對量子計算機(jī)的認(rèn)識精選(九篇)

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第1篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

1.架構(gòu)方面：計算機(jī)正想著網(wǎng)格化的方向發(fā)展。網(wǎng)格計算的特點在于能夠都部分資源進(jìn)行良好的集成以及協(xié)同，在更高的層次上對信息進(jìn)行了運(yùn)用，對于當(dāng)前存在的信息孤島問題也能夠加以解決。

2.環(huán)?；河嬎銠C(jī)性能的提高也將產(chǎn)生更多的能耗，無論是生產(chǎn)還是生活中，大量的使用計算機(jī)必定會損耗更多的電量。為了解決這個問題，在不久的將來計算機(jī)技術(shù)將會向環(huán)保型發(fā)展，通過提高計算機(jī)的效率減少能耗。例如，使用量子技術(shù)和光子技術(shù)代替原來的硅架構(gòu)。

3.軟件生產(chǎn)構(gòu)件化：計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域是十分廣泛的，為了適計算機(jī)硬件的發(fā)展解決供需矛盾，計算機(jī)軟件生產(chǎn)也要實現(xiàn)構(gòu)件化。目前，對軟件生產(chǎn)的重點是其可生產(chǎn)性和并行處理，在軟件開發(fā)的問題上也將會以更高的水平對其進(jìn)行解決。

4.智能化：在今后，計算機(jī)技術(shù)將會有更多的新技術(shù)出現(xiàn)。例如，第五代計算機(jī)技術(shù)，這種技術(shù)具備聯(lián)想、判斷和學(xué)習(xí)等智能化的功能。能夠使得人從枯燥的信息處理中走出來，使得人們的學(xué)習(xí)和生活得到變革，人類的生活空間也將得到拓展。

二、計算機(jī)種類發(fā)展趨勢

在計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，新型計算機(jī)也將層出不窮，而且是愈加的完善和高性能化。

1.量子計算機(jī)：量子計算機(jī)是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算的新型計算機(jī)。量子計算機(jī)的優(yōu)勢在于其能夠?qū)α孔有畔⑦M(jìn)行計算和處理，當(dāng)計算機(jī)運(yùn)行量子算法時我們可以稱之為量子計算機(jī)。計算機(jī)領(lǐng)域中使用量子技術(shù)是一項新的研究，而量子計算機(jī)與當(dāng)前的計算機(jī)相比較而言，其存儲空間是巨大的，而且在進(jìn)行計算時其速度也是當(dāng)前計算機(jī)無法比擬的。對于量子計算機(jī)的應(yīng)用，初步預(yù)測在2030年能夠?qū)崿F(xiàn)，以當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的速度和趨勢來看，實現(xiàn)量子計算機(jī)的使用的時代將很快到來。

2.分子計算機(jī)：分子生物計算機(jī)是指通過分子來處理信息的計算機(jī)。這種計算機(jī)主要是通過分子晶體運(yùn)行的，其優(yōu)勢在于實現(xiàn)了高效的組織排列，而且體積小，速度快，存儲時間長等。在不久的將來，當(dāng)分子技術(shù)在不斷的發(fā)展的時候分子計算機(jī)的出現(xiàn)也指日可待。

3.生物計算機(jī)：所謂生物計算機(jī)就是指通過生物芯片集成晶體管而制成的計算機(jī)。生物計算機(jī)的優(yōu)勢在于，耗能低，運(yùn)算的速度很快且其存儲空間巨大。不過，這種計算機(jī)也存在一定的缺陷，譬如從生物計算機(jī)中提取信息比較困難，因而生物計算機(jī)要得到發(fā)展以目前的計算機(jī)技術(shù)條件還無法得到廣泛的應(yīng)用。不過在未來計算機(jī)發(fā)展下，其缺陷會得到解決，其前景也將會是良好的。

4.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)：該計算機(jī)是通過模仿人的大腦神經(jīng)脈絡(luò)制成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)加以運(yùn)行的新型計算機(jī)。和人腦運(yùn)行的速度相比，電腦功能是無法達(dá)到的，在這個基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)被視為巨大的機(jī)器，其要處理很多繁雜的信息。因而，在此過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)可以在判斷和處理信息時得出結(jié)果。其內(nèi)部的信息組要是在神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)中被存儲，而一旦神經(jīng)元結(jié)點出現(xiàn)問題，該計算機(jī)還能夠?qū)υ瓉泶鎯Φ男畔⑦M(jìn)行備份，確保這些信息不丟失。

三、計算機(jī)技術(shù)未來發(fā)展的建議

1.做好技術(shù)革新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使人們對計算機(jī)技術(shù)改進(jìn)有了更高的關(guān)注。在計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的過程當(dāng)中，為了更好地推進(jìn)其發(fā)展就會做好創(chuàng)建計算機(jī)技術(shù)的相關(guān)措施，對在其發(fā)展中有可能面臨的問題做出相應(yīng)的處理。而要做好這點首先要對其進(jìn)行全面的認(rèn)識，對計算機(jī)技術(shù)的實施形成系統(tǒng)的了解，在開發(fā)新技術(shù)時也要遵循自然以及經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，體現(xiàn)其科學(xué)性和實效性等等。兼顧這些在計算機(jī)技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展中才能更加的完善，為人所用。

2.增強(qiáng)計算機(jī)研發(fā)人員的培訓(xùn)實現(xiàn)計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵在于有一批具備高素質(zhì)和高技能的技術(shù)研發(fā)人員，要想計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展能夠得到保障就要依賴于這些研發(fā)人員在掌握技術(shù)要領(lǐng)和工作規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。同時，提高研發(fā)人員的責(zé)任意識和創(chuàng)新意識，擁有責(zé)任意識的員工能夠確保計算機(jī)技術(shù)發(fā)展得到重視，而創(chuàng)新意識則是推動計算機(jī)技術(shù)革新的動力。在生產(chǎn)和生活中計算機(jī)技術(shù)發(fā)揮了很大的作用，要使得生活水平得到進(jìn)一步的提高，就要能夠確保計算機(jī)技術(shù)更為完善和順利的發(fā)展。

3.加強(qiáng)對計算機(jī)技術(shù)研究的鼓勵我國的計算機(jī)技術(shù)研發(fā)工作同發(fā)達(dá)國家相比還存有差距。為了促進(jìn)計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國應(yīng)該加大對計算機(jī)技術(shù)研發(fā)的保護(hù)，鼓勵相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，并對有突出貢獻(xiàn)者提供獎勵。

第2篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

未來的計算機(jī)技術(shù)將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發(fā)展。盡管受到物理極限的約束，采用硅芯片的計算機(jī)的核心部件CPU的性能還會持續(xù)增長。作為Moore定律驅(qū)動下成功企業(yè)的典范Inter預(yù)計2001年推出1億個晶體管的微處理器，并預(yù)計在2010年推出集成10億個晶體管的微處理器，其性能為10萬MIPS（1000億條指令／秒）。而每秒100萬億次的超級計算機(jī)將出現(xiàn)在本世紀(jì)初出現(xiàn)。超高速計算機(jī)將采用平行處理技術(shù)，使計算機(jī)系統(tǒng)同時執(zhí)行多條指令或同時對多個數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這是改進(jìn)計算機(jī)結(jié)構(gòu)、提高計算機(jī)運(yùn)行速度的關(guān)鍵技術(shù)。

同時計算機(jī)將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段（如語音輸入、手寫輸入）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。

傳統(tǒng)的磁存儲、光盤存儲容量繼續(xù)攀升，新的海量存儲技術(shù)趨于成熟，新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達(dá)10TB（以一本書30萬字計，它可存儲約1500萬本書）。信息的永久存儲也將成為現(xiàn)實，千年存儲器正在研制中，這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是，今日的大量文獻(xiàn)可以原汁原味保存、并流芳百世。

