià)值不能可靠計(jì)量，不能劃分為“交易性金融資產(chǎn)”和“可供出售金融資產(chǎn)”；購(gòu)入的不良債權(quán)無(wú)到期日、回收金額不確定，不能劃分為“持有至到期投資”；購(gòu)入的不良債權(quán)只能將其劃分為“貸款和應(yīng)收款”，但企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則定義的應(yīng)收賬款是指企業(yè)在正常的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中因銷(xiāo)售商品、產(chǎn)品、提供勞務(wù)等業(yè)務(wù)，應(yīng)向購(gòu)買(mǎi)單位收取的款項(xiàng)，包括應(yīng)由購(gòu)買(mǎi)單位或接受勞務(wù)單位負(fù)擔(dān)的稅金、代購(gòu)買(mǎi)方墊付的各種運(yùn)雜費(fèi)等。應(yīng)收賬款是由商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)引起的，這是應(yīng)收賬款產(chǎn)生的主要原因。

在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，企業(yè)為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，不得不采用賒銷(xiāo)，此時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)收賬款即為商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)引起的，它是一種商業(yè)信用。金融工具的確認(rèn)與計(jì)量準(zhǔn)則規(guī)定：因債務(wù)人信用惡化以外的原因，使持有方可能難以收回幾乎所有初始投資的非衍生金融資產(chǎn)不能劃分為“貸款和應(yīng)收款”。所以列入“應(yīng)收賬款”科目核算不妥。

根據(jù)《企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則》的規(guī)定，企業(yè)可以根據(jù)本單位的具體情況、行業(yè)特征和業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對(duì)統(tǒng)一規(guī)定的會(huì)計(jì)科目作必要的增設(shè)、刪減或合并，有針對(duì)性地設(shè)置會(huì)計(jì)科目。依據(jù)收購(gòu)不良債權(quán)資產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)設(shè)立“應(yīng)收債權(quán)“科目，并進(jìn)行進(jìn)行明細(xì)核算，建立備查賬，繼續(xù)保留對(duì)債務(wù)人的全額追索權(quán)，期末填報(bào)會(huì)計(jì)報(bào)表時(shí)，列入其他流動(dòng)資產(chǎn)項(xiàng)。會(huì)計(jì)報(bào)表其他流動(dòng)資產(chǎn)，是指除貨幣資金、短期投資、應(yīng)收票據(jù)、應(yīng)收賬款、其他應(yīng)收款、存貨等流動(dòng)資產(chǎn)以外的流動(dòng)資產(chǎn)及“待處理流動(dòng)資產(chǎn)凈損益”科目期末未結(jié)轉(zhuǎn)的損益。購(gòu)入不良債權(quán)確認(rèn)為一項(xiàng)資產(chǎn)，如何進(jìn)行初始計(jì)量？現(xiàn)多數(shù)企業(yè)收購(gòu)不良債權(quán)時(shí)計(jì)入“應(yīng)收賬款”科目核算，按原賬面價(jià)值進(jìn)行初始計(jì)量，賬務(wù)處理：借：應(yīng)收賬款（原賬面價(jià)值）貸：銀行存款等貸：壞賬準(zhǔn)備或營(yíng)業(yè)外收入或資本公積（差額）。

收購(gòu)不良債權(quán)一般為折價(jià)，應(yīng)收賬款（原賬面價(jià)值）與支付對(duì)價(jià)的差額處理，一是將支付對(duì)價(jià)與原賬面價(jià)值的差額確認(rèn)為資產(chǎn)減值，計(jì)入“壞賬準(zhǔn)備”科目；二是將差額確認(rèn)為營(yíng)業(yè)外收入，計(jì)入“營(yíng)業(yè)外收入”科目；三是將差額確認(rèn)為計(jì)入所有者權(quán)益的利得，待資產(chǎn)處置時(shí)轉(zhuǎn)為當(dāng)期損益，計(jì)入“其他資本公積”科目，上面的三種賬務(wù)處理均違背了《企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則—基本準(zhǔn)則》會(huì)計(jì)要素計(jì)量的原則，資產(chǎn)按照購(gòu)置時(shí)支付的現(xiàn)金或者現(xiàn)金等價(jià)物的金額，或者按照購(gòu)置資產(chǎn)時(shí)所付出的對(duì)價(jià)的公允價(jià)值計(jì)算，即按歷史成本法計(jì)量。金融資產(chǎn)管理公司按照公開(kāi)、競(jìng)爭(zhēng)、擇優(yōu)的原則管理和處置資產(chǎn)，在轉(zhuǎn)讓資產(chǎn)時(shí)，主要采取招標(biāo)、拍賣(mài)、競(jìng)價(jià)等方式，所以付出對(duì)價(jià)的公允價(jià)值不難取得。購(gòu)入不良債權(quán)時(shí)的賬務(wù)處理：借：應(yīng)收債權(quán)貸：銀行存款等同時(shí)建立輔助賬戶(hù)記錄、核算不良債權(quán)資產(chǎn)。

二、收購(gòu)不良債權(quán)資產(chǎn)的后續(xù)計(jì)量

收購(gòu)不良債權(quán)資產(chǎn)，主要是通過(guò)產(chǎn)權(quán)交易所及拍賣(mài)行受讓的原商業(yè)銀行的不良貸款，《合同法》第八十一條規(guī)定：資產(chǎn)人轉(zhuǎn)讓權(quán)力的，受讓人取得與資產(chǎn)相關(guān)的從權(quán)力，但該權(quán)力專(zhuān)屬于資產(chǎn)人自身的除外。企業(yè)收購(gòu)金融資產(chǎn)公司不良債權(quán)，享有該債權(quán)在基準(zhǔn)日以后產(chǎn)生的利息、罰息的請(qǐng)求權(quán)。《關(guān)于審理涉及金融不良轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)讓案件工作座談會(huì)紀(jì)要》規(guī)定，受讓人向國(guó)有企業(yè)債務(wù)人主張利息的計(jì)算基數(shù)應(yīng)以原借款合同本金為準(zhǔn)；受讓人向國(guó)有企業(yè)債務(wù)人主張不良債權(quán)受讓日之后發(fā)生的利息的，人民法院不予支持。期末對(duì)受讓的不良債權(quán)的原借款利息計(jì)算，要根據(jù)債務(wù)人的性質(zhì)決定是否計(jì)算利息，要按《關(guān)于審理涉及金融不良轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)讓案件工作座談會(huì)紀(jì)要》規(guī)定執(zhí)行，因收購(gòu)的債權(quán)包為不良資產(chǎn)，債權(quán)本金的回收具有不確定性，法定孳息也具有不確定性，按照《企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則第14號(hào)--收入》，也不符合收入的確認(rèn)條件，對(duì)于受讓日后的利息不能確認(rèn)收入，只能表外計(jì)息。期末應(yīng)當(dāng)對(duì)不良債權(quán)進(jìn)行減值測(cè)試，重新測(cè)算這些不良債權(quán)資產(chǎn)的可收回性，確定可收回金額，該不良債權(quán)資產(chǎn)如果出現(xiàn)減值或轉(zhuǎn)回跡象，符合減值或轉(zhuǎn)回確認(rèn)條件的，確認(rèn)資產(chǎn)減值或轉(zhuǎn)回?fù)p益，調(diào)整“壞賬準(zhǔn)備”科目，賬務(wù)處理：借：資產(chǎn)減值損失貸：壞賬準(zhǔn)備。

三、收購(gòu)不良債權(quán)資產(chǎn)的收回、處置的核算

第2篇：量子計(jì)算論文范文

立足大背景　尋求新發(fā)展

量子信息物理，顧名思義，這是一個(gè)由信息科學(xué)與量子力學(xué)學(xué)科交叉產(chǎn)生的、全新的研究方向。

“這門(mén)學(xué)科的出現(xiàn)有其重要的意義?！贝藓榻B，“根據(jù)摩爾(Moore)定律，每18個(gè)月，計(jì)算機(jī)微處理器的速度就會(huì)增長(zhǎng)一倍，其中單位面積(或體積)上集成的元件數(shù)目也會(huì)相應(yīng)地增加。可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，芯片元件就會(huì)達(dá)到它能以經(jīng)典方式工作的極限尺度。因此，如何突破這種尺度極限是當(dāng)代信息科學(xué)所面臨的一個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題。量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果，發(fā)揮量子相干特性的強(qiáng)大作用，探索以全新的方式進(jìn)行計(jì)算、編碼和信息傳輸?shù)目赡苄?，為突破芯片極限提供新概念、新思路和新途徑?！薄傲孔恿W(xué)與信息科學(xué)結(jié)合，不僅充分顯示了學(xué)科交叉的重要性，而且量子信息的最終物理實(shí)現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致信息科學(xué)觀念和模式的重大變革。”崔海濤說(shuō)。

時(shí)至今日，量子信息技術(shù)的發(fā)展不僅引起了學(xué)術(shù)界的關(guān)注，各發(fā)達(dá)國(guó)家也針對(duì)其制定了本國(guó)的研究發(fā)展規(guī)劃，以期搶占未來(lái)信息科技的制高點(diǎn)，并投入大量人力、物力用于支撐該領(lǐng)域的基礎(chǔ)性、前瞻性的研究。我國(guó)也于2006年9月了國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)，將以量子調(diào)控技術(shù)為代表的量子信息技術(shù)的研究納入到基礎(chǔ)研究重大科學(xué)研究計(jì)劃當(dāng)中。正如《綱要》中所描述的那樣：“以微電子為基礎(chǔ)的信息技術(shù)將達(dá)到物理極限，對(duì)信息科技發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人類(lèi)必須尋求新出路，而以量子效應(yīng)為基礎(chǔ)的新的信息手段初露端倪，并正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。量子調(diào)控就是探索新的量子現(xiàn)象，發(fā)展量子信息學(xué)、關(guān)聯(lián)電子學(xué)、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統(tǒng)，構(gòu)建未來(lái)信息技術(shù)理論基礎(chǔ)，具有明顯的前瞻性，有可能在20～30年后對(duì)人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。”崔海濤團(tuán)隊(duì)的研究項(xiàng)目就是在這一大背景下展開(kāi)，致力于解決量子信息技術(shù)中關(guān)鍵的、基礎(chǔ)性的問(wèn)題，并對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重要的理論指導(dǎo)作用。

緊扣量子糾纏　順通量子信息

細(xì)看崔海濤的研究履歷，其關(guān)鍵詞便是“量子糾纏”。

“如果說(shuō)量子信息主要是基于量子力學(xué)的相干特征、重構(gòu)密碼、計(jì)算和通訊的基本原理，那么，量子糾纏在其中發(fā)揮的是非常重要而且非?；镜淖饔谩！痹诙嗄甑膶W(xué)習(xí)和研究過(guò)程中，崔海濤認(rèn)識(shí)到，一方面，許多重要的量子信息技術(shù)都需要量子糾纏的參與才能實(shí)現(xiàn)，例如，量子遠(yuǎn)程傳態(tài)、量子保密通訊、量子密鑰分發(fā)等；另一方面，由于量子體系與其他自由度的相互作用，這種作用最終導(dǎo)致體系的自由度與其他自由度的量子糾纏，由于環(huán)境選擇的結(jié)果，量子體系的相干性質(zhì)會(huì)逐漸消失，此即所謂退相干過(guò)程。退相干是實(shí)現(xiàn)量子信息過(guò)程所面臨的最大障礙，如何有效克服退相干，延長(zhǎng)量子體系的相干時(shí)間是當(dāng)前量子信息技術(shù)研究的前沿課題?！熬褪沁@樣奇特的物理性質(zhì)，物理學(xué)家們對(duì)它的理解至今也非常有限，這嚴(yán)重制約了量子信息技術(shù)的發(fā)展，因此，建立對(duì)量子糾纏普遍的物理理解已經(jīng)成為當(dāng)今量子信息領(lǐng)域最為急迫需要解決的問(wèn)題之一?！?/p>

如何建立對(duì)多體量子態(tài)糾纏的普遍理解?如何在具體的物理系統(tǒng)中制備糾纏的量子多體態(tài)?看上去，只要解決了這兩個(gè)問(wèn)題，量子糾纏就不再是瓶頸，然而，真的如此簡(jiǎn)單么?“最直觀的做法是將兩體糾纏的理解推廣到多體。但經(jīng)事實(shí)證明，這種推廣具有很大的局限，因?yàn)榱孔佣囿w態(tài)的糾纏具有遠(yuǎn)比兩體糾纏更為豐富的內(nèi)容。”接著，崔海濤進(jìn)行了舉例說(shuō)明，“在3量子比特中，存在兩個(gè)隨機(jī)定域操作與經(jīng)典通訊操作下不等價(jià)的三體糾纏態(tài)；GHZ態(tài)和W態(tài)。它們都是真正的三體糾纏態(tài)，卻表現(xiàn)出完全不同的糾纏性質(zhì)。對(duì)于GHZ態(tài)，任意一個(gè)或兩個(gè)量子比特的約化密度矩陣都是單位陣；而W態(tài)，通過(guò)對(duì)任一量子比特的測(cè)量，可以得到其他兩個(gè)量子比特的最大糾纏態(tài)。4個(gè)量子比特情況就更為復(fù)雜，迄今為止也沒(méi)有一個(gè)完整的分類(lèi)?！?/p>

直觀推廣不成，崔海濤又開(kāi)始考慮換角度鉆研。他認(rèn)為，多體糾纏的度量應(yīng)該包括兩方面的內(nèi)容：糾纏模式(pattern)和糾纏強(qiáng)度(intensity)。糾纏強(qiáng)度即糾纏的大小，現(xiàn)已有一些比較好的度量方式，如幾何糾纏；糾纏模式則是指對(duì)應(yīng)多體糾纏的分類(lèi)。而伴隨著糾纏模式，又出現(xiàn)了一個(gè)新的問(wèn)題――多體態(tài)不同糾纏模式表示什么樣的物理意義?“因?yàn)檫@涉及到如何在實(shí)驗(yàn)室中制備不同的多體糾纏。不同的糾纏模式必然對(duì)應(yīng)完全不同的物理性質(zhì)，SLOCC不等價(jià)關(guān)系的存在也限制了從‘最大糾纏態(tài)’得到其他任意糾纏態(tài)的可能。對(duì)于不同的糾纏模式，我們需要不同的物理系統(tǒng)(Hamilton量)來(lái)制備。這些系統(tǒng)之間又是怎樣的關(guān)系呢?”

為了解惑，在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“幾何相與量子糾纏的理論研究”和“多體系統(tǒng)中的量子糾纏及其幾何分類(lèi)的理論研究”的支持下，崔海濤帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)在此研究方向上刻苦鉆研多年，并取得了一些深刻的認(rèn)識(shí)。通過(guò)附加對(duì)稱(chēng)性的要求，例如，量子態(tài)的平移不變性質(zhì)，他們發(fā)現(xiàn)完全可以普遍地建立這些多體糾纏態(tài)間的等價(jià)關(guān)系。而且，經(jīng)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這些等價(jià)關(guān)系可以通過(guò)態(tài)的幾何性質(zhì)很好地區(qū)分。也就是說(shuō)，不等價(jià)的多體糾纏對(duì)應(yīng)體系的不同幾何結(jié)構(gòu)。更為重要的是，這些幾何結(jié)構(gòu)可以通過(guò)幾何相物理地加以描述。多體糾纏中的非平庸幾何結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)并不是孤立的，聯(lián)系最近凝聚態(tài)體系中相關(guān)幾何效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，有理由相信他們之間存在某種形式的聯(lián)系。相關(guān)的研究工作正在進(jìn)行中。

事實(shí)上，圍繞多體系統(tǒng)中的幾何相與量子糾纏的理論問(wèn)題，崔海濤自攻讀博士期間就產(chǎn)生了濃厚的興趣。特別是近5年來(lái)，陸續(xù)發(fā)表了一些高水平的學(xué)術(shù)成果，并主持承擔(dān)了一些科研項(xiàng)目。迄今為止共發(fā)表學(xué)術(shù)論文22篇，均為SCI收錄，論文總引用次數(shù)137次，他引超過(guò)80次。其中，有7篇文章發(fā)表在國(guó)際權(quán)威物理學(xué)期刊“Physical Review A”上。2007年發(fā)表在“Physics Letter A”上的論文“A Study on the suddendeath of entanglement”已被引用60次(他引57次)，其他論文亦有不同程度的引用。

對(duì)于熱愛(ài)這項(xiàng)研究的崔海濤來(lái)說(shuō)，這種對(duì)未知科學(xué)世界的探索是他甘之如飴的興趣和追求，也是他情愿腳踏實(shí)地“做一輩子的職業(yè)”。

第3篇：量子計(jì)算論文范文

關(guān)鍵詞: 信息安全;密碼學(xué);量子計(jì)算;抗量子計(jì)算密碼

中圖分類(lèi)號(hào):TP 183 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1672-8513(2011)05-0388-08

The Challenge of Quantum Computing to Information Security and Our Countermeasures

ZHANG Huanguo, GUAN Haiming, WANG Houzheng

（Key Lab of Aerospace Information Security and Trusted Computing of Ministry of Education, Computer School, Whan University, Wuhan 430072, China）

Abstract: What cryptosystem to use is a severe challenge that we face in the quantum computing era. It is the only correct choice to research and establish an independent resistant quantum computing cryptosystem. This paper introduces to the research and development of resistant quantum computing cryptography, especially the signature scheme based on HASH function，lattice-based public key cryptosystem，MQ public key cryptosystem and public key cryptosystem based on error correcting codes. Also the paper gives some suggestions for further research on the quantum information theory，the complexity theory of quantum computing，design and analysis of resistant quantum computing cryptosystems .