新型計算機(jī)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)

硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時也意味著硅技術(shù)越來越近其物理極限，為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計算機(jī)，計算機(jī)從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計算機(jī)、光子計算機(jī)、生物計算機(jī)、納米計算機(jī)等將會在21世紀(jì)走進(jìn)我們的生活，遍布各個領(lǐng)域。

量子計算機(jī)

量子計算機(jī)是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進(jìn)行運(yùn)算。

量子計算機(jī)中數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng)，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲位，量子計算機(jī)的存儲量比通常計算機(jī)大許多。同時量子計算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎?，其運(yùn)算速度可能比目前個人計算機(jī)的PentiumⅢ晶片快10億倍。目前正在開發(fā)中的量子計算機(jī)有3種類型：核磁共振(NMR)量子計算機(jī)、硅基半導(dǎo)體量子計算機(jī)、離子阱量子計算機(jī)。預(yù)計2030年將普及量子計算機(jī)。

光子計算機(jī)

光子計算機(jī)即全光數(shù)字計算機(jī)，以光子代替電子，光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替計算機(jī)中的電子硬件，光運(yùn)算代替電運(yùn)算。

與電子計算機(jī)相比，光計算機(jī)的“無導(dǎo)線計算機(jī)”信息傳遞平行通道密度極大。一枚直徑5分硬幣大小的棱鏡，它的通過能力超過全世界現(xiàn)有電話電纜的許多倍。光的并行、高速，天然地決定了光計算機(jī)的并行處理能力很強(qiáng)，具有超高速運(yùn)算速度。超高速電子計算機(jī)只能在低溫下工作，而光計算機(jī)在室溫下即可開展工作。光計算機(jī)還具有與人腦相似的容錯性。系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯時，并不影響最終的計算結(jié)果。

目前，世界上第一臺光計算機(jī)已由歐共體的英國、法國、比利時、德國、意大利的70多名科學(xué)家研制成功，其運(yùn)算速度比電子計算機(jī)快1000倍?？茖W(xué)家們預(yù)計，光計算機(jī)的進(jìn)一步研制將成為21世紀(jì)高科技課題之一。

生物計算機(jī)（分子計算機(jī)）

生物計算機(jī)的運(yùn)算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。計算機(jī)的轉(zhuǎn)換開關(guān)由酶來充當(dāng)，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。

20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸(DNA)處于不同狀態(tài)時可以代表信息的有或無。DNA分子中的遺傳密碼相當(dāng)于存儲的數(shù)據(jù)，DNA分子間通過生化反應(yīng)，從一種基因代瑪轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基因代碼。反應(yīng)前的基因代碼相當(dāng)于輸入數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的基因代碼相當(dāng)于輸出數(shù)據(jù)。如果能控制這一反應(yīng)過程，那么就可以制作成功DNA計算機(jī)。

蛋白質(zhì)分子比硅晶片上電子元件要小得多，彼此相距甚近，生物計算機(jī)完成一項運(yùn)算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。DNA分子計算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液，可存儲1萬億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。DNA計算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計算機(jī)的十億分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以生物計算機(jī)既有自我修復(fù)的功能，又可直接與生物活體相聯(lián)。預(yù)計10～20年后，DNA計算機(jī)將進(jìn)入實用階段。

納米計算機(jī)

“納米”是一個計量單位，一個納米等于10[-9]米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。

現(xiàn)在納米技術(shù)正從MEMS（微電子機(jī)械系統(tǒng)）起步，把傳感器、電動機(jī)和各種處理器都放在一個硅芯片上而構(gòu)成一個系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積不過數(shù)百個原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源，而且其性能要比今天的計算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

目前，納米計算機(jī)的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普實驗室的科研人員已開始應(yīng)用納米技術(shù)研制芯片，一旦他們的研究獲得成功，將為其他縮微計算機(jī)元件的研制和生產(chǎn)鋪平道路。

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)蔓延與提升

今天人們談到計算機(jī)必然地和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，一方面孤立的未加入網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)越來越難以見到，另一方面計算機(jī)的概念也被網(wǎng)絡(luò)所擴(kuò)展。二十世紀(jì)九十年代興起的Internet在過去如火如荼地發(fā)展，其影響之廣、普及之快是前所未有的。從沒有一種技術(shù)能像Internet一樣，劇烈地改變著我們的學(xué)習(xí)、生活和習(xí)慣方式。全世界幾乎所有國家都有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接或間接地與Internet相連，使之成為一個全球范圍的計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。人們可以通過Internet與世界各地的其它用戶自由地進(jìn)行通信，可從Internet中獲得各種信息。

回顧一下我國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，就可以感受到互聯(lián)網(wǎng)普及之快。近三年中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)對我國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀況的調(diào)查表明我國的Internet發(fā)展呈現(xiàn)爆炸式增長，2000年1月我國上網(wǎng)計算機(jī)數(shù)為350萬臺，2001年的統(tǒng)計數(shù)為892萬臺，翻一番多；2000年1月我國上網(wǎng)用戶人數(shù)890萬；2001年1月的統(tǒng)計數(shù)為2250萬人，接近于3倍；2000年1月CN下注冊的域名數(shù)為48575，2001年1月的統(tǒng)計數(shù)為122099個，接近于3倍；國際線路的總?cè)萘磕壳斑_(dá)2799M，8倍于2000年1月的351M。

人們已充分領(lǐng)略到網(wǎng)絡(luò)的魅力，Internet大大縮小了時空界限，通過網(wǎng)絡(luò)人們可以共享計算機(jī)硬件資源、軟件資源和信息資源?！熬W(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)”的概念被事實一再證明，被世人逐步接受。

在未來10年內(nèi)，建立透明的全光網(wǎng)絡(luò)勢在必行，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進(jìn)行醫(yī)療診斷、遠(yuǎn)程教學(xué)、電子商務(wù)、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時，無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將成為眾多公司競爭的主戰(zhàn)場，未來我們可以通過無線接入隨時隨地連接到Internet上，進(jìn)行交流、獲取信息、觀看電視節(jié)目。

移動計算技術(shù)與系統(tǒng)

隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用、無線移動通信技術(shù)的成熟以及計算機(jī)處理能力的不斷提高，新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理信息所提出，業(yè)已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

移動計算包括三個要素：通信、計算和移動。這三個方面既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。移動計算概念提出之前，人們對它們的研究已經(jīng)很長時間了，移動計算是第一次把它們結(jié)合起來進(jìn)行研究。它們可以相互轉(zhuǎn)化，例如，通信系統(tǒng)的容量可以通過計算處理（信源壓縮，信道編碼，緩存，預(yù)取）得到提高。

移動性可以給計算和通信帶來新的應(yīng)用，但同時也帶來了許多問題。最大的問題就是如何面對無線移動環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。在無線移動環(huán)境中，信號要受到各種各樣的干擾和衰落的影響，會有多徑和移動，給信號帶來時域和頻域彌散、頻帶資源受限、較大的傳輸時延等等問題。這樣一個環(huán)境下，引出了很多在移動通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中未遇到的問題。第一，信道可靠性問題和系統(tǒng)配置問題。有限的無線帶寬、惡劣的通信環(huán)境使各種應(yīng)用必須建立在一個不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動計算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，移動終端位置的移動要求系統(tǒng)能夠?qū)崟r進(jìn)行配置和更新。第二，為了真正實現(xiàn)在移動中進(jìn)行各種計算，必須要對寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行支持。第三，如何將現(xiàn)有的主要針對話音業(yè)務(wù)的移動管理技術(shù)拓展到寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第四，如何把一些在固定計算網(wǎng)絡(luò)中的成熟技術(shù)移植到移動計算網(wǎng)絡(luò)中。

第3篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)支付信息安全量子計算量子密碼

目前電子商務(wù)日益普及,電子貨幣、電子支票、信用卡等綜合網(wǎng)絡(luò)支付手段已經(jīng)得到普遍使用。在網(wǎng)絡(luò)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(jī)等。因此在網(wǎng)絡(luò)支付中信息均有加密要求。

一、量子計算

隨著計算機(jī)的飛速發(fā)展，破譯數(shù)學(xué)密碼的難度也在降低。若能對任意極大整數(shù)快速做質(zhì)數(shù)分解，就可破解目前普遍采用的RSA密碼系統(tǒng)。但是以傳統(tǒng)已知最快的方法對整數(shù)做質(zhì)數(shù)分解，其復(fù)雜度是此整數(shù)位數(shù)的指數(shù)函數(shù)。正是如此巨額的計算復(fù)雜度保障了密碼系統(tǒng)的安全。

不過隨著量子計算機(jī)的出現(xiàn),計算達(dá)到超高速水平。其潛在計算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的電子計算機(jī)，如一臺具有5000個左右量子位(qubit)的量子計算機(jī)可以在30秒內(nèi)解決傳統(tǒng)超級計算機(jī)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(jié)合,或是0和1之間的一種狀態(tài)。根據(jù)量子力學(xué)的基本原理,一個量子可同時有兩種狀態(tài),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(shù)據(jù)進(jìn)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(fù)雜性，因此建立在這種能力上的量子計算機(jī)的運(yùn)算能力是傳統(tǒng)計算機(jī)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(jī)就能破譯現(xiàn)存用來保證網(wǎng)上銀行和信用卡交易信息安全的所有公用密鑰密碼系統(tǒng)。因此，量子計算機(jī)會對現(xiàn)在的密碼系統(tǒng)造成極大威脅。不過，量子力學(xué)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(shù)。

二、量子密碼技術(shù)的原理

從數(shù)學(xué)上講只要掌握了恰當(dāng)?shù)姆椒ㄈ魏蚊艽a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(xù)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(jì)90年代以來科學(xué)家開始了量子密碼的研究。因為采用量子密碼技術(shù)加密的數(shù)據(jù)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(xué)的理論基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)，而量子密碼學(xué)的理論基礎(chǔ)是量子力學(xué)，利用物理學(xué)原理來保護(hù)信息。其原理是“海森堡測不準(zhǔn)原理”中所包含的一個特性，即當(dāng)有人對量子系統(tǒng)進(jìn)行偷窺時，同時也會破壞這個系統(tǒng)。在量子物理學(xué)中有一個“海森堡測不準(zhǔn)原理”,如果人們開始準(zhǔn)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(rèn)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(fā)現(xiàn)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(yùn)光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關(guān)系,通訊會被中斷,這實際上就是一種不同于傳統(tǒng)需要加密解密的加密技術(shù)。在傳統(tǒng)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(shù)據(jù)信息。而先于信息傳輸?shù)拿荑€交換正是傳統(tǒng)加密協(xié)議的弱點。另外,還有“單量子不可復(fù)制定理”。它是上述原理的推論,指在不知道量子狀態(tài)的情況下復(fù)制單個量子是不可能的,因為要復(fù)制單個量子就必須先做測量,而測量必然會改變量子狀態(tài)。根據(jù)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(tài)的改變使得黑客只能得到一些毫無意義的數(shù)據(jù)。

量子密碼就是利用量子狀態(tài)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(yuǎn)距離活動”的量子糾纏。它是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，指不論兩個粒子間距離有多遠(yuǎn)，一個粒子的變化都會影響另一個粒子。因此當(dāng)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(yuǎn)它們也是相互聯(lián)結(jié)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(chǎn)生的密碼只有通過特定發(fā)送器、吸收器才能閱讀。同時由于這些光子間的“神秘遠(yuǎn)距離活動”獨(dú)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(zhì)。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(shù)也將一籌莫展。

三、量子密碼技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)支付中的發(fā)展與應(yīng)用

由于量子密碼技術(shù)具有極好的市場前景和科學(xué)價值，故成為近年來國際學(xué)術(shù)界的一個前沿研究熱點，歐洲、北美和日本都進(jìn)行了大量的研究。在一些前沿領(lǐng)域量子密碼技術(shù)非常被看好，許多針對性的應(yīng)用實驗正在進(jìn)行。例如美國的BBN多種技術(shù)公司正在試驗將量子密碼引進(jìn)因特網(wǎng)，并抓緊研究名為“開關(guān)”的設(shè)施，使用戶可在因特網(wǎng)的大量加密量子流中接收屬于自己的密碼信息。應(yīng)用在電子商務(wù)中，這種設(shè)施就可以確保在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)由我國科學(xué)家郭光燦在北京測試運(yùn)行成功。這是迄今為止國際公開報道的惟一無中轉(zhuǎn)、可同時任意互通的量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著量子保密通信技術(shù)從點對點方式向網(wǎng)絡(luò)化邁出了關(guān)鍵一步。2007年4月日本的研究小組利用商業(yè)光纖線路成功完成了量子密碼傳輸?shù)尿炞C實驗，據(jù)悉此研究小組還計劃在2010年將這種量子密碼傳輸技術(shù)投入使用，為金融機(jī)構(gòu)和政府機(jī)關(guān)提供服務(wù)。

隨著量子密碼技術(shù)的發(fā)展，在不久的將來它將在網(wǎng)絡(luò)支付的信息保護(hù)方面得到廣泛應(yīng)用，例如獲取安全密鑰、對數(shù)據(jù)加密、信息隱藏、信息身份認(rèn)證等。相信未來量子密碼技術(shù)將在確保電子支付安全中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn):

[1]王阿川宋辭等:一種更加安全的密碼技術(shù)——量子密碼[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2007,17(1):107～110

第4篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

關(guān)鍵詞:計算科學(xué)計算工具圖靈模型量子計算

1計算的本質(zhì)

抽象地說,所謂計算,就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說,從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2,而符號串g是2x,從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導(dǎo)規(guī)則,令g是一個定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看,文字翻譯也是計算,如f代表一個英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串)開始,一步一步地改變符號(串),經(jīng)過有限步驟,最后得到一個滿足預(yù)先規(guī)定的符號(串)的變換過程。

從類型上講,計算主要有兩大類:數(shù)值計算和符號推導(dǎo)。數(shù)值計算包括實數(shù)和函數(shù)的加減乘除、冪運(yùn)算、開方運(yùn)算、方程的求解等。符號推導(dǎo)包括代數(shù)與各種函數(shù)的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無論是數(shù)值計算還是符號推導(dǎo),它們在本質(zhì)上是等價的、一致的,即二者是密切關(guān)聯(lián)的,可以相互轉(zhuǎn)化,具有共同的計算本質(zhì)。隨著數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展,還可能出現(xiàn)新的計算類型。

2遠(yuǎn)古的計算工具

人們從開始產(chǎn)生計算之日,便不斷尋求能方便進(jìn)行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關(guān)的。

早在公元前5世紀(jì),中國人已開始用算籌作為計算工具,并在公元前3世紀(jì)得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發(fā)明了算盤,并在15世紀(jì)得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎(chǔ)上發(fā)明的,比算籌更加方便實用,同時還把算法口訣化,從而加快了計算速度。

3近代計算系統(tǒng)

近代的科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了計算工具的發(fā)展:在1614年,對數(shù)被發(fā)明以后,乘除運(yùn)算可以化為加減運(yùn)算,對數(shù)計算尺便是依據(jù)這一特點來設(shè)計。1620年,岡特最先利用對數(shù)計算尺來計算乘除。1850年,曼南在計算尺上裝上光標(biāo),因此而受到當(dāng)時科學(xué)工作者,特別是工程技術(shù)人員廣泛采用。機(jī)械式計算器是與計算尺同時出現(xiàn)的,是計算工具上的一大發(fā)明。帕斯卡于1642年發(fā)明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發(fā)明了一種能作四則運(yùn)算的手搖計算器,是長1米的大盒子。自此以后,經(jīng)過人們在這方面多年的研究,特別是經(jīng)過托馬斯、奧德內(nèi)爾等人的改良后,出現(xiàn)了多種多樣的手搖計算器,并風(fēng)行全世界。