Key words: information security; cryptography; quantum computing; resistant quantum computing cryptography

1 量子信息時(shí)代

量子信息技術(shù)的研究對(duì)象是實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的相干疊加并對(duì)其進(jìn)行有效處理、傳輸和存儲(chǔ)，以創(chuàng)建新一代高性能的、安全的計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng).量子通信和量子計(jì)算的理論基礎(chǔ)是量子物理學(xué).量子信息科學(xué)技術(shù)是在20世紀(jì)末期發(fā)展起來(lái)的新學(xué)科，預(yù)計(jì)在21世紀(jì)將有大的發(fā)展［1］.

量子有許多經(jīng)典物理所沒(méi)有的奇妙特性.量子的糾纏態(tài)就是其中突出的一個(gè).原來(lái)存在相互作用、以后不再有相互作用的2個(gè)量子系統(tǒng)之間存在瞬時(shí)的超距量子關(guān)聯(lián)，這種狀態(tài)被稱(chēng)為量子糾纏態(tài)［1］.

量子的另一個(gè)奇妙特性是量子通信具有保密特性.這是因?yàn)榱孔討B(tài)具有測(cè)不準(zhǔn)和不可克隆的屬性，根據(jù)這種屬性除了合法的收發(fā)信人之外的任何人竊取信息，都將破壞量子的狀態(tài).這樣，竊取者不僅得不到信息，而且竊取行為還會(huì)被發(fā)現(xiàn)，從而使量子通信具有保密的特性.目前，量子保密通信比較成熟的技術(shù)是，利用量子器件產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)作為密鑰，再利用量子通信分配密鑰，最后按傳統(tǒng)的“一次一密”方式加密.量子糾纏態(tài)的超距作用預(yù)示，如果能夠利用量子糾纏態(tài)進(jìn)行通信，將獲得超距和超高速通信.

量子計(jì)算機(jī)是一種以量子物理實(shí)現(xiàn)信息處理的新型計(jì)算機(jī).奇妙的是量子計(jì)算具有天然的并行性.n量子位的量子計(jì)算機(jī)的一個(gè)操作能夠處理2n個(gè)狀態(tài)，具有指數(shù)級(jí)的處理能力，所以可以用多項(xiàng)式時(shí)間解決一些指數(shù)復(fù)雜度的問(wèn)題.這就使得一些原來(lái)在電子計(jì)算機(jī)上無(wú)法解決的困難問(wèn)題，在量子計(jì)算機(jī)上卻是可以解決的.

2 量子計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)有密碼提出嚴(yán)重挑戰(zhàn)

針對(duì)密碼破譯的量子計(jì)算機(jī)算法主要有以下2種.

第1種量子破譯算法叫做Grover算法［3］.這是貝爾實(shí)驗(yàn)室的Grover在1996年提出的一種通用的搜索破譯算法，其計(jì)算復(fù)雜度為O(N).對(duì)于密碼破譯來(lái)說(shuō)，這一算法的作用相當(dāng)于把密碼的密鑰長(zhǎng)度減少到原來(lái)的一半.這已經(jīng)對(duì)現(xiàn)有密碼構(gòu)成很大的威脅，但是并未構(gòu)成本質(zhì)的威脅，因?yàn)橹灰衙荑€加長(zhǎng)1倍就可以了.

第2種量子破譯算法叫做Shor算法［4］.這是貝爾實(shí)驗(yàn)室的Shor在1997年提出的在量子計(jì)算機(jī)上求解離散對(duì)數(shù)和因子分解問(wèn)題的多項(xiàng)式時(shí)間算法.利用這種算法能夠?qū)δ壳皬V泛使用的RSA、ECC公鑰密碼和DH密鑰協(xié)商體制進(jìn)行有效攻擊.對(duì)于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，Proos和Zalka指出：在N量子位(qbit)的量子計(jì)算機(jī)上可以容易地求解k比特的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題［7］，其中N≈5k+8(k)1/2+5log 2k.對(duì)于整數(shù)的因子分解問(wèn)題，Beauregard指出：在N量子位的量子計(jì)算機(jī)上可以容易地分解k比特的整數(shù)［5］，其中N≈2k.根據(jù)這種分析，利用1448qbit的計(jì)算機(jī)可以求解256位的橢圓曲線離散對(duì)數(shù)，因此也就可以破譯256位的橢圓曲線密碼，這可能威脅到我國(guó)第2代身份證的安全.利用2048qbit的計(jì)算機(jī)可以分解1024位的整數(shù)，因此也就可以破譯1024位的RSA密碼，這就可能威脅到我們電子商務(wù)的安全

Shor算法的攻擊能力還在進(jìn)一步擴(kuò)展，已從求廣義解離散傅里葉變換問(wèn)題擴(kuò)展到求解隱藏子群?jiǎn)栴}(HSP)，凡是能歸結(jié)為HSP的公鑰密碼將不再安全.所以，一旦量子計(jì)算機(jī)能夠走向?qū)嵱?，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的許多公鑰密碼將不再安全，量子計(jì)算機(jī)對(duì)我們的密碼提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn).

3 抗量子計(jì)算密碼的發(fā)展現(xiàn)狀

抗量子計(jì)算密碼（Resistant Quantum Computing Cryptography）主要包括以下3類(lèi)：

第1類(lèi)，量子密碼；第2類(lèi)，DNA密碼；第3類(lèi)是基于量子計(jì)算不擅長(zhǎng)計(jì)算的那些數(shù)學(xué)問(wèn)題所構(gòu)建的密碼.

量子保密的安全性建立在量子態(tài)的測(cè)不準(zhǔn)與不可克隆屬性之上，而不是基于計(jì)算的［1,6］.類(lèi)似地，DNA密碼的安全性建立在一些生物困難問(wèn)題之上，也不是基于計(jì)算的［7-8］.因此，它們都是抗量子計(jì)算的.由于技術(shù)的復(fù)雜性，目前量子密碼和DNA密碼尚不成熟.

第3類(lèi)抗量子計(jì)算密碼是基于量子計(jì)算機(jī)不擅長(zhǎng)的數(shù)學(xué)問(wèn)題構(gòu)建的密碼.基于量子計(jì)算機(jī)不擅長(zhǎng)計(jì)算的那些數(shù)學(xué)問(wèn)題構(gòu)建密碼，就可以抵御量子計(jì)算機(jī)的攻擊.本文主要討論這一類(lèi)抗量子計(jì)算密碼［9］.

所有量子計(jì)算機(jī)不能攻破的密碼都是抗量子計(jì)算的密碼.國(guó)際上關(guān)于抗量子計(jì)算密碼的研究主要集中在以下4個(gè)方面.

3.1 基于HASH函數(shù)的數(shù)字簽名

1989年Merkle提出了認(rèn)證樹(shù)簽名方案(MSS)［10］. Merkle 簽名樹(shù)方案的安全性?xún)H僅依賴(lài)于Hash函數(shù)的安全性.目前量子計(jì)算機(jī)還沒(méi)有對(duì)一般Hash函數(shù)的有效攻擊方法, 因此Merkle簽名方案具有抗量子計(jì)算性質(zhì).與基于數(shù)學(xué)困難性問(wèn)題的公鑰密碼相比,Merkle簽名方案不需要構(gòu)造單向陷門(mén)函數(shù),給定1個(gè)單向函數(shù)(通常采用Hash函數(shù))便能造1個(gè)Merkle簽名方案.在密碼學(xué)上構(gòu)造1個(gè)單向函數(shù)要比構(gòu)造1個(gè)單向陷門(mén)函數(shù)要容易的多,因?yàn)樵O(shè)計(jì)單向函數(shù)不必考慮隱藏求逆的思路, 從而可以不受限制地運(yùn)用置換、迭代、移位、反饋等簡(jiǎn)單編碼技巧的巧妙組合,以簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)指令或廉價(jià)的邏輯電路達(dá)到高度復(fù)雜的數(shù)學(xué)效果.新的Hash標(biāo)準(zhǔn)SHA-3［11］的征集過(guò)程中,涌現(xiàn)出了許多新的安全的Hash函數(shù),利用這些新的Hash算法可以構(gòu)造出一批新的實(shí)用Merkle簽名算法.

Merkle 簽名樹(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是簽名和驗(yàn)證簽名效率較高，缺點(diǎn)是簽名和密鑰較長(zhǎng),簽名次數(shù)受限.在最初的Merkle簽名方案中, 簽名的次數(shù)與需要構(gòu)造的二叉樹(shù)緊密相關(guān).簽名的次數(shù)越多,所需要構(gòu)造的二叉樹(shù)越大,同時(shí)消耗的時(shí)間和空間代價(jià)也就越大.因此該方案的簽名次數(shù)是受限制的.近年來(lái),許多學(xué)者對(duì)此作了廣泛的研究,提出了一些修改方案，大大地增加了簽名的次數(shù), 如CMSS方案［12］、GMSS方案［13］、DMSS方案等［14］.Buchmann, Dahmen 等提出了XOR樹(shù)算法［12,15］,只需要采用抗原像攻擊和抗第2原像攻擊的Hash函數(shù),便能構(gòu)造出安全的簽名方案.而在以往的Merkle簽名樹(shù)方案中,則要求Hash函數(shù)必須是抗強(qiáng)碰撞的.這是對(duì)原始Merkle簽名方案的有益改進(jìn).上述這些成果,在理論上已基本成熟,在技術(shù)上已基本滿(mǎn)足工程應(yīng)用要求, 一些成果已經(jīng)應(yīng)用到了Microsoft Outlook 以及移動(dòng)路由協(xié)議中［16］.

雖然基于Hash函數(shù)的數(shù)字簽名方案已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，但是還有許多問(wèn)題需要深入研究.如增加簽名的次數(shù)、減小簽名和密鑰的尺寸、優(yōu)化認(rèn)證樹(shù)的遍歷方案以及如何實(shí)現(xiàn)加密和基于身份的認(rèn)證等功能，均值得進(jìn)一步研究.

3.2 基于糾錯(cuò)碼的公鑰密碼

基于糾錯(cuò)碼的公鑰密碼的基本思想是: 把糾錯(cuò)的方法作為私鑰, 加密時(shí)對(duì)明文進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，并主動(dòng)加入一定數(shù)量的錯(cuò)誤, 解密時(shí)運(yùn)用私鑰糾正錯(cuò)誤, 恢復(fù)出明文.

McEliece利用Goppa碼有快速譯碼算法的特點(diǎn), 提出了第1個(gè)基于糾錯(cuò)編碼的McEliece公鑰密碼體制［17］.該體制描述如下, 設(shè)G是二元Goppa碼［n;k;d］的生成矩陣,其中n=2h;d=2t+1;k=n-ht,明密文集合分別為GF(2)k和GF(2)n.隨機(jī)選取有限域GF(2)上的k階可逆矩陣S和n階置換矩陣P,并設(shè)G′=SGP,則私鑰為,公鑰為G′.如果要加密一個(gè)明文m∈GF(2)k,則計(jì)算c=mG′+z,這里z∈GF(2)n是重量為t的隨機(jī)向量.要解密密文c, 首先計(jì)算cP-1=mSGPP-1+zP-1=mSG+zP-1,由于P是置換矩陣, 顯然z與zP-1的重量相等且為t,于是可利用Goppa的快速譯碼算法將cP-1譯碼成m′= mS,則相應(yīng)明文m= m′S-1.

1978年Berlekamp等證明了一般線性碼的譯碼問(wèn)題是NPC問(wèn)題［18］，McEliece密碼的安全性就建立在這一基礎(chǔ)上.McEliece密碼已經(jīng)經(jīng)受了30多年來(lái)的廣泛密碼分析,被認(rèn)為是目前安全性最高的公鑰密碼體制之一.雖然McEliece 公鑰密碼的安全性高且加解密運(yùn)算比較快, 但該方案也有它的弱點(diǎn), 一是它的公鑰尺寸太大，二是只能加密不能簽名.

1986年Niederreiter提出了另一個(gè)基于糾錯(cuò)碼的公鑰密碼體制［19］. 與McEliece密碼不同的是它隱藏的是Goppa碼的校驗(yàn)矩陣.該系統(tǒng)的私鑰包括二元Goppa碼［n;k;d］的校驗(yàn)矩陣H以及GF(2)上的可逆矩陣M和置換矩陣P.公鑰為錯(cuò)誤圖樣的重量t和矩陣H′=MHP.假如明文為重量為t 的n 維向量m, 則密文為c=mH′T .解密時(shí),首先根據(jù)加密表達(dá)式可推導(dǎo)出z(MT )-1=mPTHT,然后通過(guò)Goppa碼的快速譯碼算法得到mPT,從而可求出明文m .1994年我國(guó)學(xué)者李元興、王新梅等［20］證明了Niederreiter密碼與McEliece密碼在安全性上是等價(jià)的.

McEliece密碼和Niederreiter密碼方案不能用于簽名的主要原由是,用Hash算法所提取的待簽消息摘要向量能正確解碼的概率極低.2001年Courtois等提出了基于糾錯(cuò)碼的CFS簽名方案［21］.CFS 簽名方案能做到可證明安全, 短簽名性質(zhì)是它的最大優(yōu)點(diǎn). 其缺點(diǎn)是密鑰量大、簽名效率低，影響了其實(shí)用性.

因此, 如何用糾錯(cuò)碼構(gòu)造一個(gè)既能加密又簽名的密碼, 是一個(gè)相當(dāng)困難但卻非常有價(jià)值的開(kāi)放課題.

3.3 基于格的公鑰密碼

近年來(lái),基于格理論的公鑰密碼體制引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注.格上的一些難解問(wèn)題已被證明是NP難的，如最短向量問(wèn)題(SVP)、最近向量問(wèn)題(CVP)等.基于格問(wèn)題建立公鑰密碼方案具有如下優(yōu)勢(shì):①由于格上的一些困難性問(wèn)題還未發(fā)現(xiàn)量子多項(xiàng)式破譯算法，因此我們認(rèn)為基于格上困難問(wèn)題的密碼具有抗量子計(jì)算的性質(zhì).②格上的運(yùn)算大多為線性運(yùn)算,較RSA等數(shù)論密碼實(shí)現(xiàn)效率高,特別適合智能卡等計(jì)算能力有限的設(shè)備.③根據(jù)計(jì)算復(fù)雜性理論,問(wèn)題類(lèi)的復(fù)雜性是指該問(wèn)題類(lèi)在最壞情況下的復(fù)雜度.為了確?；谠擃?lèi)困難問(wèn)題的密碼是安全的，我們希望該問(wèn)題類(lèi)的平均復(fù)雜性是困難的，而不僅僅在最壞情況下是困難的.Ajtai在文獻(xiàn)［22］中開(kāi)創(chuàng)性地證明了:格中一些問(wèn)題類(lèi)的平均復(fù)雜度等于其最壞情況下的復(fù)雜度.Ajtai和Dwork利用這一結(jié)論設(shè)計(jì)了AD公鑰密碼方案［23］.這是公鑰密碼中第1個(gè)能被證明其任一隨機(jī)實(shí)例與最壞情況相當(dāng).盡管AD公鑰方案具有良好的安全性, 但它的密鑰量過(guò)大以及實(shí)現(xiàn)效率太低、而缺乏實(shí)用性.

1996年Hoffstein、Pipher和Silverman提出NTRU(Number Theory Research Unit)公鑰密碼［24］. 這是目前基于格的公鑰密碼中最具影響的密碼方案.NTRU的安全性建立在在一個(gè)大維數(shù)的格中尋找最短向量的困難性之上.NTRU 密碼的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算速度快，存儲(chǔ)空間小.然而, 基于NTRU的數(shù)字簽名方案卻并不成功.

2000年Hoffstein等利用NTRU格提出了NSS簽名體制［25］, 這個(gè)體制在簽名時(shí)泄露了私鑰信息,導(dǎo)致了一類(lèi)統(tǒng)計(jì)攻擊,后來(lái)被證明是不安全的.2001年設(shè)計(jì)者改進(jìn)了NSS 體制,提出了R-NSS 簽名體制［26］,不幸的是它的簽名仍然泄露部分私鑰信息.Gentry 和Szydlo 結(jié)合最大公因子方法和統(tǒng)計(jì)方法,對(duì)R-NSS 作了有效的攻擊.2003年Hoffstein等提出了NTRUSign數(shù)字簽名體制［27］.NTRUSign 簽名算法較NSS與R-NSS兩個(gè)簽名方案做了很大的改進(jìn),在簽名過(guò)程中增加了對(duì)消息的擾動(dòng), 大大減少簽名中對(duì)私鑰信息的泄露, 但卻極大地降低了簽名的效率, 且密鑰生成過(guò)于復(fù)雜.但這些簽名方案都不是零知識(shí)的,也就是說(shuō),簽名值會(huì)泄露私鑰的部分相關(guān)信息.以NTRUSign 方案為例,其推薦參數(shù)為(N;q;df;dg;B;t;N)= (251;128;73;71;1;"transpose";310),設(shè)計(jì)值保守推薦該方案每個(gè)密鑰對(duì)最多只能簽署107 次,實(shí)際中一般認(rèn)為最多可簽署230次.因此，如何避免這種信息泄露缺陷值得我們深入研究.2008 年我國(guó)學(xué)者胡予濮提出了一種新的NTRU 簽名方案［28］，其特點(diǎn)是無(wú)限制泄露的最終形式只是關(guān)于私鑰的一組復(fù)雜的非線性方程組，從而提高了安全性.總體上這些簽名方案出現(xiàn)的時(shí)間都還較短，還需要經(jīng)歷一段時(shí)間的安全分析和完善.

由上可知，進(jìn)一步研究格上的困難問(wèn)題，基于格的困難問(wèn)題設(shè)計(jì)構(gòu)造既能安全加密又能安全簽名的密碼，都是值得研究的重要問(wèn)題.

3.4 MQ公鑰密碼

MQ公鑰密碼體制, 即多變量二次多項(xiàng)式公鑰密碼體制(Multivariate Quadratic Polynomials Public Key Cryptosystems).以下簡(jiǎn)稱(chēng)為MQ密碼.它最早出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代,由于早期的一些MQ密碼均被破譯,加之經(jīng)典公鑰密碼如RSA算法的廣泛應(yīng)用,使得MQ公鑰算法一度遭受冷落.但近10年來(lái)MQ密碼的研究重新受到重視,成為密碼學(xué)界的研究熱點(diǎn)之一.其主要有3個(gè)原因:一是量子計(jì)算對(duì)經(jīng)典公鑰密碼的挑戰(zhàn);二是MQ密碼孕育了代數(shù)攻擊的出現(xiàn)［29-31］,許多密碼(如AES)的安全性均可轉(zhuǎn)化為MQ問(wèn)題,人們?cè)噲D借鑒MQ密碼的攻擊方法來(lái)分析這些密碼,反過(guò)來(lái)代數(shù)攻擊的興起又帶動(dòng)了MQ密碼的蓬勃發(fā)展;三是MQ密碼的實(shí)現(xiàn)效率比經(jīng)典公鑰密碼快得多.在目前已經(jīng)構(gòu)造出的MQ密碼中, 有一些非常適用于智能卡、RFID、移動(dòng)電話、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算能力有限的設(shè)備, 這是RSA等經(jīng)典公鑰密碼所不具備的優(yōu)勢(shì).

MQ密碼的安全性基于有限域上的多變量二次方程組的難解性.這是目前抗量子密碼學(xué)領(lǐng)域中論文數(shù)量最多、最活躍的研究分支.

設(shè)U、T 是GF(q)上可逆線性變換(也叫做仿射雙射變換),而F 是GF(q)上多元二次非線性可逆變換函數(shù),稱(chēng)為MQ密碼的中心映射.MQ密碼的公鑰P為T(mén) 、F 和U 的復(fù)合所構(gòu)成的單向陷門(mén)函數(shù),即P = T•F•U,而私鑰D 由U、T 及F 的逆映射組成,即D = {U -1; F -1; T -1}.如何構(gòu)造具有良好密碼性質(zhì)的非線性可逆變換F是MQ密碼設(shè)計(jì)的核心.根據(jù)中心映射的類(lèi)型劃分,目前MQ密碼體制主要有:Matsumoto-Imai體制、隱藏域方程(HFE) 體制、油醋(OV)體制及三角形(STS)體制［32］.

1988年日本的Matsumoto和Imai運(yùn)用"大域-小域"的原理設(shè)計(jì)出第1個(gè)MQ方案,即著名的MI算法［33］.該方案受到了日本政府的高度重視,被確定為日本密碼標(biāo)準(zhǔn)的候選方案.1995年P(guān)atarin利用線性化方程方法成功攻破了原始的MI算法［34］.然而,MI密碼是多變量公鑰密碼發(fā)展的一個(gè)里程碑,為該領(lǐng)域帶來(lái)了一種全新的設(shè)計(jì)思想,并且得到了廣泛地研究和推廣.改進(jìn)MI算法最著名的是SFLASH簽名體制［35］,它在2003年被歐洲NESSIE 項(xiàng)目收錄,用于智能卡的簽名標(biāo)準(zhǔn)算法.該標(biāo)準(zhǔn)簽名算法在2007年美密會(huì)上被Dubois、Fouque、Shamir等徹底攻破［36］.2008年丁津泰等結(jié)合內(nèi)部擾動(dòng)和加模式方法給出了MI的改進(jìn)方案［37-38］.2010年本文作者王后珍、張煥國(guó)也給出了一種SFLASH的改進(jìn)方案［39-40］，改進(jìn)后的方案可以抵抗文獻(xiàn)［36］的攻擊.但這些改進(jìn)方案的安全性還需進(jìn)一步研究.

1996年P(guān)atarin針對(duì)MI算法的弱點(diǎn)提出了隱藏域方程HFE(Hidden Field Equations)方案［41］.HFE可看作為是對(duì)MI的實(shí)質(zhì)性改進(jìn).2003 年Faugere利用F5算法成功破解了HFE體制的Challenge-1［42］.HFE主要有2種改進(jìn)算法.一是HFEv-體制,它是結(jié)合了醋變量方法和減方法改進(jìn)而成,特殊參數(shù)化HFEv-體制的Quartz簽名算法［43］.二是IPHFE體制［44］,這是丁津泰等結(jié)合內(nèi)部擾動(dòng)方法對(duì)HFE的改進(jìn).這2種MQ密碼至今還未發(fā)現(xiàn)有效的攻擊方法.

油醋(OilVinegar)體制［45］是Patarin在1997年利用線性化方程的原理,構(gòu)造的一種MQ公鑰密碼體制.簽名時(shí)只需隨機(jī)選擇一組醋變量代入油醋多項(xiàng)式,然后結(jié)合要簽名的文件,解一個(gè)關(guān)于油變量的線性方程組.油醋簽名體制主要分為3類(lèi):1997年P(guān)atarin提出的平衡油醋(OilVinegar)體制, 1999年歐密會(huì)上Kipnis、Patarin 和Goubin 提出的不平衡油醋(Unbalanced Oil and Vinegar)體制［46］以及丁津泰在ACNS2005會(huì)議上提出的彩虹(Rainbow)體制［47］.平衡的油醋體制中,油變量和醋變量的個(gè)數(shù)相等，但平衡的油醋體制并不安全.彩虹體制是一種多層的油醋體制,即每一層都是油醋多項(xiàng)式,而且該層的所有變量都是下一層的醋變量,它也是目前被認(rèn)為是相對(duì)安全的MQ密碼之一.

三角形體制是現(xiàn)有MQ密碼中較為特殊的一類(lèi),它的簽名效率比MI和HFE還快,而且均是在較小的有限域上進(jìn)行.1999年Moh基于Tame變換提出了TTM 密碼體制［48］,并在美國(guó)申請(qǐng)了專(zhuān)利.丁津泰等指出當(dāng)時(shí)所有的TTM實(shí)例均滿(mǎn)足線性化方程.Moh等隨后又提出了一個(gè)新的TTM 實(shí)例,這個(gè)新的實(shí)例被我國(guó)學(xué)者胡磊、聶旭云等利用高階線性化方程成功攻破［49］.目前三角形體制的設(shè)計(jì)主要是圍繞鎖多項(xiàng)式的構(gòu)造、結(jié)合其它增強(qiáng)多變量密碼安全性的方法如加減(plus-minus) 模式以及其它的代數(shù)結(jié)構(gòu)如有理映射等.

我國(guó)學(xué)者也對(duì)MQ密碼做了大量研究，取得了一些有影響的研究成果.2007年管海明引入單向函數(shù)鏈對(duì)MQ密碼進(jìn)行擴(kuò)展,提出了有理分式公鑰密碼系統(tǒng)［50］.胡磊、聶旭云等利用高階線性化方程成功攻破了Moh提出的一個(gè)TTM新實(shí)例［51］.2010年本文作者王后珍、張煥國(guó)給出了一種SFLASH的改進(jìn)方案［39-40］.2010年王后珍、張煥國(guó)基于擴(kuò)展MQ，設(shè)計(jì)了一種Hash函數(shù)［52-53］，該Hash函數(shù)具有一些明顯的特點(diǎn).同年，王后珍、張煥國(guó)借鑒有理分式密碼單向函數(shù)鏈的思想［52］，對(duì)MQ密碼進(jìn)行了擴(kuò)展，設(shè)計(jì)了一種新的抗量子計(jì)算擴(kuò)展MQ密碼［54］.這些研究對(duì)于擴(kuò)展MQ密碼結(jié)構(gòu)，做了有益的探索.但是這些方案提出的時(shí)間較短，其安全性有待進(jìn)一步分析.

根據(jù)上面的介紹,目前還沒(méi)有一種公認(rèn)安全的MQ公鑰密碼體制.目前MQ公鑰密碼的主要缺點(diǎn)是:只能簽名,不能安全加密(加密時(shí)安全性降低)，公鑰大小較長(zhǎng)，很難設(shè)計(jì)出既安全又高效的MQ公鑰密碼體制.

3.5 小結(jié)

無(wú)論是量子密碼、DNA密碼，還是基于量子計(jì)算不擅長(zhǎng)計(jì)算的那些數(shù)學(xué)問(wèn)題所構(gòu)建的密碼，都還存在許多不完善之處，都還需要深入研究.

量子保密通信比較成熟的是，利用量子器件產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)作為密鑰，再利用量子通信分配密鑰，最后按“一次一密”方式加密.在這里，量子的作用主要是密鑰產(chǎn)生和密鑰分配，而加密還是采用的傳統(tǒng)密碼.因此，嚴(yán)格說(shuō)這只能叫量子保密，尚不能叫量子密碼.另外，目前的量子數(shù)字簽名和認(rèn)證方面還存在一些困難.

對(duì)于DNA密碼，目前雖然已經(jīng)提出了DNA傳統(tǒng)密碼和DNA公鑰密碼的概念和方案，但是理論和技術(shù)都還不成熟［9-10］.

對(duì)于基于量子計(jì)算不擅長(zhǎng)計(jì)算的那些數(shù)學(xué)問(wèn)題所構(gòu)建的密碼，現(xiàn)有的密碼方案也有許多不足.如，Merkle樹(shù)簽名可以簽名，不能加密；基于糾錯(cuò)碼的密碼可以加密，簽名不理想；NTRU密碼可以加密，簽名不理想；MQ密碼可以簽名，加密不理想.這說(shuō)明目前尚沒(méi)有形成的理想的密碼體制.而且這些密碼的安全性還缺少?lài)?yán)格的理論分析.

總之，目前尚未形成理想的抗量子密碼.

4 我們的研究工作

我們的研究小組從2007年開(kāi)始研究抗量子計(jì)算密碼.目前獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持，并取得了以下2個(gè)階段性研究成果.

4.1 利用多變量問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新的Hash函數(shù)

Hash 函數(shù)在數(shù)字簽名、完整性校驗(yàn)等信息安全技術(shù)中被廣泛應(yīng)用.目前 Hash 函數(shù)的設(shè)計(jì)主要有3類(lèi)方法:①直接構(gòu)造法.它采用大量的邏輯運(yùn)算來(lái)確保Hash函數(shù)的安全性. MD系列和SHA系列的Hash函數(shù)均是采用這種方法設(shè)計(jì)的.②基于分組密碼的Hash 函數(shù)，其安全性依賴(lài)于分組密碼的安全性.③基于難解性問(wèn)題的構(gòu)造法.利用一些難解性問(wèn)題諸如離散對(duì)數(shù)、因子分解等來(lái)構(gòu)造Hash 函數(shù).在合理的假設(shè)下，這種Hash函數(shù)是可證明安全的，但一般來(lái)講其效率較低.

我們基于多變量非線性多項(xiàng)式方程組的難解性問(wèn)題，構(gòu)造了一種新的Hash 函數(shù)［54-55］.它的安全性建立在多變量非線性多項(xiàng)式方程組的求解困難性之上.方程組的次數(shù)越高就越安全，但是效率就越低.它的效率主要取決多變量方程組的稀疏程度，方程組越稀疏效率就越高，但安全性就越低.我們可以權(quán)衡安全性和效率來(lái)控制多變量多項(xiàng)式方程組的次數(shù)和稠密度，以構(gòu)造出滿(mǎn)足用戶(hù)需求的多變量Hash 函數(shù).

4.2 對(duì)MQ密碼進(jìn)行了擴(kuò)展，把Hash認(rèn)證技術(shù)引入MQ密碼，得到一種新的擴(kuò)展MQ密碼

擴(kuò)展MQ密碼的基本思想是對(duì)傳統(tǒng)MQ密碼的算法空間進(jìn)行拓展. 如圖1所示, 我們通過(guò)秘密變換L將傳統(tǒng)MQ密碼的公鑰映G:GF(q)nGF(q)n, 拓展隱藏到更大算法空間中得到新的公鑰映射G′:GF(q)n+δGF(q)n+μ, 且G′的輸入輸出空間是不對(duì)稱(chēng)的, 原像空間大于像空間(δ＞|μ|), 即具有壓縮性, 但卻并未改變映射G的可逆性質(zhì). 同時(shí), 算法空間的拓展破壞了傳統(tǒng)MQ密碼的一些特殊代數(shù)結(jié)構(gòu)性質(zhì), 從攻擊者的角度, 由于無(wú)法從G′中成功分解出原公鑰映射G, 因此必須在拓展空間中求解更大規(guī)模的非線性方程組G′, 另外, 新方案中引入Hash認(rèn)證技術(shù), 攻擊者偽造簽名時(shí), 偽造的簽名不僅要滿(mǎn)足公鑰方程G′、 還要通過(guò)Hash函數(shù)認(rèn)證, 雙重安全性保護(hù)極大地提升了傳統(tǒng)MQ公鑰密碼系統(tǒng)的安全性. 底層MQ體制及Hash函數(shù)可靈活選取, 由此可構(gòu)造出一類(lèi)新的抗量子計(jì)算公鑰密碼體制.這種擴(kuò)展MQ密碼的特點(diǎn)是，既可安全簽名，又可安全加密［56］.