4電動計算機(jī)

英國的巴貝奇于1834年,設(shè)計了一部完全程序控制的分析機(jī),可惜礙于當(dāng)時的機(jī)械技術(shù)限制而沒有制成,但已包含了現(xiàn)代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術(shù)有了很大的發(fā)展,電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年,德國的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計算器,實現(xiàn)了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計算機(jī)

20世紀(jì)初,電子管的出現(xiàn),使計算器的改革有了新的發(fā)展,美國賓夕法尼亞大學(xué)和有關(guān)單位在1946年制成了第一臺電子計算機(jī)。電子計算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展,使人類進(jìn)入了一個全新的時代。它是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,也當(dāng)之無愧地被認(rèn)為是迄今為止由科學(xué)和技術(shù)所創(chuàng)造的最具影響力的現(xiàn)代工具。

在電子計算機(jī)和信息技術(shù)高速發(fā)展過程中,因特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對電子計算機(jī)產(chǎn)業(yè)所依賴的半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展作出預(yù)言:半導(dǎo)體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明,自20世紀(jì)60年代以后的數(shù)十年內(nèi),芯片的集成度和電子計算機(jī)的計算速度實際是每十八個月就翻一番,而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發(fā)展速度被公認(rèn)為“摩爾定律”。

6“摩爾定律”與“計算的極限”

人類是否可以將電子計算機(jī)的運(yùn)算速度永無止境地提升?傳統(tǒng)計算機(jī)計算能力的提高有沒有極限?對此問題,學(xué)者們在進(jìn)行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機(jī)的計算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉(zhuǎn)換為計算的結(jié)果——造成熵的降低,這種向低熵方向無限發(fā)展的運(yùn)動被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的,因此,傳統(tǒng)電子計算機(jī)的計算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學(xué)家認(rèn)為到21世紀(jì)30年代,芯片內(nèi)導(dǎo)線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時,導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動的電子將不再遵循經(jīng)典物理規(guī)律——牛頓力學(xué)沿導(dǎo)線運(yùn)行,而是按照量子力學(xué)的規(guī)律表現(xiàn)出奇特的“電子亂竄”的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應(yīng)干擾而呈現(xiàn)出奇特的反常效應(yīng)。

哲學(xué)家和科學(xué)家對此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計算機(jī)計算能力飛速發(fā)展的可喜景象很可能在21世紀(jì)前30年內(nèi)終止。著名科學(xué)家,哈佛大學(xué)終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學(xué)代表著一個時代最為大膽的猜想(形而上學(xué))。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢想—發(fā)現(xiàn)—解釋—夢想”的不斷循環(huán),我們可以開拓一個個新領(lǐng)域,世界最終會變得越來越清晰,我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯(lián)系和有意義的。”[論/文/網(wǎng)LunWenNet/Com]

7量子計算系統(tǒng)

量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀(jì)80年代。物理學(xué)家費(fèi)曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統(tǒng)的電子計算機(jī)模擬量子力學(xué)對象的行為。他遇到一個問題:量子力學(xué)系統(tǒng)的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現(xiàn)象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個,有可能發(fā)生的情況就會多出一倍,也就是問題的規(guī)模呈指數(shù)級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了,不過,在費(fèi)曼眼里,這卻恰恰提供一個契機(jī)。因為另一方面,量子力學(xué)系統(tǒng)的行為也具有良好的可預(yù)測性:在干涉實驗中,只要給定初始條件,就可以推測出屏幕上影子的形狀。費(fèi)曼推斷認(rèn)為如果算出干涉實驗中發(fā)生的現(xiàn)象需要大量的計算,那么搭建這樣一個實驗,測量其結(jié)果,就恰好相當(dāng)于完成了一個復(fù)雜的計算。因此,只要在計算機(jī)運(yùn)行的過程中,允許它在真實的量子力學(xué)對象上完成實驗,并把實驗結(jié)果整合到計算中去,就可以獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計算機(jī)的運(yùn)算速度。

在費(fèi)曼設(shè)想的啟發(fā)下,1985年英國牛津大學(xué)教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學(xué)定律推導(dǎo)出一種超越傳統(tǒng)的計算概念的方法即推導(dǎo)出更強(qiáng)的丘奇——圖靈論題。費(fèi)曼指出使用量子計算機(jī)時,不需要考慮計算是如何實現(xiàn)的,即把計算看作由“神諭”來實現(xiàn)的:這類計算在量子計算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計算在一些特定的計算領(lǐng)域內(nèi)確實比傳統(tǒng)計算更強(qiáng),例如,現(xiàn)代信息安全技術(shù)的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數(shù)(如1024位的十進(jìn)制數(shù))分解為兩個質(zhì)數(shù)的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統(tǒng)電子計算機(jī)上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進(jìn)行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計算機(jī)全部利用起來來計算上面的這個1024位整數(shù)的質(zhì)因子分解問題,大約需要28萬年,這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類所能夠等待的時間。而且,分解的難度隨著整數(shù)位數(shù)的增多指數(shù)級增大,也就是說如果要分解2046位的整數(shù),所需要的時間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過宇宙現(xiàn)有的年齡。而利用一臺量子計算機(jī),我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數(shù)了。

8量子計算中的神諭

人類的計算工具,從木棍、石頭到算盤,經(jīng)過電子管計算機(jī),晶體管計算機(jī),到現(xiàn)在的電子計算機(jī),再到量子計算。筆者發(fā)現(xiàn)這其中的過程讓人思考:首先是人們發(fā)現(xiàn)用石頭或者棍棒可以幫助人們進(jìn)行計算,隨后,人們發(fā)明了算盤,來幫助人們進(jìn)行計算。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)不僅人手可以搬動“算珠”,機(jī)器也可以用來搬動“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機(jī)械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進(jìn)計算工具的同時,數(shù)學(xué)家們開始對計算的本質(zhì)展開了研究,圖靈機(jī)模型告訴了人們答案。

量子計算的出現(xiàn),則徹底打破了這種認(rèn)識與創(chuàng)新規(guī)律。它建立在對量子力學(xué)實驗的在現(xiàn)實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復(fù)雜的大量運(yùn)算?？梢哉f。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因為在此之前,所有計算均是模擬一個快速的“算盤”,即使是最先進(jìn)的電子計算機(jī)的CPU內(nèi)部,64位的寄存器(register),也是等價于一個有著64根軸的二進(jìn)制算盤。量子計算則完全不同,對于量子計算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內(nèi)部的機(jī)理,卻對“神諭”內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)果深信不疑。人們可以把它當(dāng)作一個黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對于黑盒子內(nèi)部發(fā)生了什么和為什么這樣發(fā)生確并不知道。

9“神諭”的挑戰(zhàn)與人類自身的回應(yīng)人類的思考能力,隨著計算工具的不斷進(jìn)化而不斷加強(qiáng)。電子計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),大大加強(qiáng)了人類整體的科研能力,那么,量子計算系統(tǒng)的產(chǎn)生,會給人類整體帶來更加強(qiáng)大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當(dāng)今時代的量子“神諭”。不僅如此,量子計算系統(tǒng)會更加深刻的揭示計算的本質(zhì),把人類對計算本質(zhì)的認(rèn)識從牛頓世界中擴(kuò)充到量子世界中。

如果觀察歷史,會發(fā)現(xiàn)人類文明不斷增多的“發(fā)現(xiàn)”已經(jīng)構(gòu)成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統(tǒng)在不斷的增大,隨著該系統(tǒng)的不斷增大,人們認(rèn)清并解決了許多問題。人類的認(rèn)識模式似乎符合下面的規(guī)律:

“計算工具不斷發(fā)展—整體思維能力的不斷增強(qiáng)—公理系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產(chǎn)生”不斷循環(huán)。

無論量子計算的本質(zhì)是否被發(fā)現(xiàn),也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學(xué)本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會隨著量子計算機(jī)工具的發(fā)展而得到解決,它將“計算科學(xué)”從牛頓時代引向量子時代,并會給人類文明帶來更加深刻的影響。[論*文*網(wǎng)]

參考文獻(xiàn)

[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputationandQuantumInformation[M].CambridgeUniversityPress,2000.