我們提出的基于多變量問(wèn)題的Hash函數(shù)和擴(kuò)展MQ密碼，具有自己的優(yōu)點(diǎn)，也有自己的缺點(diǎn).其安全性還需要經(jīng)過(guò)廣泛的分析與實(shí)踐檢驗(yàn)才能被實(shí)際證明.

5 今后的研究工作

5.1 量子信息論

量子信息建立在量子的物理屬性之上，由于量子的物理屬性較之電子的物理屬性有許多特殊的性質(zhì)，據(jù)此我們估計(jì)量子的信息特征也會(huì)有一些特殊的性質(zhì).這些特殊性質(zhì)將會(huì)使量子信息論對(duì)經(jīng)典信息論有一些新的擴(kuò)展.但是，具體有哪些擴(kuò)展，以及這些新擴(kuò)展的理論體系和應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在哪里？我們尚不清楚.這是值得我們研究的重要問(wèn)題.

5.2 量子計(jì)算理論

這里主要討論量子可計(jì)算性理論和量子計(jì)算復(fù)雜性理論.

可計(jì)算性理論是研究計(jì)算的一般性質(zhì)的數(shù)學(xué)理論.它通過(guò)建立計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，精確區(qū)分哪些是可計(jì)算的，哪些是不可計(jì)算的.如果我們研究清楚量子可計(jì)算性理論，將有可能構(gòu)造出量子計(jì)算環(huán)境下的絕對(duì)安全密碼.但是我們目前對(duì)量子可計(jì)算性理論尚不清楚，迫切需要開(kāi)展研究.

計(jì)算復(fù)雜性理論使用數(shù)學(xué)方法對(duì)計(jì)算中所需的各種資源的耗費(fèi)作定量的分析，并研究各類(lèi)問(wèn)題之間在計(jì)算復(fù)雜程度上的相互關(guān)系和基本性質(zhì).它是密碼學(xué)的理論基礎(chǔ)之一，公鑰密碼的安全性建立在計(jì)算復(fù)雜性理論之上.因此，抗量子計(jì)算密碼應(yīng)當(dāng)建立在量子計(jì)算復(fù)雜性理論之上.為此，應(yīng)當(dāng)研究以下問(wèn)題.

1） 量子計(jì)算的問(wèn)題求解方法和特點(diǎn).量子計(jì)算復(fù)雜性建立在量子圖靈機(jī)模型之上，問(wèn)題的計(jì)算是并行的.但是目前我們對(duì)量子圖靈機(jī)的計(jì)算特點(diǎn)及其問(wèn)題求解方法還不十分清楚，因此必須首先研究量子計(jì)算問(wèn)題求解的方法和特點(diǎn).

2） 量子計(jì)算復(fù)雜性與傳統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜性之間的關(guān)系.與電子計(jì)算機(jī)環(huán)境的P問(wèn)題、NP問(wèn)題相對(duì)應(yīng), 我們記量子計(jì)算環(huán)境的可解問(wèn)題為QP問(wèn)題, 難解問(wèn)題為QNP問(wèn)題.目前人們對(duì)量子計(jì)算復(fù)雜性與傳統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜性的關(guān)系還不夠清楚，還有許多問(wèn)題需要研究.如NP與QNP之間的關(guān)系是怎樣的？ NPC與QP的關(guān)系是怎樣的？NPC與QNP的關(guān)系是怎樣的？能否定義QNPC問(wèn)題？這些問(wèn)題關(guān)系到我們應(yīng)基于哪些問(wèn)題構(gòu)造密碼以及所構(gòu)造的密碼是否具有抗量子計(jì)算攻擊的能力.

3） 典型難計(jì)算問(wèn)題的量子計(jì)算復(fù)雜度分析.我們需要研究傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境下的一些NP難問(wèn)題和NPC問(wèn)題，是屬于QP還是屬于QNP問(wèn)題？

5.3 量子計(jì)算環(huán)境下的密碼安全性理論

在分析一個(gè)密碼的安全性時(shí)，應(yīng)首先分析它在電子計(jì)算環(huán)境下的安全性，如果它是安全的，再進(jìn)一步分析它在量子計(jì)算環(huán)境下的安全性.如果它在電子計(jì)算環(huán)境下是不安全的，則可肯定它在量子計(jì)算環(huán)境下是不安全的.

1） 現(xiàn)有量子計(jì)算攻擊算法的攻擊能力分析.我們現(xiàn)在需要研究的是Shor算法除了攻擊廣義離散傅里葉變換以及HSP問(wèn)題外，還能攻擊哪些其它問(wèn)題？如果能攻擊，攻擊復(fù)雜度是多大？

2) 尋找新的量子計(jì)算攻擊算法.因?yàn)槊艽a的安全性依賴(lài)于新攻擊算法的發(fā)現(xiàn).為了確保我們所構(gòu)造的密碼在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是安全的，必須尋找新的量子計(jì)算攻擊算法.

3) 密碼在量子計(jì)算環(huán)境下的安全性分析.目前普遍認(rèn)為, 基于格問(wèn)題、MQ問(wèn)題、糾錯(cuò)碼的譯碼問(wèn)題設(shè)計(jì)的公鑰密碼是抗量子計(jì)算的.但是，這種認(rèn)識(shí)尚未經(jīng)過(guò)量子計(jì)算復(fù)雜性理論的嚴(yán)格的論證.這些密碼所依賴(lài)的困難問(wèn)題是否真正屬于QNP問(wèn)題？這些密碼在量子計(jì)算環(huán)境下的實(shí)際安全性如何？只有經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的安全性分析，我們才能相信這些密碼.

5.4 抗量子計(jì)算密碼的構(gòu)造理論與關(guān)鍵技術(shù)

通過(guò)量子計(jì)算復(fù)雜性理論和密碼在量子計(jì)算環(huán)境下的安全性分析的研究，為設(shè)計(jì)抗量子計(jì)算密碼奠定了理論基礎(chǔ)，并得到了一些可構(gòu)造抗量子計(jì)算的實(shí)際困難問(wèn)題.但要實(shí)際設(shè)計(jì)出安全的密碼，還要研究抗量子計(jì)算密碼的構(gòu)造理論與關(guān)鍵技術(shù).

1) 量子計(jì)算環(huán)境下的單向陷門(mén)設(shè)計(jì)理論與方法.理論上，公鑰密碼的理論模型是單向陷門(mén)函數(shù).要構(gòu)造一個(gè)抗量子計(jì)算公鑰密碼首先就要設(shè)計(jì)一個(gè)量子計(jì)算環(huán)境下的單向陷門(mén)函數(shù).單向陷門(mén)函數(shù)的概念是簡(jiǎn)單的，但是單向陷門(mén)函數(shù)的設(shè)計(jì)是困難的.在傳統(tǒng)計(jì)算復(fù)雜性下單向陷門(mén)函數(shù)的設(shè)計(jì)已經(jīng)十分困難，我們估計(jì)在量子計(jì)算復(fù)雜性下單向陷門(mén)函數(shù)的設(shè)計(jì)將更加困難.

2） 抗量子計(jì)算密碼的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù).有了單向陷門(mén)函數(shù)，還要進(jìn)一步設(shè)計(jì)出密碼算法.有了密碼算法，還要有高效的實(shí)現(xiàn)技術(shù).這些都是十分重要的問(wèn)題.都需要認(rèn)真研究才能做好.

6 結(jié)語(yǔ)

量子計(jì)算時(shí)代我們使用什么密碼，是擺在我們面前的重大戰(zhàn)略問(wèn)題.研究并建立我國(guó)獨(dú)立自主的抗量子計(jì)算密碼是我們的唯一正確的選擇.本文主要討論了基于量子計(jì)算機(jī)不擅長(zhǎng)計(jì)算的數(shù)學(xué)問(wèn)題所構(gòu)建的一類(lèi)抗量子計(jì)算的密碼，介紹了其發(fā)展現(xiàn)狀，并給出了進(jìn)一步研究的建議.

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收稿日期:2011-04-20.

第4篇：量子計(jì)算論文范文

但是，自從1978年克勞瑟和1982年阿斯佩驗(yàn)證了貝爾不等式不成立之后，相對(duì)論的基礎(chǔ)——光速不變，或者說(shuō)，光速是自然運(yùn)動(dòng)的極限這一“金科玉律”被否認(rèn)。

特別是以后的關(guān)于多光子的量子糾纏的實(shí)驗(yàn)研究，更是證明了在量子世界中，相互作用可以超越空間、超越光速，是非定域的。以至于有的物理學(xué)家開(kāi)玩笑說(shuō)，在量子世界中存在“精靈古怪”，當(dāng)然這只是萬(wàn)般無(wú)奈的物理學(xué)家自我嘲諷的一種方式。

在量子世界中，相對(duì)論的基本假設(shè)完全失效，已成為21世紀(jì)物理學(xué)一個(gè)最具挑戰(zhàn)性的難題。

EPR關(guān)聯(lián)之謎

量子理論被建立之后，關(guān)于量子理論的哲學(xué)基礎(chǔ)，存在著以愛(ài)因斯坦這些古典式物理學(xué)家為首的柏林學(xué)派和以玻爾那群新生代物理學(xué)家為代表的哥本哈根學(xué)派的爭(zhēng)論。

在歷次索爾維會(huì)議上，愛(ài)因斯坦和玻爾兩大陣營(yíng)就量子理論的哲學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行過(guò)數(shù)場(chǎng)針?shù)h相對(duì)的辯論。最后，愛(ài)因斯坦和玻爾之間的辯論因希特勒上臺(tái)之后迫害猶太人，愛(ài)因斯坦被迫離開(kāi)德國(guó)而結(jié)束。

來(lái)到美國(guó)普林斯頓定居的愛(ài)因斯坦和他的兩位年輕同事波多爾斯基與羅森，在20世紀(jì)30年代又向遠(yuǎn)在歐洲大陸的玻爾發(fā)難，這次的發(fā)難是針對(duì)“測(cè)不準(zhǔn)原理”。挑戰(zhàn)的論文按三位作者名字的第一個(gè)英文字母縮寫(xiě)，被簡(jiǎn)稱(chēng)為EPR佯謬。

EPR佯謬是這樣的。

設(shè)想處于所謂單態(tài)的一對(duì)粒子（比如電子），它們的自旋互相抵消，這樣總自旋就為零。假設(shè)粒子A和粒子B被分開(kāi)，沿某一個(gè)方向測(cè)定粒子A的自旋，結(jié)果為“向上”；由于這個(gè)粒子對(duì)的自旋為零，這就意味著，沿同一方向測(cè)定粒子B的自旋總是“向下”的。

但是，按照以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派的解釋?zhuān)Ｗ覣的自旋在被測(cè)定之前是沒(méi)有確定值的。在測(cè)定粒子A自旋的時(shí)候，必然會(huì)對(duì)粒子B產(chǎn)生瞬間的作用，使B的自旋波函數(shù)坍縮至相反的狀態(tài)，即“向下”的狀態(tài)。而這種異乎尋常的作用機(jī)制要求有超距相互作用，或者超光速的傳遞。但這在相對(duì)論看來(lái)，是不允許的。

愛(ài)因斯坦和他的合作者確信，這一現(xiàn)象預(yù)示了量子理論和相對(duì)論的沖突，因而量子理論是不完備的。這個(gè)重要的觀點(diǎn)，就是愛(ài)因斯坦學(xué)派的“可分離原則”，也就是后來(lái)所謂的“局域性原理”。當(dāng)愛(ài)因斯坦有關(guān)局域性原理的論文被玻爾看到后，玻爾的反應(yīng)很平淡。他還是哥本哈根學(xué)派的老觀點(diǎn)，認(rèn)為“主客體不可分”，堅(jiān)持粒子行為的概率解釋?zhuān)J(rèn)為微觀世界有不同于宏觀世界的“特殊規(guī)律”，EPR關(guān)聯(lián)并不說(shuō)明量子理論的不完備性。

顯然，玻爾的回答過(guò)于蒼白無(wú)力，沒(méi)有涉及EPR關(guān)聯(lián)之謎的核心：一旦EPR關(guān)聯(lián)存在，經(jīng)典的量子理論和相對(duì)論將會(huì)嚴(yán)重沖突。

在20世紀(jì)30年代后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，對(duì)于如何驗(yàn)證EPR關(guān)聯(lián)，許多一流物理學(xué)家都試圖嘗試，但無(wú)一例成功。1960年，天才的北愛(ài)爾蘭物理學(xué)家貝爾利用歐洲粒子研究中心的1年學(xué)術(shù)休假潛心研究，最終提出了一種大膽的不等式來(lái)檢驗(yàn)EPR關(guān)聯(lián)之謎。

貝爾不等式的提出與驗(yàn)證

為了推導(dǎo)出不等式，貝爾引用了前人一些公認(rèn)的經(jīng)典理論，此外他假定愛(ài)因斯坦的局域性原理是正確的。如果將來(lái)有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)不等式不成立，那么不是量子理論的前提錯(cuò)誤，就是自然界存在的“非局域性”導(dǎo)致了不等式的不成立。

1978年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的克勞瑟，以及1982年法國(guó)巴黎的阿斯佩，都相繼在實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了貝爾不等式不成立的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，盡管從表面上看局域性有道理，但是，量子世界實(shí)際上是由一種看不見(jiàn)的未知原理所支配的，它不需要中介，以超光速作用或者瞬時(shí)作用相聯(lián)系。這對(duì)相對(duì)論中“運(yùn)動(dòng)不能超光速”的觀點(diǎn)無(wú)疑是最沉重的打擊。

近年，物理學(xué)家已經(jīng)將光子作用的數(shù)量從早先的2個(gè)光子提高到8個(gè)光子，同樣違反貝爾不等式。同時(shí)，物理學(xué)家在20世紀(jì)90年代初又為這一現(xiàn)象取了一個(gè)名字，也就是“量子糾纏”。

目前，物理學(xué)家正在將光子作用的數(shù)量推廣到16個(gè)光子的體系。

量子糾纏對(duì)當(dāng)代物理學(xué)的沖擊

量子糾纏已被發(fā)現(xiàn)40年了。目前，物理學(xué)家正在將其推廣至多光子體系，并試圖用量子糾纏實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊，以及開(kāi)發(fā)量子計(jì)算機(jī)等等。

量子糾纏的非局域性特征是對(duì)經(jīng)典相對(duì)論的巨大沖擊。相對(duì)論的第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)——光速不變?cè)恚诹孔蛹m纏的存在下失效了。在量子糾纏的世界中，粒子之間的相互作用可以是超越時(shí)空的瞬時(shí)作用，它甚至不需要任何中介媒質(zhì)。但是，直到今天，為什么在量子體系中會(huì)存在“超越時(shí)空的‘瞬時(shí)作用”’這種顯然和相對(duì)論沖突的現(xiàn)象，物理學(xué)家仍然一無(wú)所知，只是在黑暗之中猜測(cè)。

近年，有學(xué)者提出了一個(gè)“相位空間理論”的觀點(diǎn)，并試圖以此來(lái)解釋量子糾纏。但是，由于這個(gè)理論依然建立在經(jīng)典的量子理論基礎(chǔ)上，沒(méi)有什么新的物理學(xué)原理被加入，所以，只是作為一種嘗試，并沒(méi)有得到物理學(xué)界的認(rèn)同。

同樣，也有人試圖修改相對(duì)論以使其和量子理論兼容，但是，卻繞不開(kāi)以光速不變?yōu)榍疤岬幕炯僭O(shè)。

可以這樣說(shuō)，在這個(gè)已被發(fā)現(xiàn)了40年之久的新的量子糾纏的世界中，當(dāng)代物理學(xué)家仍然一籌莫展。承認(rèn)量子糾纏的存在，就等于承認(rèn)在量子世界中相對(duì)論的基本假設(shè)之一——光速不變?cè)怼清e(cuò)誤的，這樣，整個(gè)相對(duì)論物理學(xué)的大廈將被顛覆。但是，為了一個(gè)未來(lái)的、新的物理學(xué)大廈，超越相對(duì)論是必須的。

科學(xué)的進(jìn)步總是在新發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上提出新的理論取代舊的理論。源于20世紀(jì)30年代的EPR關(guān)聯(lián)之謎，到了20世紀(jì)80年代得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而引出量子糾纏這一新現(xiàn)象。這一奇特的現(xiàn)象挑戰(zhàn)了已經(jīng)歷經(jīng)一個(gè)多世紀(jì)風(fēng)雨的相對(duì)論中的基本假設(shè)（光速不變，即光速是自然界運(yùn)動(dòng)的極限），也為相對(duì)論的終結(jié)打開(kāi)了希望之門(mén)。

第5篇：量子計(jì)算論文范文

在電子技術(shù)中應(yīng)運(yùn)中，近似計(jì)算貫穿其始終。然而，沒(méi)有近似計(jì)算是不可想象的。而精確計(jì)算在電子技術(shù)中往往行不通，也沒(méi)有其必要。盡管近似計(jì)算會(huì)引入一定的誤差，但這個(gè)誤差控制得好，不會(huì)對(duì)分析其它電路產(chǎn)生大的影響。所以關(guān)鍵在于我們?nèi)绾握莆?，特別是如何應(yīng)用近似計(jì)算。

在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中的應(yīng)用要進(jìn)行靜態(tài)分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態(tài)基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關(guān)過(guò)程及結(jié)論。

二、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題

由于納米器件的特征尺寸處于納米量級(jí)，因此，其機(jī)理和現(xiàn)有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現(xiàn)象和相關(guān)問(wèn)題需要解決，如電子在勢(shì)阱中的隧穿過(guò)程、非彈性散射效應(yīng)機(jī)理等。盡管如此，納米電子學(xué)中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關(guān)的納米電子技術(shù)方面，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）納米Si基量子異質(zhì)結(jié)加工

要繼續(xù)把現(xiàn)有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ遣捎猛庋印⒐饪痰燃夹g(shù)制造新一代的類(lèi)似層狀蛋糕的納米半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。其中，不同層通常是由不同勢(shì)能的半導(dǎo)體材料制成的，構(gòu)建成納米尺度的量子勢(shì)阱，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)作“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)”。

（2）分子晶體管和導(dǎo)線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導(dǎo)線，但把這些元件組裝成一個(gè)可以運(yùn)轉(zhuǎn)的邏輯結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)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(gè)平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過(guò)陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機(jī)構(gòu)在這個(gè)方向上取得了可喜的進(jìn)展，但該技術(shù)何時(shí)能夠走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用，仍無(wú)法斷言。

（3）超高密度量子效應(yīng)存儲(chǔ)器

超高密度存儲(chǔ)量子效應(yīng)的電子“芯片”是未來(lái)納米計(jì)算機(jī)的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒(méi)有可動(dòng)機(jī)械部件的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)提供海量存儲(chǔ)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(chǔ)的量子效應(yīng)存儲(chǔ)器陣列或芯片同樣給納米電子學(xué)研究者提出了新的挑戰(zhàn)。

（4）納米計(jì)算機(jī)的“互連問(wèn)題”

一臺(tái)由數(shù)萬(wàn)億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計(jì)算機(jī)注定需要巧妙的結(jié)構(gòu)及合理整體布局，而整體結(jié)構(gòu)問(wèn)題中首當(dāng)其沖需要解決的就是所謂的“互連問(wèn)題”。換句話說(shuō)，就是計(jì)算結(jié)構(gòu)中信息的輸入、輸出問(wèn)題。納米計(jì)算機(jī)要把海量信息存儲(chǔ)在一個(gè)很小的空間內(nèi)，并極快地使用和產(chǎn)生信息，需要有特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的諸多元件，而納米計(jì)算元件之間、計(jì)算元件與外部環(huán)境之間需要有大量的連接。就現(xiàn)有傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的微型化而言，由于電線之間要相互隔開(kāi)以避免過(guò)熱或“串線”，這樣就有一些幾何學(xué)上的考慮和限制，連接的數(shù)量不可能無(wú)限制地增加。因此，納米計(jì)算機(jī)導(dǎo)線間的量子隧穿效應(yīng)和導(dǎo)線與納米電子器件之間的“連接”問(wèn)題急需解決。

（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)、性能分析模擬環(huán)境

當(dāng)前，分子力學(xué)、量子力學(xué)、多尺度計(jì)算、計(jì)算機(jī)并行技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已取得快速發(fā)展，利用這些技術(shù)建立一個(gè)能夠完成納米電子器件制備、操縱、設(shè)計(jì)與性能分析的模擬虛擬環(huán)境，并使納米技術(shù)研究人員獲得虛擬的體驗(yàn)已成為可能。但由于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的速度、分子力學(xué)與量子力學(xué)算法的效率等問(wèn)題，目前建立這種迅速、敏感、精細(xì)的量子模擬虛擬環(huán)境還存在巨大困難。

三、交互式電子技術(shù)手冊(cè)

交互式電子技術(shù)手冊(cè)經(jīng)歷了5個(gè)發(fā)展階段，根據(jù)美國(guó)國(guó)防部的定義：加注索引的掃描頁(yè)圖、滾動(dòng)文檔式電子技術(shù)手冊(cè)、線性結(jié)構(gòu)電子技術(shù)手冊(cè)、基于數(shù)據(jù)庫(kù)的電子技術(shù)手冊(cè)和集成電子技術(shù)手冊(cè)。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類(lèi)集成電子技術(shù)手冊(cè)并不存在，大多數(shù)電子技術(shù)手冊(cè)基本上位于第4類(lèi)及其以下的水平。需要聲明的是，各類(lèi)電子技術(shù)手冊(cè)雖然代表不同的發(fā)展階段，但是各有優(yōu)點(diǎn)，較低級(jí)別的電子技術(shù)手冊(cè)目前仍然有著各自的應(yīng)用價(jià)值。由于類(lèi)以上的電子技術(shù)手冊(cè)在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，電子技術(shù)手冊(cè)就是技術(shù)手冊(cè)的數(shù)字化。為了獲取信息的方便，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)需要一個(gè)良好的組織管理和提供給用戶(hù)的形式，電子技術(shù)手冊(cè)的發(fā)展就是圍繞這一過(guò)程來(lái)進(jìn)行的。

四、電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用

時(shí)間和頻率是描述同一周期現(xiàn)象的兩個(gè)參數(shù)，可由時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出頻率標(biāo)準(zhǔn)，兩者可共用的一個(gè)基準(zhǔn)。

1952年國(guó)際天文協(xié)會(huì)定義的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是基于地球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期而建立的，分別稱(chēng)為世界時(shí)（UT）和歷書(shū)時(shí)（ET）。這種基于天文方面的宏觀計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備龐大，操作麻煩，精度僅達(dá)10-9。隨著電子技術(shù)與微波光譜學(xué)的發(fā)展，產(chǎn)生了量子電子學(xué)、激光等新技術(shù)，由此出現(xiàn)了一種新穎的頻率標(biāo)準(zhǔn)——量子頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種頻率標(biāo)準(zhǔn)是利用原子能級(jí)躍遷時(shí)所輻射的電磁波頻率作為頻率標(biāo)準(zhǔn)。目前世界各國(guó)相繼作成各種量子頻率標(biāo)準(zhǔn)，如（133Cs）頻標(biāo)、銣原子頻標(biāo)、氫原子作成的氫脈澤頻標(biāo)、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標(biāo)等等。這樣做后，將過(guò)去基于宏觀的天體運(yùn)動(dòng)的計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，改變成微觀的原子本身結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間基準(zhǔn)。這一方面使設(shè)備大為簡(jiǎn)化，體積、重量大減?。涣硪环矫媸诡l率標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定度大為提高（可達(dá)10-12—10-14量級(jí)，即30萬(wàn)年——300萬(wàn)年差1秒）。1967年第13屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)正式通過(guò)決議，規(guī)定：“一秒等于133Cs原子基態(tài)兩超精細(xì)能級(jí)躍遷的9192631770個(gè)周期所持續(xù)的時(shí)間”。該時(shí)間基準(zhǔn)，發(fā)展了高精度的測(cè)頻技術(shù)，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現(xiàn)代微波技術(shù)和雷達(dá)、激光技術(shù)等的發(fā)展。而激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展又為長(zhǎng)度計(jì)量提供了新的測(cè)試手段。

總之，在探討了近似計(jì)算在靜態(tài)分析中的應(yīng)用問(wèn)題、納米電子技術(shù)急需解決的若干關(guān)鍵問(wèn)題和交互式電子技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)后，廣大科技工作者對(duì)電子技術(shù)在時(shí)間與頻率標(biāo)準(zhǔn)中的應(yīng)用知識(shí)的初步了解和認(rèn)識(shí)。在當(dāng)代高科技產(chǎn)業(yè)日漸繁榮，尖端信息普遍進(jìn)入我們生活之中的同時(shí)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和和諧社會(huì)的構(gòu)建離不開(kāi)我們科技工作者對(duì)新理論的學(xué)習(xí)和新技術(shù)的應(yīng)用，因此說(shuō)，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是不足為虛的。

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第6篇：量子計(jì)算論文范文

論文摘要：針對(duì)鄭州輕工業(yè)學(xué)院量子力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合“量子力學(xué)”的課程特點(diǎn)，立足于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力，簡(jiǎn)要介紹了近年來(lái)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方法等方面進(jìn)行的一些改革嘗試。

論文關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；教學(xué)改革；物理思想

“量子力學(xué)”是20世紀(jì)物理學(xué)對(duì)科學(xué)研究和人類(lèi)文明進(jìn)步的兩大標(biāo)志性貢獻(xiàn)之一，已經(jīng)成為物理學(xué)專(zhuān)業(yè)及部分工科專(zhuān)業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一，是學(xué)習(xí)“固體物理”、“材料科學(xué)”、“材料物理與化學(xué)”和“激光原理”等課程的重要基礎(chǔ)。通過(guò)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能熟練掌握量子力學(xué)的基本概念和基本理論，具備利用量子力學(xué)理論分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，這門(mén)課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)亦具有十分重要的意義。然而，“量子力學(xué)”本身是一門(mén)非常抽象的課程，眾多學(xué)生談“量子”色變，教學(xué)效果可想而知。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高量子力學(xué)的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，已經(jīng)成為擺在教師面前的重要課題。近年來(lái)，筆者在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄭州輕工業(yè)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保┙虒W(xué)實(shí)際，在“量子力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面做了一些有益的改革嘗試，取得了較好的效果。

一、“量子力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的改革

量子力學(xué)理論與學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸到的經(jīng)典物理體系相去甚遠(yuǎn)，尤其是處理問(wèn)題的思路和手段與經(jīng)典物理截然不同，但它們之間又不無(wú)關(guān)聯(lián)，許多量子力學(xué)中的基本概念和基本理論是類(lèi)比經(jīng)典物理中的相關(guān)內(nèi)容得出的。因此，在“量子力學(xué)”教學(xué)中，一方面需要學(xué)生摒棄在經(jīng)典物理學(xué)習(xí)中形成的固有觀念和認(rèn)識(shí)，另一方面在學(xué)習(xí)某些基本概念和基本理論時(shí)又要求學(xué)生建立起與經(jīng)典物理之間的聯(lián)系以形成較為直觀的物理圖像，這種思維上的沖突導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這門(mén)課程時(shí)困惑不堪。此外，這門(mén)課程理論性較強(qiáng)，眾多學(xué)生陷于煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣缺失。針對(duì)以上教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，筆者對(duì)“量子力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容作了一些有益的調(diào)整。

1.理清脈絡(luò)，強(qiáng)化知識(shí)背景

從經(jīng)典物理所面臨的困難出發(fā)，到半經(jīng)典半量子理論的形成，最終到量子理論的建立，對(duì)量子力學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行細(xì)致的、實(shí)事求是的分析，特別是對(duì)量子理論早期的概念發(fā)展有一個(gè)準(zhǔn)確清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已經(jīng)證明為正確并得到公認(rèn)的，還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學(xué)生對(duì)量子力學(xué)中基本概念和基本理論的形成和建立的科學(xué)歷史背景有一深刻了解，有助于學(xué)生理清經(jīng)典物理與量子理論之間的界限和區(qū)別，加深他們對(duì)這些基本概念和基本理論的理解；另一方面，可使學(xué)生對(duì)蘊(yùn)藏在這一歷程中的智慧火花和科學(xué)思維方法有一全面的了解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)。比如：對(duì)于玻爾理論，由于對(duì)量子化假設(shè)很難用已經(jīng)成形的經(jīng)典理論來(lái)解釋?zhuān)瑢W(xué)生往往會(huì)覺(jué)得不可思議，難以理解。為此，在講解這部分內(nèi)容時(shí)，很有必要介紹一下玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景，告訴學(xué)生在玻爾的量子化假設(shè)之前就已經(jīng)出現(xiàn)了普朗克的量子論和愛(ài)因斯坦的光量子概念，且大量關(guān)于原子光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也已經(jīng)被掌握，之前盧瑟福提出的簡(jiǎn)單行星模型卻與經(jīng)典物理理論及實(shí)驗(yàn)事實(shí)存在嚴(yán)重背離。為了解決這些問(wèn)題，玻爾理論才應(yīng)運(yùn)而生。在用量子力學(xué)求解氫原子定態(tài)波函數(shù)時(shí)，還可以通過(guò)定態(tài)波函數(shù)的概率分布圖，向?qū)W生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實(shí)存在的，只是電子出現(xiàn)幾率比較大的區(qū)域。通過(guò)這樣講述，學(xué)生可以清晰地體會(huì)到玻爾理論的承上啟下的作用，而又不至于將其與量子力學(xué)中的概念混為一談。

2.重在物理思想，壓縮數(shù)學(xué)推導(dǎo)

在物理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)只是用來(lái)表述物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演算的工具，教師不能將深刻的物理思想淹沒(méi)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式之中。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師要著重于加強(qiáng)基本概念和基本理論的講授，把握這些概念和理論中所蘊(yùn)含的物理實(shí)質(zhì)。對(duì)一些涉及繁難數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容，在教學(xué)中刻意忽略具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，著重于使學(xué)生掌握其中的思想方法。例如：在一維線性諧振子問(wèn)題的教學(xué)中，對(duì)于數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題，只要求學(xué)生能正確寫(xiě)出薛定諤方程、記住其結(jié)論即可，重點(diǎn)放在該類(lèi)問(wèn)題所蘊(yùn)含的物理意義及對(duì)現(xiàn)成結(jié)論的應(yīng)用上。這樣，學(xué)生就不會(huì)感到枯燥無(wú)味，而能始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情。

二、教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)法把課堂變成了教師的“一言堂”，使得學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中始終處于被動(dòng)接受地位，極大地壓制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，十分不利于知識(shí)的獲取以及對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力及科學(xué)思維的培養(yǎng)。而且，“量子力學(xué)”這門(mén)課程本身實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱、理論性較強(qiáng)，物理圖像不夠直觀，一味采取灌輸式教學(xué)，學(xué)生勢(shì)必感到枯燥，甚至厭煩。長(zhǎng)期以往，學(xué)習(xí)積極性必然受挫，學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)其科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力，筆者在教學(xué)方法上進(jìn)行了一些有益的探索。

1.發(fā)揮學(xué)生主體作用

除卻必要的教學(xué)內(nèi)容講解外，每節(jié)課都留出一定的師生互動(dòng)時(shí)間。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究討論，或者針對(duì)已講授內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、總結(jié)、辨析，以加深理解；或者針對(duì)未講授內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣（比如，在講授完一維無(wú)限深方勢(shì)阱和一維線性諧振子這兩個(gè)典型的束縛態(tài)問(wèn)題后就可引導(dǎo)學(xué)生思考“非束縛態(tài)下微觀粒子又將表現(xiàn)出什么樣的行為”），這樣學(xué)生就會(huì)積極地預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容；或者選擇一些有代表性的習(xí)題，讓學(xué)生提出不同的解決辦法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。對(duì)于在課堂上不能解決的問(wèn)題，積極鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書(shū)館及網(wǎng)絡(luò)資源等尋求解決，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。此外，還可使學(xué)生自由組合，挑選他們感興趣的與課程有關(guān)的題目進(jìn)行討論、調(diào)研并完成小組論文，這一方面激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，另一方面使其接受初步的科研訓(xùn)練，一舉兩得。 轉(zhuǎn)貼于