第5篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

[關(guān)鍵詞]計算機(jī)技術(shù)；發(fā)展態(tài)勢

中圖分類號：TP3-1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0122-01

1.計算機(jī)技術(shù)分析簡介

計算機(jī)技術(shù)是進(jìn)行計算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計、制造和軟件開發(fā)并應(yīng)用于各領(lǐng)域的技術(shù)，它是實現(xiàn)現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]，它主要包括數(shù)值計算領(lǐng)域和非數(shù)值應(yīng)用領(lǐng)域兩大部分。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展讓計算機(jī)從軍事領(lǐng)域進(jìn)入社會生活領(lǐng)域，豐富了人們的生活，給人們的生產(chǎn)關(guān)注帶來了便捷。計算機(jī)技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域占重要的地位，是一個國家科技水平的標(biāo)志，其發(fā)展正得到世界各國的高度重視。計算機(jī)技術(shù)是第三次科技革命的標(biāo)志，是推動整個人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要力量，是半個世紀(jì)以來發(fā)展最快、影響力最大的科技領(lǐng)域之一。

2.計算機(jī)發(fā)展歷程

2.1 計算機(jī)電子管時代

20世紀(jì)40～50年代，最早的計算機(jī)是靠電子管來運(yùn)行的，電子管時代是計算機(jī)發(fā)展最初形態(tài)，在這一時代，計算機(jī)的運(yùn)行需要大量的電子管同時運(yùn)作，占用體積很大，電子管也會產(chǎn)生大量熱量，電子管因無法及時散發(fā)大量熱量造成故障頻發(fā)，計算機(jī)也因此經(jīng)常無法正常工作，其程序是用人工手編的機(jī)器指令程序和符號語言，存儲器采用水銀延遲線，沒有系統(tǒng)軟件，運(yùn)算采用二進(jìn)位制技術(shù)，用程序處理存貯信息，這些硬件和軟件技術(shù)，奠定了現(xiàn)代電子計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 計算機(jī)晶體管時代

進(jìn)入20世紀(jì)60年代，電子管計算機(jī)已經(jīng)不能適應(yīng)人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求，科學(xué)家研制出了晶體管計算機(jī)。晶體管計算機(jī)比上一代電子管計算機(jī)處理數(shù)據(jù)速度快，不必?fù)?dān)心因電子管需要散發(fā)大量熱量而造成故障頻發(fā)，因此使用壽命更長，這一時期的的計算機(jī)不但在硬件上比電子管時代更先進(jìn)，科學(xué)家還給計算機(jī)設(shè)計了更高級的計算機(jī)的語言，讓人們的操作更容易。

2.3 計算機(jī)集成電路時代

到了60年代后期，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成計算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，它的出現(xiàn)在計算機(jī)發(fā)展史上是具有里程碑意義的。集成電路把幾千個晶體管元件集成在比手指甲還小的晶片上，它讓計算機(jī)體積大大縮??；在這一時期還產(chǎn)生了操作系統(tǒng)，使得計算機(jī)在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時運(yùn)行許多不同的程序，讓人們更加便捷的操作和使用，計算機(jī)正式變成了大眾化的科學(xué)工具。

2.4 計算機(jī)大規(guī)模集成電路時代

傳統(tǒng)集成電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能單一，已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展需求，于是大規(guī)模集成電路出現(xiàn)了，從中央處理器、輸入設(shè)備到輸出設(shè)備，更多的元件被集合在一個芯片上，大大簡化了計算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，運(yùn)算速率更快，性能更強(qiáng)，因此正是大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)讓計算機(jī)變成了可以進(jìn)入千家萬戶的“電腦”。

3.計算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 巨型計算機(jī)

巨型計算機(jī)盡管其基本組成組件與我們常見的普通計算機(jī)相似，但規(guī)格與性能是普通計算機(jī)無法匹比的，具有超強(qiáng)的計算和處理數(shù)據(jù)的能力，它可以用極快的速率處理超大容量的數(shù)據(jù)。巨型計算機(jī)特點是：①運(yùn)行速度非常快，巨型計算機(jī)的運(yùn)算速度可以達(dá)到每秒百億次以上；②存儲空間巨大，其內(nèi)存容量可達(dá)幾百兆；③功能強(qiáng)大、應(yīng)用范圍廣，被廣泛用于國土、國防、航空航天、軍事、氣象、衛(wèi)星等行業(yè)[2]。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)是模擬人類大腦神經(jīng)高效的運(yùn)算方式和功能而研究出的計算機(jī)，因此其顯著特點就是可以模仿人腦進(jìn)行判斷。它有完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，能夠判斷處理對象的性質(zhì)與狀態(tài)，它對信息的存儲方式與傳統(tǒng)的計算機(jī)不同，不存儲在存儲器，而儲存在神經(jīng)節(jié)點上，并有記憶、恢復(fù)能力，這種存儲數(shù)據(jù)的方式的優(yōu)點就是可以有效地避免數(shù)據(jù)泄露或丟失。

3.3 生物計算機(jī)

生物計算機(jī)也稱仿生計算機(jī)，其結(jié)合了仿生學(xué)原理，芯片不再使用電子元件，用“蛋白質(zhì)分子”構(gòu)成的芯片替代了半導(dǎo)體硅片，利用有機(jī)化合物存儲數(shù)據(jù)，其處理數(shù)據(jù)速度是現(xiàn)在計算機(jī)的10萬倍，但能量消耗卻只有現(xiàn)在計算機(jī)的十億分之一，并具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力及超大容量的存儲空間。生物計算機(jī)缺點是從其中提取信息比較復(fù)雜，使用不方便，這一缺點也使得其未能大規(guī)模推廣使用。

3.4 光計算機(jī)

光計算機(jī)是利用光學(xué)原理開發(fā)研制的，其利用光進(jìn)行計算和存儲相信，取代了傳統(tǒng)的電子。它以不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，用光學(xué)將數(shù)據(jù)從一個芯片傳送到另一個芯片上，這種處理數(shù)據(jù)的方式具有速度快、能耗低的特點。它取代了傳統(tǒng)硅芯片計算機(jī)用總線將運(yùn)算器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備相連接的體系結(jié)構(gòu)，以空間光調(diào)制器為基礎(chǔ)部件，把運(yùn)算部分與存儲部分之間用光內(nèi)連技術(shù)連接，實現(xiàn)了運(yùn)算部分可直接對存儲部分進(jìn)行并行存取。從物理特性上來說，光比電子更適合信息的傳輸， 使用光傳輸數(shù)據(jù)信息的優(yōu)勢有：①不易出錯；②更強(qiáng)穩(wěn)定性；③高速傳輸[3]。利用光波來處理計算機(jī)數(shù)據(jù)將是計算機(jī)發(fā)展的重要的一步，它會給我們帶來更加快速的計算速度和強(qiáng)勁的運(yùn)算能力，甚至將來會與生物科學(xué)等領(lǐng)域交叉融合，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

3.5 納米計算機(jī)。

納米技術(shù)是一種新興的技術(shù)，納米本是計量單位，是10億分之一米。納米計算機(jī)是將納米技術(shù)運(yùn)用到計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域而研制的新型計算機(jī)，采用納米技術(shù)制造的納米芯片，其成本非常低，不需要大型的制造生產(chǎn)設(shè)備和車間，不需要龐大的員工隊伍，只要在室內(nèi)把設(shè)計好的分子合成就能制造納米元件，再將納米元件集成為芯片應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，計算機(jī)的輸入輸出設(shè)備等主要部件等都可以用納米元件制作，然后集成在納米芯片上構(gòu)成一個系統(tǒng)。納米芯片可以大幅度提高計算機(jī)的性能，且基本不耗電，比今天的計算機(jī)在性能上強(qiáng)大很多。

3.6 量子計算機(jī)

量子計算機(jī)是應(yīng)用量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)處理和存儲信息的新型計算機(jī)技術(shù)，信息的存儲能力要遠(yuǎn)比普通計算機(jī)大。量子計算機(jī)是本世紀(jì)人類科學(xué)界最偉大的科技挑戰(zhàn)之一，它會改變傳統(tǒng)的計算機(jī)計算方式，其基于量子力學(xué)規(guī)律的信息處理方式讓其具有超快的運(yùn)算速度和超強(qiáng)的運(yùn)算能力，在解決一些復(fù)雜問題和海量數(shù)據(jù)搜索上具有巨大的潛力和價值。此外，量子計算機(jī)也可以模擬其他一些量子系統(tǒng)，在化學(xué)和生物學(xué)相關(guān)的復(fù)雜分子領(lǐng)域發(fā)揮作用。量子計算機(jī)會在不遠(yuǎn)的將來走出實驗室，在人們的生活中產(chǎn)生深刻影響。

4.結(jié)束語

計算機(jī)的出現(xiàn)在科技界是革命性的，它無時無刻不在改變著我們的社會，給我們的工作和生活帶來了諸多便利。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展一直是社會關(guān)注的熱點，本文回顧了計算機(jī)的發(fā)展歷史，展望分析了計算機(jī)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，使讀者了解了計算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生、對人類的影響和未來發(fā)展方向，以及如何更好地服務(wù)人類，認(rèn)識到人類在計算機(jī)技術(shù)進(jìn)步上做出的巨大努力。計算機(jī)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢必將會繼續(xù)朝著更高、更強(qiáng)發(fā)展，持續(xù)為科學(xué)界帶來無可估量的改變。

參考文獻(xiàn)

[1]張艷斌.計算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢探析[J].學(xué)園.2012年9月第17期

第6篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

[關(guān)鍵詞]計算機(jī)；技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：O434文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

隨著人們對于信息資源共享以及信息交流的迫切需求，促使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生和快速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和使用為人類信息文明的發(fā)展帶來了革命性的變化主要包括各種局域網(wǎng)的技術(shù)思想、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、布線系統(tǒng)、Intranet/Internet的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)等內(nèi)容。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理功能的強(qiáng)化，計算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)都與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合到一起，近幾年來應(yīng)用程序的開發(fā)更發(fā)展到以WEB門戶網(wǎng)站為界面，以與后臺網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)據(jù)庫和實時交互操作的程序庫，共同組成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的三層架構(gòu)模式，這成了計算機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)模式的主流趨勢。

一、我國計算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀

1 我國計算機(jī)擁有量、互聯(lián)網(wǎng)用戶、網(wǎng)站數(shù)飛速增長

我國計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的用戶、網(wǎng)站及域名在“九.五”期間飛速增長，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計：截止到2002年我國計算機(jī)安裝臺數(shù)達(dá)到3800萬，聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)臺數(shù)達(dá)到2083萬，互聯(lián)網(wǎng)用戶達(dá)到5910萬。上述統(tǒng)計的計算機(jī)臺數(shù)都是通用臺式機(jī)，我國還有上千萬臺工控機(jī)，幾億臺嵌式入計算機(jī)。我國互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，也推動了計算機(jī)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化。

2 電子政務(wù)工程全面啟動并初見成效

2002年電子政務(wù)進(jìn)入全面的實施階段，全國政府的采購?fù)顿Y就有350億元其中硬件250億，軟件45億，信息服務(wù)55億元，比同期增長25％，2002年7月國信辦公布了關(guān)于我國電子政務(wù)建設(shè)的指導(dǎo)意見，包含以下措施：(1)建立兩個統(tǒng)一的電子政務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺，用內(nèi)網(wǎng)處理辦公，外網(wǎng)處理部門間及公眾、企業(yè)服務(wù)義務(wù)。(2)推進(jìn)12項金字工程的建設(shè)，（金稅、金關(guān)、金財、金審等）。(3)加快重要戰(zhàn)略性。

二、我國計算機(jī)應(yīng)用發(fā)展中存在的問題

1 我國計算機(jī)應(yīng)用水平低

企業(yè)信息化水平低，上網(wǎng)企業(yè)和上網(wǎng)家庭數(shù)量還是較少，信息技術(shù)在企業(yè)和家庭中的應(yīng)用尚不夠普及。同發(fā)達(dá)國家及發(fā)展中國家相比都還有很大的差距，據(jù)國家統(tǒng)計中心研究分析，我國的信息化能力不僅遠(yuǎn)落后于美日等發(fā)達(dá)國家，也落后于新加坡、菲律賓、韓國、埃及、印度等發(fā)展中國家；網(wǎng)民占人口的比例瑞典達(dá)67％，德國49％，瑞士60％，我國僅為3%。

2 國內(nèi)計算機(jī)應(yīng)用發(fā)展很不平衡

各地區(qū)的信息化指數(shù)高低相差20多倍，互聯(lián)網(wǎng)用戶、計算機(jī)擁有量在東西部地區(qū)、大陸和臺灣地區(qū)的差距很大，臺灣的互聯(lián)網(wǎng)用戶有540萬，網(wǎng)民占人口的比例達(dá)26％，連網(wǎng)的主機(jī)達(dá)85萬臺，50％的企業(yè)已開展電子商務(wù)，大陸開展電子商務(wù)的企業(yè)還不到10％。

3 我國的信息產(chǎn)業(yè)尚不能完全滿足信息化發(fā)展

計算機(jī)應(yīng)用對軟硬件產(chǎn)品的需求，國產(chǎn)化產(chǎn)品的技術(shù)水平和市場占有率較低，重大的應(yīng)用工程和大型的應(yīng)用系統(tǒng)所用的軟硬件產(chǎn)品主要是靠國外公司，科技成果的轉(zhuǎn)化速度較慢，系統(tǒng)的集成，信息的服務(wù)水平還有待提高，計算機(jī)應(yīng)用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范既缺乏又不統(tǒng)一，急需有待加強(qiáng)。

4 計算機(jī)的應(yīng)用、信息化的市場經(jīng)濟(jì)和政策法律尚待完善

目前還缺乏有力的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策來推動信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信息化的組織領(lǐng)導(dǎo)和管理體制尚待完善和加強(qiáng)，有關(guān)市場管理的法律法規(guī)、社會的信用體系還未完全進(jìn)行建立，同時電子商務(wù)的發(fā)展所需要的市場環(huán)境還不完善。

5 企業(yè)的管理體制、機(jī)制、管理理念和組織機(jī)構(gòu)等不能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的要求

部分領(lǐng)導(dǎo)對信息技術(shù)應(yīng)用的重要性、緊迫性還沒有足夠的認(rèn)識。企業(yè)采用的信息技術(shù)等高新技術(shù)還缺少內(nèi)在的動力、人力、財力和物力?；A(chǔ)工作的薄弱，信息技術(shù)人才，尤其是既懂信息技術(shù)又懂行業(yè)業(yè)務(wù)技術(shù)的復(fù)合型人才，更是缺少，廣大職工的信息意識和信息技術(shù)應(yīng)用知識欠缺，職工的文化素質(zhì)急待提高。