2.注重構(gòu)建物理圖像

在實(shí)際教學(xué)中著重注意物理圖像的構(gòu)建，使學(xué)生對(duì)一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象，從而形成深刻的記憶和理解。例如：借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)，通過(guò)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程（強(qiáng)電子束、弱電子束及弱電子束長(zhǎng)時(shí)間曝光），即可為實(shí)物粒子的波粒二象性構(gòu)建出一幅清晰的物理圖像；借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)圖像，再以光波類(lèi)比電子波，即可凝練出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋?zhuān)唤柚娮与p縫衍射實(shí)驗(yàn)圖像，可使學(xué)生更易接受和理解態(tài)疊加原理；借助解析幾何中的坐標(biāo)系，可很好地為學(xué)生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標(biāo)系和表象這些概念之間有本質(zhì)上的區(qū)別，但借助這些學(xué)生已經(jīng)熟知和深刻理解的概念，可使學(xué)生非常容易地接受和理解量子力學(xué)中難以言明的概念和理論，同時(shí)，也可使學(xué)生掌握這種物理圖像的構(gòu)建能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有非常積極地作用。

三、教學(xué)手段和考核方式改革

1.課程教學(xué)采用多種先進(jìn)的教學(xué)方式

如安排小組討論課，對(duì)難于理解的概念和規(guī)律進(jìn)行討論。先是各小組內(nèi)討論，再是小組間辯論，最后老師對(duì)各小組討論和辯論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述和指正。例如，在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí)，有的學(xué)生認(rèn)為是全部粒子組成波函數(shù)，有的學(xué)生認(rèn)為是經(jīng)典物理學(xué)的波。這些問(wèn)題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，從而進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對(duì)一些不易理解的概念和量子原理進(jìn)行深入理解，直至最后充分理解這些內(nèi)容。另外課程作業(yè)布置小論文，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家開(kāi)展系列量子力學(xué)講座等都是不錯(cuò)的方式。

2.堅(jiān)持研究型教學(xué)方式

把課程教學(xué)和科研相結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，吸取科研中的研究成果，通過(guò)結(jié)合最新的科研動(dòng)態(tài)，向?qū)W生講授在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在量子力學(xué)誕生后，作為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱之一的現(xiàn)代物理學(xué)的每一個(gè)分支及相關(guān)的邊緣學(xué)科都離不開(kāi)量子力學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)，量子理論與其他學(xué)科的交叉越來(lái)越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態(tài)物理到中子星、黑洞各個(gè)層次的研究以量子力學(xué)為基礎(chǔ)；量子力學(xué)在通信和納米技術(shù)中的應(yīng)用；量子理論在生物學(xué)中的應(yīng)用；量子力學(xué)與正在研究的量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系等，在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎暹@些知識(shí)，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，消除學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的片面認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

3.利用量子力學(xué)課程將人文教育與專(zhuān)業(yè)教學(xué)相結(jié)合

量子力學(xué)從誕生到發(fā)展的物理學(xué)史所包含的創(chuàng)新思維是迄今為止哪一門(mén)學(xué)科都難以比擬的。在19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)晴空萬(wàn)里，然而黑體輻射、光電效應(yīng)、原子光譜等物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重沖擊經(jīng)典物理學(xué)理論，讓經(jīng)典物理學(xué)陷入危機(jī)四伏的境地。1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克創(chuàng)造性地引入了能量子的概念，成功地解釋了黑體輻射現(xiàn)象，量子概念誕生。1905年，愛(ài)因斯坦進(jìn)一步完善了量子化觀念，指出能量不僅在吸收和輻射時(shí)是不連續(xù)的（普朗克假設(shè)），而且在物質(zhì)相互作用中也是不連續(xù)的。1913年，玻爾將量子化概念引入到原子中，成功解釋了有近30年歷史的巴爾末經(jīng)驗(yàn)光譜公式。泡利突破玻爾半經(jīng)典、半量子論的局限，給予了令玻爾理論不安的反常塞曼效應(yīng)以合理解釋。1924年，德布羅意突破普朗克能量子觀念提出微觀粒子具有波粒二象性，開(kāi)始與經(jīng)典理論分庭抗禮。和學(xué)生一起重溫量子力學(xué)史的發(fā)展之路，在教學(xué)過(guò)程中展現(xiàn)量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式之美，使學(xué)生在科學(xué)海洋中得到美的享受，從精神上熏陶他們的創(chuàng)新精神。

4.考試方式改革

在本課程的教學(xué)中采用了教考分離，通過(guò)小考題的形式復(fù)習(xí)章節(jié)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平適當(dāng)輔導(dǎo)答疑，注重學(xué)生對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)理解的考核。對(duì)于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立，其中平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)、討論、綜合表現(xiàn)等）占30％，期末考試占70％。從實(shí)施的效果來(lái)看，督促了學(xué)生的學(xué)習(xí)，收到了較好的效果，受到學(xué)生的歡迎。

第7篇：量子計(jì)算論文范文

如果有人說(shuō)，在物理世界中有一個(gè)百歲的“幽靈”，你會(huì)相信嗎？

一百多年前，愛(ài)因斯坦也曾一直為這個(gè)“幽靈”――量子理論產(chǎn)生的種種現(xiàn)象所困惑。

如今，愛(ài)因斯坦逝世已逾六十載，可謎團(tuán)仍未完全破解。因此，可以毫不夸張地說(shuō)，量子理論就是這么一個(gè)“幽靈”。

在量子理論對(duì)世界的描述中，一個(gè)物體可以同時(shí)處于多個(gè)位置，粒子也可以無(wú)阻礙似地穿過(guò)障礙物，所有的物體都有“波粒二象性”，它既是粒子又是波，兩個(gè)分得很開(kāi)的物體也可以進(jìn)行某種類(lèi)似“精神性”的合作……

這些描述聽(tīng)上去令人毛骨悚然，不可捉摸。難怪量子理論創(chuàng)立者之一的玻爾說(shuō)過(guò)：“如果一個(gè)人沒(méi)有被量子力學(xué)所震驚，那么他就沒(méi)有真正懂得量子力學(xué)。”

什么是“量子”

“量子”不是一種粒子，它是一個(gè)能量的最小單位。所有的微觀粒子（包括分子、原子、電子、光子）都是量子的一種表現(xiàn)形態(tài)。

眾所周知，世界是由微觀粒子組成的。因此從某種意義上來(lái)說(shuō)，世界本身就是由量子組成的。在物理學(xué)中提到“量子”時(shí)，實(shí)際上指的是微觀世界的一種行為傾向：物質(zhì)或者說(shuō)粒子的能量和其他一些性質(zhì)（統(tǒng)稱(chēng)為可觀測(cè)物理量）都傾向于不連續(xù)的變化。

以光為例，我們說(shuō)一個(gè)“光量子”，是因?yàn)橐粋€(gè)光量子的能量是光能量變化的最小單位，光的能量是以光量子的能量為單位一份一份地變化的。其他的粒子情況也是類(lèi)似的，例如，在沒(méi)有被電離的原子中，繞核運(yùn)動(dòng)的電子的能量是“量子化”的，也就是說(shuō)電子的能量只能取特定的離散的值。只有這樣，原子才能穩(wěn)定存在，我們才能解釋原子輻射的光譜。不僅能量，對(duì)于原子中的電子，角動(dòng)量也不再是連續(xù)變化的。

量子物理學(xué)告訴我們，電子繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)也只能處在一些特定的運(yùn)動(dòng)模式上。在這些模式上，電子的角動(dòng)量分別具有特定的數(shù)值，介于這些模式之間的運(yùn)動(dòng)方式是極不穩(wěn)定的。即使電子暫時(shí)以其他的方式繞核運(yùn)動(dòng)，很快就必須回到特定運(yùn)動(dòng)模式上來(lái)。

實(shí)際上在量子物理學(xué)中，所有的物理量的值都可能必須不連續(xù)地、離散地變化。在上世紀(jì)初，物理學(xué)家馬克斯?普朗克最早猜測(cè)到微觀粒子的能量可能是不連續(xù)的。

出生于德國(guó)傳統(tǒng)保守家庭的普朗克從小受到良好的教育，雖然具有音樂(lè)天賦，十分迷戀音樂(lè)，但仍舊立志獻(xiàn)身于科學(xué)，研究物理。當(dāng)他去慕尼黑大學(xué)時(shí)，一位物理學(xué)教授曾勸說(shuō)他不要學(xué)習(xí)物理，因?yàn)椤斑@門(mén)科學(xué)中的一切都已經(jīng)被研究過(guò)了，只有一些不重要的空白需要填補(bǔ)”。教授的一席話正代表了當(dāng)時(shí)大多數(shù)物理學(xué)家的心態(tài)。

然而執(zhí)著的普朗克卻表示：“我并不期望發(fā)現(xiàn)新大陸，只希望能理解已經(jīng)存在的美麗的物理理論，或許能將其加深和發(fā)展那么一點(diǎn)點(diǎn)?！泵\(yùn)總是喜歡開(kāi)玩笑。本來(lái)并未期望在物理研究中“發(fā)現(xiàn)新大陸”的普朗克，卻在不經(jīng)意間成為了量子力學(xué)的創(chuàng)始人。

當(dāng)時(shí)，解釋熱力學(xué)中的輻射問(wèn)題，主要有瑞利-金斯定律和維恩位移定律，前者適用于低頻輻射，卻無(wú)法解釋高頻率下的測(cè)量結(jié)果；而維恩位移定律可以正確反映高頻率下的結(jié)果，但無(wú)法符合低頻率下的結(jié)果。

如何才能導(dǎo)出一個(gè)新的公式，使得高頻、低頻下都能符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢？普朗克使用了一種巧妙新穎的方法：運(yùn)用玻爾茲曼的統(tǒng)計(jì)物理，把光當(dāng)成一個(gè)一個(gè)的諧振子。在他的假設(shè)中，既然輻射的是一個(gè)一個(gè)的諧振子，也就是說(shuō)在黑體輻射時(shí)，能量就不是連續(xù)地，而是一份一份地發(fā)射出來(lái)的。

據(jù)此，普朗克導(dǎo)出了一個(gè)新公式，這個(gè)公式在頻率較小時(shí)自動(dòng)回到瑞利-金斯公式，在頻率較大時(shí)又自動(dòng)回到維恩公式。因此，新公式能在所有的頻率范圍與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合。

1900年12月14日，在柏林亥姆霍茲研究所的德國(guó)物理學(xué)會(huì)上，普朗克宣讀了關(guān)于這一結(jié)果的論文。而這一天也被物理學(xué)家們定為量子力學(xué)的誕生之日。

然而，這一發(fā)現(xiàn)并不是普朗克的初衷。作為一名傳統(tǒng)而保守的物理學(xué)家，他只是按照科學(xué)方法辦事，并未想要掀起一場(chǎng)革命，連他自己都不知道，自己已經(jīng)把量子這個(gè)“妖精”引進(jìn)了物理學(xué)。

普朗克有些后悔，認(rèn)為自己制造的這個(gè)量子“妖精”破壞了物理學(xué)的完美。他曾歷經(jīng)15年的時(shí)間，試圖尋求一種經(jīng)典物理方法來(lái)導(dǎo)出同樣的公式，解決黑體輻射問(wèn)題，以便挽回“局面”。

然而，他沒(méi)有成功。直到1905年，26歲的愛(ài)因斯坦利用光量子的假說(shuō)圓滿(mǎn)解釋了光電效應(yīng)；1913年，28歲的玻爾提出了量子化的原子結(jié)構(gòu)理論；1923年，31歲的德布羅意提出了德布羅意波；1925年，24歲的海森堡創(chuàng)立了矩陣力學(xué)；1926年，37歲的薛定諤建立了薛定諤方程……量子力學(xué)才逐漸羽翼豐滿(mǎn)，真正使人們看到了量子概念所閃現(xiàn)的耀眼光芒。

說(shuō)一說(shuō)“量子疊加”

量子有一個(gè)非常奇怪的特性――量子疊加。

什么是量子疊加？經(jīng)典事件里可以用某個(gè)物體的兩個(gè)狀態(tài)代表0或1，比如一只貓，或者是死，或者是活，但不能同時(shí)處于死和活的狀態(tài)中間。

但在量子世界，不僅有0和1的狀態(tài)，某些時(shí)候像原子、分子、光子可以同時(shí)處于0和1狀態(tài)相干的疊加。比如光子的偏振狀態(tài)，在真空中傳遞的時(shí)候，可以沿水平方向振動(dòng)，可以沿豎直方向振動(dòng)，也可以處于45°斜振動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象正是水平和豎直偏振兩個(gè)狀態(tài)的相干疊加。

這種所謂的量子相干疊加是量子世界與經(jīng)典世界的根本區(qū)別。

著名的“薛定諤貓”形象地描述了這個(gè)佯謬。在經(jīng)典世界里，貓要不然是活的，要不然是死的，然而一只量子的貓卻可以處在“死”和“活”的疊加狀態(tài)上。那么這只量子“薛定諤貓”到底是死的還是活的呢？

量子測(cè)量原理給出的答案是，如果你不去看這只貓，它既不是死的也不是活的！如果你去看這只貓，那么它也許是死的，也許是活的！

正因?yàn)橛辛孔盈B加狀態(tài)，才導(dǎo)致量子力學(xué)不確定原理，即如果事先不知道單個(gè)量子狀態(tài)，就不可能通過(guò)測(cè)量把狀態(tài)的信息完全讀??；不能讀取就不能復(fù)制。這是量子的兩個(gè)基本特性。

在量子疊加原理基礎(chǔ)之上，衍生出了量子的另一個(gè)奇妙特性，叫做“量子糾纏”。比方說(shuō)，甲、乙兩人分處異地，兩人同時(shí)玩一個(gè)游戲――擲骰子，甲在一地扔骰子，每次扔一下，1/6的概率隨機(jī)得到1到6結(jié)果中的某一個(gè)；同時(shí)，乙在另一地?cái)S骰子，盡管兩人每一次單邊結(jié)果都是隨機(jī)的，但每一次的結(jié)果卻是一模一樣的，就好像是雙胞胎心靈感應(yīng)一樣。這就是“量子糾纏”。

若兩個(gè)量子粒子處在特殊的狀態(tài)（俗稱(chēng)“糾纏態(tài)”）中，不管其空間分離得多遠(yuǎn)，當(dāng)對(duì)其中一個(gè)粒子施行操作或測(cè)量，遠(yuǎn)處的另一個(gè)粒子狀態(tài)會(huì)瞬時(shí)地發(fā)生相應(yīng)的改變，愛(ài)因斯坦稱(chēng)這個(gè)現(xiàn)象為“幽靈般的超距作用”。當(dāng)時(shí)，愛(ài)因斯坦認(rèn)為，怎么會(huì)允許兩個(gè)客體在遙遠(yuǎn)的兩地之間有這種詭異的互動(dòng)呢？據(jù)此，他質(zhì)疑量子理論的完備性。

1982年，法國(guó)物理學(xué)家Alain Aspect和他的小組證實(shí)了“量子糾纏”的超距作用確實(shí)存在。

但直到2015年，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)物理學(xué)家Ronald Hanson領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)被他們稱(chēng)之為“無(wú)漏洞貝爾測(cè)試”的實(shí)驗(yàn)，“幽靈般的超距作用”才得到比較嚴(yán)格的驗(yàn)證。

有了量子糾纏，量子隱形傳輸?shù)母拍畋愫糁觥?/p>

通俗來(lái)講，量子隱形傳輸是將甲地某一粒子的未知量子態(tài)，在乙地的另一粒子上還原出來(lái)。由于量子力學(xué)的不確定原理和量子態(tài)不可克隆原理，限制我們將原量子態(tài)的所有信息精確地全部提取出來(lái)。因此必須將原量子態(tài)的所有信息分為經(jīng)典信息和量子信息兩部分，它們分別由經(jīng)典通道和量子通道送到乙地。根據(jù)這些信息，在乙地構(gòu)造出原量子態(tài)的全貌。

1997年，在奧地利留學(xué)的中國(guó)青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實(shí)現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。這是國(guó)際首次在實(shí)驗(yàn)上成功地將一個(gè)量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。

量子也可以“接地氣”

多年來(lái)，科學(xué)家們努力運(yùn)用量子世界種種奇異的性質(zhì)開(kāi)拓出適用于經(jīng)典世界的新技術(shù)，將向來(lái)被公眾認(rèn)為高深莫測(cè)“詭異”的量子物理從云端落地到人世間，服務(wù)社會(huì)大眾。

其實(shí)，量子理論是一門(mén)非常實(shí)用的學(xué)科。

早在第二次世界大戰(zhàn)之前，它的原理就已經(jīng)被運(yùn)用于分析金屬和半導(dǎo)體的電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)。戰(zhàn)后，晶體管和激光器這兩個(gè)運(yùn)用量子理論原理且廣為人知的裝置，更是極大地推動(dòng)了信息革命的發(fā)展。

到本世紀(jì)初，在我們的周?chē)S處可見(jiàn)直接或間接運(yùn)用量子理論的技術(shù)和裝置。從常見(jiàn)的CD唱片機(jī)到龐大的現(xiàn)代光纖通信系統(tǒng)、從無(wú)水涂料到激光制動(dòng)車(chē)閘、從醫(yī)院的核磁共振成像儀到隧道掃描顯微鏡……量子技術(shù)已經(jīng)滲透到我們的生活中。

另外，計(jì)算能力的飛躍也是量子理論的重要應(yīng)用之一。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，每個(gè)比特都只有0和1這兩種狀態(tài)。但在量子計(jì)算中，每個(gè)比特可以處在0和1的疊加狀態(tài)，一旦操縱的量子數(shù)目增多，它就會(huì)以指數(shù)增長(zhǎng)的形式來(lái)提升運(yùn)算速度，有并行運(yùn)算的能力。

比如，利用萬(wàn)億次經(jīng)典計(jì)算機(jī)分解300位的大數(shù)需要15萬(wàn)年，利用萬(wàn)億次量子計(jì)算機(jī)，只需要1秒。同樣，在大數(shù)據(jù)和人工智能里，求解一個(gè)億億億變量的方程組，利用目前最快的億億次“天河二號(hào)”計(jì)算機(jī)大概需要100年左右，但是如果利用萬(wàn)億次的量子計(jì)算機(jī)，只需要0.01秒。

量子計(jì)算的應(yīng)用非常廣泛，不僅可以解決大規(guī)模的計(jì)算機(jī)難題，破解經(jīng)典密碼，進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)、金融分析、石油勘探，而且還能揭示新能源新材料、高溫超導(dǎo)、量子霍爾效應(yīng)等復(fù)雜的物理機(jī)制。不過(guò)，量子糾纏“分身術(shù)”的特性有一個(gè)更為直接的應(yīng)用，便是量子保密通信。

現(xiàn)在被認(rèn)為最安全的信息傳遞方式是光纖通訊。光纜能把所有的光能限制在光纖里，外面得不到能量，所以這個(gè)傳輸被認(rèn)為是安全的。但隨著科技發(fā)展，只需讓光纜泄露哪怕很少一部分能量，我們就能夠竊聽(tīng)光纜傳遞的信號(hào)。

這是因?yàn)榻?jīng)典通信的信號(hào)只有0和1，發(fā)生竊聽(tīng)時(shí)，這兩種信號(hào)不會(huì)被擾動(dòng)。比方說(shuō)，兩人打電話時(shí)，他人可通過(guò)竊聽(tīng)器從通信線路中的上千萬(wàn)個(gè)電子中分出一些電子，使其進(jìn)入另一根線路，從而實(shí)現(xiàn)竊聽(tīng)，而通話者無(wú)法察覺(jué)?！袄忡R門(mén)”等事件的曝光便是最好的例證。

而量子通信則完全不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，這是因?yàn)槠涿荑€具有不可復(fù)制性和絕對(duì)安全性。一旦有人竊取密鑰，整個(gè)通信信息就會(huì)“自毀”并告知使用者。比如，甲、乙二人要進(jìn)行安全通信，甲發(fā)出的光子信息狀態(tài)有水平、豎直、45°等，假設(shè)有人竊聽(tīng)，由于光子不可分割，首先竊聽(tīng)者根本無(wú)法分割出“半個(gè)光子”；其次，因?yàn)閱未螠y(cè)量測(cè)不準(zhǔn)、不可克隆的量子態(tài)特性，竊聽(tīng)者無(wú)法復(fù)制信息；倘若竊聽(tīng)者截獲光子，乙就收不到信息，也就不存在竊聽(tīng)。

第8篇：量子計(jì)算論文范文

科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)（到2020年）：

? 自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的能力顯著增強(qiáng)，為全面建設(shè)小康社會(huì)提供強(qiáng)有力的支撐。

? 基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)，取得一批在世界具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列，為在本世紀(jì)中葉成為世界科技強(qiáng)國(guó)奠定基礎(chǔ)。

科技工作的指導(dǎo)方針：

? 自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來(lái)。

關(guān)鍵數(shù)字（到2020年）：

? 全社會(huì)研究開(kāi)發(fā)投入占GDP比重提高到 2.5%以上

? 科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到 60%以上

? 對(duì)外技術(shù)依存度降低到 30%以下

? 本國(guó)人發(fā)明專(zhuān)利年度授權(quán)量 進(jìn)入世界前5位

? 國(guó)際科學(xué)論文被引用數(shù) 進(jìn)入世界前5位

關(guān)鍵數(shù)字：15

綱要涉及的時(shí)間段，從2006年到2020年

解讀：科技部研究中心創(chuàng)業(yè)投資研究所所長(zhǎng) 房漢廷

這個(gè)時(shí)間段是從“十一五”規(guī)劃的開(kāi)始到“十三五”規(guī)劃的結(jié)束。其一，未來(lái)15年，人均GDP處于1000~3000美元區(qū)間，是社會(huì)各種矛盾的多發(fā)期、凸顯期，同時(shí)也是機(jī)遇期。如果順利通過(guò)這個(gè)時(shí)期，我國(guó)就能順利成為中等發(fā)達(dá)國(guó)家；如果不順利，就可能呈現(xiàn)出拉丁美洲國(guó)家的形態(tài)。其二，十六大報(bào)告中提到，到2020年實(shí)現(xiàn)人均GDP翻兩番，實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，能為全面建設(shè)小康社會(huì)提供強(qiáng)有力的支撐。其三，中國(guó)有望在2020年實(shí)現(xiàn)和平崛起。我國(guó)傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式已經(jīng)走到盡頭，環(huán)境、資源等方面的壓力，人民對(duì)幸福生活的追求，這些都要求我們轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。要解決未來(lái)的可持續(xù)性發(fā)展問(wèn)題，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式必須實(shí)現(xiàn)從要素驅(qū)動(dòng)到技術(shù)/創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵數(shù)字：2.5％

綱要提到，“到2020年，全社會(huì)研究開(kāi)發(fā)投入占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重提高到2．5％以上?！?/p>

解讀：科技部研究中心創(chuàng)業(yè)投資研究所所長(zhǎng) 房漢廷

研究開(kāi)發(fā)投入是一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略投資，具有超前性。從國(guó)際上來(lái)看，按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律，一個(gè)創(chuàng)新型國(guó)家的研究開(kāi)發(fā)投入增長(zhǎng)速度高于國(guó)民生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)速度。另外，當(dāng)一個(gè)國(guó)家的全社會(huì)研究開(kāi)發(fā)投入占國(guó)民生產(chǎn)總值的比重達(dá)到2%時(shí)，這個(gè)國(guó)家才具備基本的創(chuàng)新能力。2%是個(gè)臨界點(diǎn)。芬蘭的這個(gè)比重是3.5%，韓國(guó)是3%。低于2%，則這個(gè)國(guó)家基本處于老系統(tǒng)的維持狀態(tài)，基本不具備創(chuàng)新能力。

在我國(guó)，這個(gè)比重目前是1.23%，有望在2006年實(shí)現(xiàn)一個(gè)跳躍式增長(zhǎng)，然后進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)的狀態(tài)。2020年時(shí)，中國(guó)的資源將更緊張，對(duì)創(chuàng)新的要求也會(huì)更高。如果預(yù)期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，中國(guó)將在2020年年基本成為創(chuàng)新型國(guó)家。2.5%是一個(gè)并不難實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。我們看到，南方的很多民營(yíng)企業(yè)已經(jīng)在主動(dòng)地加大企業(yè)的研發(fā)投入。

關(guān)鍵數(shù)字：60％

綱要提到，到2020年，“力爭(zhēng)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)到60％以上”。

解讀：科學(xué)技術(shù)部部長(zhǎng) 徐冠華

我們現(xiàn)在要建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，要自主創(chuàng)新，是由我們?nèi)娼ㄔO(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)所決定的。我們現(xiàn)在提出來(lái)到2020年要全面建設(shè)成小康社會(huì)，意味著從改革開(kāi)放開(kāi)始到2020年的40年里，中國(guó)的GDP平均增長(zhǎng)率都要超過(guò)7%。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率有兩個(gè)很重要的決定性因素，一個(gè)是科技進(jìn)步的貢獻(xiàn)率，還有一個(gè)是投資率。我們現(xiàn)在如果要達(dá)到全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)，就意味著從現(xiàn)在起，如果保持目前的科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率，也就是39%左右的水平，我們的投資率必須有大幅度的增加，至少要達(dá)到52%的高水平，而這幾乎是完全不可能做到的。即使我們的投資率保持在目前40%的水平，都已經(jīng)算是很高的了。那么，我們只有把科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率從目前的40%左右提高到60%，才能夠達(dá)到2020年的發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵數(shù)字：30％

綱要提到，到2020年，“對(duì)外技術(shù)依存度降低到30％以下”。

解讀：科學(xué)技術(shù)部高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化司司長(zhǎng) 廖小罕

科技競(jìng)爭(zhēng)力排在我國(guó)前面的國(guó)家，他們的一個(gè)特點(diǎn)就是科技上的對(duì)外依存度都在30%以下，而我們國(guó)家目前的對(duì)外依存度是60%左右。

60%數(shù)字背后顯現(xiàn)出的是我國(guó)科技自主創(chuàng)新的不足，這樣的后果便是我國(guó)在經(jīng)濟(jì)上、國(guó)家安全上、國(guó)際貿(mào)易上都要受制于那些科技實(shí)力高于我們的國(guó)家。所以，我國(guó)首先要自主創(chuàng)新戰(zhàn)略，力爭(zhēng)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中掌握自動(dòng)權(quán)。自主創(chuàng)新也分為原始性創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收后創(chuàng)新三種不同的方式，而不是一定要完全從頭開(kāi)始研究。我們應(yīng)該在全球范圍內(nèi)主動(dòng)利用科技資源，形成國(guó)際化研發(fā)體系，提升國(guó)際科技合作的層次和規(guī)模。只有對(duì)外依存度數(shù)值降低，我們才可以掌握核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈上重要環(huán)節(jié)的制控權(quán)，并最終落實(shí)到推動(dòng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力上。

關(guān)鍵數(shù)字： 5

綱要指出，到2020年，本國(guó)人發(fā)明專(zhuān)利年度授權(quán)量進(jìn)入世界前5位。

解讀：

創(chuàng)新產(chǎn)出高是創(chuàng)新型國(guó)家的基本特征之一。世界公認(rèn)的20個(gè)創(chuàng)新型國(guó)家擁有的發(fā)明專(zhuān)利總數(shù)占到全世界的99%。和一些具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的國(guó)家相比，中國(guó)雖然已具備一些基本條件，但離創(chuàng)新型國(guó)家還有一定距離。據(jù)了解，2005年國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局一共受理了17.3萬(wàn)項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)，其中本國(guó)人的申請(qǐng)達(dá)到53%左右。單就信息產(chǎn)業(yè)而言，本國(guó)人的專(zhuān)利授權(quán)量占總量的22%～30%。過(guò)去的三、四年是信息產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)猛增的一個(gè)階段。

國(guó)務(wù)委員陳至立曾經(jīng)在中國(guó)科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)上指出，我們要抓住信息技術(shù)更新?lián)Q代和新材料技術(shù)迅猛發(fā)展的難得機(jī)遇，掌握裝備制造業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。充分表達(dá)了對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)注。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，隨著時(shí)間發(fā)展，達(dá)到本國(guó)人專(zhuān)利授權(quán)量世界第五的目標(biāo)是很有希望的，情況理想的話還可能達(dá)到第三或第四。到2020年，我國(guó)將成為創(chuàng)新型國(guó)家，成為世界最重要的知識(shí)和技術(shù)產(chǎn)出國(guó)之一。

關(guān)鍵數(shù)字：5

綱要指出，到2020年，國(guó)際科學(xué)論文被引用數(shù)進(jìn)入世界前5位

解讀：中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所副所長(zhǎng) 趙新力

目前，我國(guó)國(guó)際科技論文數(shù)量連續(xù)3年保持世界第5位，但論文的被引用數(shù)在世界排名剛剛從第18位上升到第14位。論文是展示科研成果的最快捷方式，也是國(guó)際上了解同行進(jìn)展的主要渠道?！氨灰脭?shù)”則是最直接、最簡(jiǎn)潔地體現(xiàn)國(guó)際學(xué)術(shù)界認(rèn)可程度的指標(biāo)。

十五期間，我國(guó)在國(guó)際上能夠被檢索收錄的論文總篇數(shù)（包括EI、SCI、STP、ISTP等）在整體上不斷向前推移。目前在科技論文發(fā)展的道路上，主要的問(wèn)題是受語(yǔ)言的限制。學(xué)術(shù)界應(yīng)該共同創(chuàng)造更好的英文發(fā)展環(huán)境，培養(yǎng)國(guó)際上認(rèn)可的精品期刊，在國(guó)內(nèi)更多地舉辦國(guó)際性學(xué)術(shù)會(huì)議，提高科研人員用英文發(fā)表文章的能力和驅(qū)動(dòng)力。

說(shuō)這個(gè)目標(biāo)沒(méi)有挑戰(zhàn)是不對(duì)的，但是按照目前我國(guó)科技人員的努力程度、國(guó)家對(duì)科學(xué)技術(shù)的支持程度和目前工作的加速度，我們對(duì)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)還是充滿(mǎn)信心的。

信息產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)、先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，其在中國(guó)未來(lái)15年的科技發(fā)展中將扮演怎樣的重要角色？透過(guò)綱要的總體部署中的關(guān)鍵數(shù)字，我們看到信息產(chǎn)業(yè)的重要作用和位置凸顯出來(lái)：

重要性1：

11個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域中，信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為其中之一

重點(diǎn)領(lǐng)域的含義：是指在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)防安全中重點(diǎn)發(fā)展、亟待科技提供支撐的產(chǎn)業(yè)和行業(yè)。

重要性2：

68項(xiàng)優(yōu)先主題中有7項(xiàng)屬于信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)

優(yōu)先主題含義：是指在重點(diǎn)領(lǐng)域中急需發(fā)展、任務(wù)明確、技術(shù)基礎(chǔ)較好、近期能夠突破的技術(shù)群。

確定優(yōu)先主題的原則：一是有利于突破瓶頸制約，提高經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展能力；二是有利于掌握關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)，提高產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力；三是有利于解決重大公益性科技問(wèn)題，提高公共服務(wù)能力；四是有利于發(fā)展軍民兩用技術(shù)，提高國(guó)家安全保障能力。