4、計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用之管理信息系統(tǒng)

一定意義上說，管理信息系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展是建立在電子計算機(jī)基礎(chǔ)上的。硬件方面，自1946年第一臺電子計算機(jī)誕生以來，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展可謂日新月異，從龐大的只能在實驗里供研究使用的計算機(jī)到今天適應(yīng)不同環(huán)境的滿足不同需求的各種各樣的計算機(jī)；運(yùn)算速度從每秒幾千次到每秒幾百億次；處理器從焊有幾百萬個電子管的大的驚人的電子板到只有指甲大小的集成電路；現(xiàn)在計算機(jī)在硬件方面的發(fā)展已達(dá)到了每三個月更新?lián)Q代一次的驚人速度。軟件方面，也已從機(jī)器語言、匯編語言、高級語言發(fā)展到現(xiàn)如今的第四代語言――非結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο?、可視化的語言。管理信息系統(tǒng)的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的發(fā)展管理信息系統(tǒng)的發(fā)展：管理信息系統(tǒng)通過對學(xué)校當(dāng)前運(yùn)行的地數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來獲得有關(guān)數(shù)據(jù)，以控制學(xué)校的行為；利用過去的和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)及相關(guān)的模型，對未來的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測；能從全局目標(biāo)出發(fā)，對學(xué)校的管理決策活動予以輔助。

三、內(nèi)容廣泛，拓寬教學(xué)范圍

計算機(jī)應(yīng)用教學(xué)能夠不受時間和空間的制約，延伸和拓展教學(xué)時空，通過影、音、色彩和動畫，傳遞傳授信息，解決由于時間和空間局限的教學(xué)疑難問題，使學(xué)習(xí)變得輕松易被理解和掌握，培養(yǎng)并發(fā)展了初學(xué)者獲取信息、分析信息和處理信息的能力。

實踐證明，計算機(jī)教學(xué)能充分激發(fā)調(diào)動、人們的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)主動性。然而，正如萬物都有正反面一樣，計算機(jī)教學(xué)也有它的弊端，具體來說表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、容易改變教學(xué)者的主導(dǎo)地位

盡管計算機(jī)體系教學(xué)是一種高效、先進(jìn)的教學(xué)模式，但它決不能取代教學(xué)者的主導(dǎo)地位。如果過分地依賴和習(xí)慣性的利用這種教學(xué)模式，那么結(jié)果將是導(dǎo)致一些人喪失動手能力，本末倒置、得不償失。計算機(jī)是教師教學(xué)的一種工具，是教學(xué)的一種輔助方式方法。我們不能把“以教師為中心”的教學(xué)思想演變成了“以計算機(jī)”為軸心的教學(xué)思想，以至于失去了傳統(tǒng)的教育理念，我們應(yīng)該形成以“學(xué)”為主、“傳統(tǒng)理念和先進(jìn)的計算機(jī)教學(xué)互動”的教學(xué)思想。

2、一定程度上忽略了教和學(xué)兩者之間互動關(guān)系

教學(xué)并不只是為了信息的傳遞，更重要的是為了各種技能的培訓(xùn)和掌握。而計算機(jī)教學(xué)在這方面則是提供了更多的現(xiàn)成答案，學(xué)習(xí)者從而缺乏了對細(xì)致過程的展示和求索精神。這樣，初學(xué)在學(xué)習(xí)過程中就容易缺乏由教師引導(dǎo)的由淺入深、由具體到復(fù)雜、由簡單到抽象的思維過程。久而久之就形成了懶惰的思想。

3、容易分散學(xué)習(xí)時的注意力

計算機(jī)教學(xué)手段形象生動，然而，許多學(xué)習(xí)者注意的只是音樂和動畫，甚至有的還要討論屏幕哪些地方怎么好玩，并提醒周圍人們來注意，興趣調(diào)動起來了，可注意力卻分散了。

4、課件制作簡單地以計算機(jī)代替一切

尺有所短，寸有所長，計算機(jī)是功能十分強(qiáng)大的工具，傳統(tǒng)的教學(xué)手段似乎都可能由它來代替?？偟膩碇v，計算機(jī)體系固然有其它媒體所無可比擬的優(yōu)越性，但其它常規(guī)媒體的許多特色功能、教學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)功能等，也是計算機(jī)所不能完全替代的。因此，教學(xué)需要選擇合適的媒體，與其它有機(jī)配合、“和平共處”，而不要一味追趕時髦。

“總之，計算機(jī)多媒體教學(xué)的良性發(fā)展，任重道遠(yuǎn)。事物都有它的優(yōu)點和缺點，我們不能因為它的優(yōu)點而讓它隨意滋長、也不能因為它的缺點而對它敬而遠(yuǎn)之。正確地理解和使用計算機(jī)這個現(xiàn)代化學(xué)習(xí)工具，將給我國的現(xiàn)代化教育帶來不可估計的巨大效益;。此時，正是它發(fā)展途中在這里我們要通過嘗試，通過實踐，總結(jié)經(jīng)驗，改善不足。

四、計算機(jī)的發(fā)展趨勢

1 量子計算機(jī)

量子計算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律，并進(jìn)行高速數(shù)學(xué)與邏輯運(yùn)算、存儲及處理的量子物理設(shè)備。當(dāng)某個設(shè)備是由兩子元件組裝，處理與計算的是量子信息，且運(yùn)行的是量子算法時，這樣的計算機(jī)就稱為量子計算機(jī)。

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)

人腦總體的運(yùn)行速度相當(dāng)于每秒1000萬億次的電腦功能，可將生物大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)看作一個大規(guī)模的能緊密耦合的、并行處理的、能自行重組的計算網(wǎng)絡(luò)。從大腦工作的模型中抽取計算機(jī)的設(shè)計模型，用許多處理機(jī)來模仿人腦的神經(jīng)元機(jī)構(gòu)，把信息存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)中，同時采用大量的并行分布式的網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)。

3 化學(xué)計算機(jī)

在運(yùn)行機(jī)理上，化學(xué)計算機(jī)以化學(xué)制成品中的微觀碳分子作為其信息載體，來實現(xiàn)信息的傳輸與儲存。所以，它具有更小的體積，更快的運(yùn)算速度，以及巨大的計算機(jī)能力，其信息傳輸?shù)乃俣壬踔劣锌赡鼙热四X的思維速度還要快若干倍，具有著十分誘人的發(fā)展前景。

4 光計算機(jī)

光計算機(jī)是指以光、電作為介質(zhì)與載體，對信息進(jìn)行保存與傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)。光計算機(jī)也是一個相對環(huán)保的產(chǎn)業(yè)，能量消耗很低。

5 生物計算機(jī)

人體細(xì)胞吸收營養(yǎng)進(jìn)行補(bǔ)充能量，因此不需要外界的能源，它將成為能夠植入人體內(nèi)而成為幫助人類學(xué)習(xí)、思考、發(fā)明、創(chuàng)造的最理想的伙伴。此外，由于生物芯片內(nèi)流動電子間的碰撞問題可能極小，幾乎不存在電阻，因此生物計算機(jī)機(jī)的能耗極小。

五、結(jié)語

當(dāng)今世界是飛速發(fā)展的信息時代，在各行各業(yè)中離不開信息處理，這正是計算機(jī)被廣泛用于管理系統(tǒng)的環(huán)境。計算機(jī)的最大好處在于利用它能夠進(jìn)行信息管理。使計算機(jī)進(jìn)行信息管理控制，不僅提高了工作效率，而且大大提高了其安全性。尤其對于復(fù)雜的信息處理，計算機(jī)能夠充分發(fā)揮它的優(yōu)越性。計算機(jī)進(jìn)行信息管理與信息管理系統(tǒng)的開發(fā)密切相關(guān)，系統(tǒng)的開發(fā)是系統(tǒng)管理的前提。