信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)領(lǐng)域的7個(gè)優(yōu)先主題：

1. 現(xiàn)代服務(wù)業(yè)信息支撐技術(shù)及大型應(yīng)用軟件；

2. 下一代網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)與服務(wù)；

3. 高效能可信計(jì)算機(jī)；

4. 傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理；

5. 數(shù)字媒體內(nèi)容平臺(tái)；

6. 高清晰度大屏幕平板顯示；

7. 面向核心應(yīng)用的信息安全。

圖1 信息產(chǎn)業(yè)在優(yōu)先主題中的比重

重要性3：

16個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)中，4個(gè)與信息產(chǎn)業(yè)直接相關(guān)

重大專(zhuān)項(xiàng)含義：是為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家目標(biāo)，通過(guò)核心技術(shù)突破和資源集成，在一定時(shí)限內(nèi)完成的重大戰(zhàn)略產(chǎn)品、關(guān)鍵共性技術(shù)和重大工程，是我國(guó)科技發(fā)展的重中之重。

與信息產(chǎn)業(yè)直接相關(guān)的4個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)：

1. 核心電子器件；

2. 高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件；

3. 極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝；

4. 新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信。

圖2 信息產(chǎn)業(yè)在重大專(zhuān)項(xiàng)中的比重

重要性4：

27項(xiàng)前沿技術(shù)中，有3項(xiàng)屬于信息技術(shù)

前沿技術(shù)的含義：是指高技術(shù)領(lǐng)域中具有前瞻性、先導(dǎo)性和探索性的重大技術(shù)，是未來(lái)高技術(shù)更新?lián)Q代和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是國(guó)家高技術(shù)創(chuàng)新能力的綜合體現(xiàn)。

信息技術(shù)領(lǐng)域的前沿技術(shù)：

1． 智能感知技術(shù)

重點(diǎn)研究基于生物特征、以自然語(yǔ)言和動(dòng)態(tài)圖像的理解為基礎(chǔ)的“以人為中心”的智能信息處理和控制技術(shù)，中文信息處理；研究生物特征識(shí)別、智能交通等相關(guān)領(lǐng)域的系統(tǒng)技術(shù)。

2． 自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

重點(diǎn)研究自組織移動(dòng)網(wǎng)、自組織計(jì)算網(wǎng)、自組織存儲(chǔ)網(wǎng)、自組織傳感器網(wǎng)等技術(shù)，低成本的實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)、多傳感信息融合技術(shù)、個(gè)性化人機(jī)交互界面技術(shù)，以及高柔性免受攻擊的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的信息安全系統(tǒng)；研究自組織智能系統(tǒng)和個(gè)人智能系統(tǒng)。

3． 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

重點(diǎn)研究電子學(xué)、心理學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)分布系統(tǒng)和多媒體技術(shù)等多學(xué)科融合的技術(shù)，研究醫(yī)學(xué)、娛樂(lè)、藝術(shù)與教育、軍事及工業(yè)制造管理等多個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)。

圖3 信息技術(shù)在前沿技術(shù)中的比重

重要性5：

4個(gè)重大科學(xué)研究計(jì)劃中，其中之一與信息產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)

重大科學(xué)研究計(jì)劃的含義：根據(jù)世界科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)重大戰(zhàn)略需求，選擇能引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展，對(duì)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展有很強(qiáng)帶動(dòng)作用，可促進(jìn)我國(guó)持續(xù)創(chuàng)新能力迅速提高，同時(shí)具有優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究方向，這些方向的突破，可顯著提升我國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，大力促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)跨越。

4個(gè)重大科學(xué)研究計(jì)劃：其中的量子調(diào)控研究與信息產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)

1． 蛋白質(zhì)研究

2． 量子調(diào)控研究：以微電子為基礎(chǔ)的信息技術(shù)將達(dá)到物理極限，對(duì)信息科技發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，人類(lèi)必須尋求新出路，而以量子效應(yīng)為基礎(chǔ)的新的信息手段初露端倪，并正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。量子調(diào)控就是探索新的量子現(xiàn)象，發(fā)展量子信息學(xué)、關(guān)聯(lián)電子學(xué)、量子通信、受限小量子體系及人工帶隙系統(tǒng)，構(gòu)建未來(lái)信息技術(shù)理論基礎(chǔ)，具有明顯的前瞻性，有可能在20～30年后對(duì)人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。

3． 納米研究

4． 發(fā)育與生殖研究

圖4 信息產(chǎn)業(yè)在重大科學(xué)研究機(jī)會(huì)中的比重

網(wǎng)友評(píng)論

網(wǎng)友一：首先我要說(shuō)，我本人也是干機(jī)械的，看了這個(gè)帖我快要流淚了，看著工廠中一個(gè)個(gè)外國(guó)名牌我心痛啊。每當(dāng)我看到外國(guó)車(chē)時(shí)，我的心里是愧疚，對(duì)不起大家的感覺(jué)，因?yàn)槲沂歉阒圃斓?，可我知道咱們祖?guó)連汽車(chē)外殼的曲面精加工都困難，更甭提發(fā)動(dòng)機(jī)了。快點(diǎn)懂事吧，醒醒吧，別再沉迷于GDP又增長(zhǎng)了，你看看咱們制造的產(chǎn)品的質(zhì)量，心痛??！

網(wǎng)友二：愿望是好的，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)靠的是人才和管理技術(shù)，的方式已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)了。

網(wǎng)友三：請(qǐng)創(chuàng)造一個(gè)以創(chuàng)新為榮、抄襲盜版為恥的文化，一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)新、保護(hù)創(chuàng)新者權(quán)益的制度，一個(gè)公平透明的核查機(jī)制。

網(wǎng)友四：這是提高全民素質(zhì)和綜合國(guó)力的最佳手段！擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施投資拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代已過(guò)去，要為15年后勞動(dòng)力資源下降提前做準(zhǔn)備。

網(wǎng)友五：好！不過(guò)要有稅收政策的支持，要讓創(chuàng)新的企業(yè)有錢(qián)賺。

網(wǎng)友六：切不可花拳秀腿哦，要以實(shí)際為主，現(xiàn)在的大學(xué)生工程師數(shù)量那么多，可真正能派上用場(chǎng)的卻寥寥無(wú)幾，先思考一下這個(gè)問(wèn)題再說(shuō)吧，中國(guó)人什么時(shí)候能打破靠關(guān)系成功，就有希望了。

網(wǎng)友七：觀念很好，但應(yīng)當(dāng)出臺(tái)好的政策避免高級(jí)人才的外流，科技創(chuàng)新需要更多的人才。

網(wǎng)友八：方向是不錯(cuò)，但怎么執(zhí)行是問(wèn)題，而且如何加強(qiáng)保密，保證成果不被他人竊取更成問(wèn)題，國(guó)人的保密意識(shí)和措施一直都不怎么樣。

網(wǎng)友九：良好的制度比大力倡導(dǎo)更起作用，現(xiàn)在內(nèi)外資不公平的待遇是一個(gè)方面，我想肯定還有其它對(duì)國(guó)民創(chuàng)造力的限制，我們當(dāng)前要做的是去掉那些不公平的制度，否則無(wú)論如何倡導(dǎo)也白搭！

網(wǎng)友十：目標(biāo)誠(chéng)可貴，實(shí)干價(jià)更高；若要得實(shí)現(xiàn)，兩者須配合！

第9篇：量子計(jì)算論文范文

廣州醫(yī)科大學(xué)和中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院聯(lián)合共建了呼吸疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研制出攜帶熒光素酶的重組流感病毒IAV—luc。利用此“熒光流感病毒”病毒感染小鼠后，通過(guò)一個(gè)特殊的成像儀就可以觀測(cè)到病毒感染的區(qū)域發(fā)出熒光。研究人員可以在活的動(dòng)物，例如小鼠通過(guò)檢測(cè)肺部發(fā)光而實(shí)時(shí)得知病毒感染的情況，從而可以對(duì)同一動(dòng)物體內(nèi)的病毒感染進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀、靈敏度高等特點(diǎn)。（吳月輝）

宇宙最冷之地：回力棒星云的絕度零度

宇宙中最冷的地方-回力棒星云，僅比絕對(duì)零度高1度。宇宙中最冷的“回力棒星云”的溫度只有1開(kāi)氏度（約零下272攝氏度），是“宇宙中已知的最冷天體”?！盎亓Π粜窃啤蔽挥诎肴笋R星座，距離地球約5000光年。

智利天文學(xué)家表示，宇宙中最冷的地方是“回力棒星云”，那里的溫度僅比絕對(duì)零度高1度。在絕對(duì)零度條件下，所有的原子都會(huì)凍結(jié)?！盎亓Π粜窃啤蔽挥诎肴笋R星座，距離地球約5000光年。他們說(shuō)，“回力棒星云”的溫度只有1開(kāi)氏度（約零下272攝氏度），是“宇宙中已知的最冷天體”。“回力棒星云”是一個(gè)相對(duì)年輕的行星狀星云，它正迅速膨脹，并在這個(gè)過(guò)程中耗盡能量，產(chǎn)生冷卻效果，從而使自身溫度保持在比周?chē)鷾囟冗€低的水平。捕捉到“回力棒星云”芳容的“阿爾馬”設(shè)在阿塔卡馬沙漠中海拔5000米的高原上，那里幾乎沒(méi)有任何濕氣或植被，能對(duì)天空一覽無(wú)余。

微型黑洞：如果“膜宇宙”的理論是正確的，那么我們的太陽(yáng)系可能遍布著上千個(gè)迷你黑洞，每一個(gè)大小都在原子核大小，它們和那些大黑洞不一樣，是宇宙大爆炸的遺留物，對(duì)時(shí)空的影響也不同，可能和第五維有著密切的關(guān)系。（申安）

部分坍塌的量子比特

可通過(guò)“自旋回聲”恢復(fù)狀態(tài)

在同一時(shí)間處于兩種不同狀態(tài)是量子比特的一個(gè)顯著特點(diǎn)，測(cè)量量子比特會(huì)導(dǎo)致這種疊加態(tài)崩潰，使其塌縮成一個(gè)單一態(tài)。這個(gè)測(cè)量過(guò)程以及由此造成的量子比特坍塌似乎是不可逆轉(zhuǎn)的。但據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月12日（北京時(shí)間）報(bào)道，牛津大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在《物理評(píng)論快報(bào)》上稱(chēng)，他們的實(shí)驗(yàn)證明，有一種方法可以原則上完美地恢復(fù)部分坍塌的單個(gè)量子比特的狀態(tài)。該成果可用于量子系統(tǒng)中的質(zhì)量控制。

開(kāi)展這項(xiàng)研究的牛津大學(xué)物理學(xué)家J.A.謝爾曼等人解釋說(shuō)，對(duì)一個(gè)量子比特進(jìn)行測(cè)量，如果導(dǎo)致其完全崩潰，該量子比特就可以塌縮至一個(gè)確定的狀態(tài)；而如果只是局部崩潰，可以理解為只是“窺看”了量子比特一眼，因?yàn)檫@不過(guò)是在驗(yàn)證量子比特沒(méi)有衰變。但問(wèn)題在于，這種單純的窺看行為往往也會(huì)改變量子比特的狀態(tài)。因此，找到恢復(fù)的方法能夠從根本上扭轉(zhuǎn)窺看對(duì)量子比特的影響，從而使窺看變成一種非破壞性的量子質(zhì)量控制技術(shù)。

可以用“薛定諤的貓”來(lái)想像一下這個(gè)局部坍塌的概念?！凹僭O(shè)貓可以處于三種狀態(tài)：快樂(lè)、悲傷或者死了，”謝爾曼說(shuō)，“那么，這種方法只是檢測(cè)貓究竟是死了還是沒(méi)有，而無(wú)需了解貓是快樂(lè)還是悲傷。而快樂(lè)和悲傷混雜的量子狀態(tài)在核實(shí)了貓還活著之后是可以得到積極地恢復(fù)的?！?/p>

物理學(xué)家們說(shuō)，這種恢復(fù)量子比特的方法可以歸納為一個(gè)概念——自旋回聲。自旋回聲可以理解為一種讓自旋“解開(kāi)”的技術(shù)，該方法于2002年提出，2008年首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。他們對(duì)這種方法的準(zhǔn)確性加以改進(jìn)，使其失真度降低了一個(gè)量級(jí)，從而能夠大幅恢復(fù)已經(jīng)嚴(yán)重坍塌的量子比特的狀態(tài)。比如，即使衰變的可能性高達(dá)80%，量子比特的信息內(nèi)容也能被保存下來(lái)，且準(zhǔn)確性超過(guò)98%。

但這種恢復(fù)方法并非完美無(wú)缺。量子比特的狀態(tài)能否恢復(fù)，取決于它坍塌的程度，正如死貓無(wú)力回生一樣，完全崩潰的量子比特恢復(fù)的可能性為零。盡管如此，該方法對(duì)于克服量子退相干仍非常有用，而退相干是發(fā)展量子系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

“量子相干性是量子系統(tǒng)最大的弱點(diǎn)，因?yàn)樗械牧孔酉到y(tǒng)都會(huì)受到嘈雜環(huán)境和自發(fā)衰變的極大影響?！敝x爾曼說(shuō)，“要更完善地利用量子信息，就需要方法來(lái)檢測(cè)和糾正這些隨機(jī)誤差。我們所描述的‘可逆窺看’方法是普遍適用的，并且在一個(gè)量子比特比其他的衰變更快（或?qū)υ胍舾舾校┑那闆r下最有用。對(duì)于光子量子比特，‘可逆窺看’可以通過(guò)雙折射光學(xué)系統(tǒng)和偏光器來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于超導(dǎo)體量子比特，‘可逆窺看’可以利用微波脈沖來(lái)操作。而對(duì)于像我們實(shí)驗(yàn)中的原子量子比特，我們采用的是光脈沖和射頻脈沖。‘可逆窺看’可能是促使這些量子計(jì)算架構(gòu)從實(shí)驗(yàn)室走向真正廣泛部署的有用設(shè)備的幾種技術(shù)之一?！保惖ぃ?/p>

最新研究稱(chēng)銀河系中類(lèi)地宜居行星普遍存在

據(jù)美國(guó)國(guó)家地理網(wǎng)站報(bào)道，一項(xiàng)最新研究指出，可能每5顆類(lèi)太陽(yáng)恒星的周?chē)碗[藏著一顆在宜居帶范圍內(nèi)運(yùn)行的地球大小的系外行星。有關(guān)這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的于本周出版的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上，這一研究工作是在美國(guó)宇航局已經(jīng)失效的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡遺留數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析基礎(chǔ)上得到的。

天文學(xué)家認(rèn)為在所有和太陽(yáng)相似的恒星中大約有22%可能擁有圍繞其運(yùn)行的小質(zhì)量巖石行星，并且恰好位于宜居帶范圍內(nèi)。在這一范圍內(nèi)運(yùn)行的行星將會(huì)接收到與地球相似水平的光照。這項(xiàng)研究的第一作者，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的天文學(xué)家杰夫·馬西（Geoffrey Marcy）表示：“我們的研究結(jié)果顯示大小與地球相仿的小型行星是普遍存在的?！?/p>

這一結(jié)果意味著，距離地球最近的與地球大小相似的系外行星可能就在大約12光年之外，這是一個(gè)非常近的距離。

馬西在一份電子郵件中寫(xiě)道：“天文學(xué)家知道在我們太陽(yáng)系周?chē)嚯x最近的數(shù)千顆恒星的精確位置。而現(xiàn)在我們又了解到，大約每5顆類(lèi)太陽(yáng)恒星中就有一顆，其周?chē)囊司訋Х秶鷥?nèi)擁有至少一顆與地球大小相仿的巖石行星?！?/p>

他介紹說(shuō)：“你可以想象從太陽(yáng)系出發(fā)向外飛行，并在距離我們最近的一顆類(lèi)太陽(yáng)恒星附近停留，然后飛往下一顆，然后再下一顆，這樣不斷繼續(xù)。當(dāng)我們抵達(dá)第五站時(shí)，你已經(jīng)越過(guò)了5顆與太陽(yáng)相似的恒星了。平均來(lái)說(shuō)，1/5的類(lèi)太陽(yáng)恒星在其周?chē)司訋е芯蜁?huì)存在一顆與地球大小相仿的巖石行星，并且這顆行星上的溫度適中。”