參考文獻(xiàn)：

[1]我國計算機(jī)教學(xué)的新發(fā)展”.《電化教育研究》。

第7篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

量子力學(xué)課程是工科電類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握量子力學(xué)的基本原理和基本方法，認(rèn)識微觀世界的物理圖像以及微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律，了解宏觀世界與微觀世界的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)的區(qū)別。量子力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響后續(xù)的如“固體物理學(xué)”、“半導(dǎo)體物理學(xué)”、“集成電路工藝原理”、“量子電子學(xué)”、“納米電子學(xué)”、“微電子技術(shù)”等課程的學(xué)習(xí)。

量子力學(xué)課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)，對學(xué)生的邏輯思維能力和空間想象能力等要求較高，因此要學(xué)好量子力學(xué)，在我們教學(xué)的過程中，需要充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。同時，隨著科學(xué)日新月異的發(fā)展，對量子力學(xué)課程的教學(xué)也不斷提出新的要求。如何充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和能動性，切實提高量子力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和教師的教學(xué)水平，已經(jīng)成為擺在高校教師目前的一項重要課題。

該課程組在近幾年的教學(xué)改革和教學(xué)實踐中，本著高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求，強(qiáng)調(diào)量子力學(xué)基本原理、基本思維方法的訓(xùn)練，結(jié)合物理學(xué)史，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；充分利用熟知軟件，理解物理圖像，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性；結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)知識，強(qiáng)調(diào)理論在實踐中的應(yīng)用，取得了良好的教學(xué)效果。

1 當(dāng)前的現(xiàn)狀及存在的主要問題

目前工科電類專業(yè)普遍感覺量子力學(xué)課程難學(xué)，其主要原因在于：第一，量子力學(xué)它是一門全新的課程理論體系，其基本理論思想與解決問題的方法都沒有經(jīng)典的對應(yīng)，而學(xué)習(xí)量子力學(xué)必須完全脫離以前在頭腦中根深蒂固的“經(jīng)典”的觀念；第二，量子力學(xué)的概念與規(guī)律抽象，應(yīng)用的數(shù)學(xué)知識比較多，公式推導(dǎo)復(fù)雜，計算困難；第三，雖然量子力學(xué)問題接近實際，但要學(xué)生理解和解決問題，還需要一個過程；由于上述問題的存在，使初學(xué)者都感到量子力學(xué)課程枯燥無味、晦澀難懂，而且隨著學(xué)科知識的飛速發(fā)展，知識的更新周期空前縮短，在有限的課時情況下，如何使學(xué)生在掌握扎實的基礎(chǔ)知識的同時，跟上時代的步伐，了解科學(xué)的前沿，以適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)的需求，是擺在我們教育工作者面前的巨大挑戰(zhàn)。

2 結(jié)合物理學(xué)史激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，在大學(xué)物理中，談到了19世紀(jì)末物理學(xué)所遇到的“兩朵烏云”，光電效應(yīng)和紫外災(zāi)難，1900年，普朗克提出了能量子的概念，解決了黑體輻射的問題；后來，愛因斯坦在普朗克的啟發(fā)下，提出了光量子的概念，解釋了光電效應(yīng)，并提出了光的波粒二象性；德布羅意又在愛因斯坦的啟發(fā)下，大膽的提出實物粒子也具有波粒二象性；對于物理學(xué)的第三朵烏云“原子的線狀光譜，”玻爾提出了關(guān)于氫原子的量子假設(shè)，解釋了氫原子的結(jié)構(gòu)以及線狀光譜的實驗。后來還有薛定諤、海森堡、狄拉克等偉大的物理學(xué)家的努力，建立了一套嶄新的理論體系-量子力學(xué)。在教學(xué)的過程中，適當(dāng)穿插量子力學(xué)的發(fā)展歷史以及偉大科學(xué)家的傳記故事，避免了量子力學(xué)課程“全是數(shù)學(xué)的推導(dǎo)”的現(xiàn)狀，這樣激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，通過對偉大科學(xué)家的介紹，培養(yǎng)刻苦鉆研的精神。實踐表明，這樣的教學(xué)模式大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

3 結(jié)合熟知軟件化抽象為形象

量子力學(xué)內(nèi)容抽象，對一些典型的結(jié)論，可以用軟件模擬的方式實現(xiàn)物理圖像的重現(xiàn)。很多軟件如matlab、c語言等很多學(xué)生不是很熟練，而且編程較難，結(jié)合物理結(jié)論作圖較為困難；Excell是學(xué)生常用的軟件之一，簡單易學(xué)卻功能強(qiáng)大，幾乎每位同學(xué)都非常熟練，我們充分利用這一點，將Excell軟件應(yīng)用到量子力學(xué)的教學(xué)過程中，取得了良好的效果。

如在一維無限深勢阱中，我們用解析法嚴(yán)格求解得到了波函數(shù)和能級的方程。而波函數(shù)的模方表示幾率密度。我們要求學(xué)生用Excell作圖，這樣得到粒子阱中的幾率分布，通過與經(jīng)典幾率的比較（經(jīng)典粒子在阱中各處出現(xiàn)的幾率應(yīng)該相等）和經(jīng)典能級的比較（經(jīng)典的能量分布應(yīng)該是連續(xù)的函數(shù)），通過學(xué)生的自我參與，充分激發(fā)了學(xué)生的求知欲望；從簡單的作圖，學(xué)生深刻理解了微觀粒子的運(yùn)動狀態(tài)的波函數(shù)；微觀粒子的能量不再是連續(xù)的，而是量子化了的能級，當(dāng)n趨于無窮大時微觀趨向于經(jīng)典的結(jié)果，即經(jīng)典是量子的極限情況；通過學(xué)生熟知的軟件，直觀的再現(xiàn)了物理圖像，學(xué)生會進(jìn)一步來深刻思考這個結(jié)論的由來，傳統(tǒng)的教學(xué)中，我們先講薛定諤方程，然后再解這個方程，再利用邊界條件和波函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)條件，一步一步推導(dǎo)下來，這樣的教學(xué)模式有很多學(xué)生由于數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)較為薄弱，推導(dǎo)過程又比較繁瑣，因此會逐步對課程失去了興趣，這也直接影響了后面章節(jié)的學(xué)習(xí)，而通過學(xué)生親自作圖實現(xiàn)的物理圖像，改變了傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)，最大限度的使學(xué)生參與到課程中，這樣的效果也將事半功倍了，大大提高了教學(xué)的效果。

4 結(jié)合科學(xué)發(fā)展前沿拓寬學(xué)生視野

在課程的教學(xué)中，除了注重理論基礎(chǔ)知識的講解和基礎(chǔ)知識的應(yīng)用以外，還需介紹量子力學(xué)學(xué)科前沿發(fā)展的一些動態(tài)。結(jié)合教師的教學(xué)科研工作，將國內(nèi)外反映量子力學(xué)方面的一些最新的成果融入到課程的教學(xué)之中，推薦和鼓勵學(xué)生閱讀反映這類問題的優(yōu)秀網(wǎng)站、科研文章，使學(xué)生了解量子力學(xué)學(xué)科的發(fā)展前沿，從而達(dá)到拓寬學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。例如近年興起并迅速發(fā)展起來的量子信息、量子通訊、量子計算機(jī)等學(xué)科，其基礎(chǔ)理論就是量子力學(xué)的應(yīng)用，了解了這些發(fā)展，學(xué)生會反過來進(jìn)一步理解課程中如量子態(tài)、自旋等概念，量子態(tài)和自旋本身就是非常抽象的物理概念，他們沒有經(jīng)典的對應(yīng)，通過對實驗結(jié)果的理解，學(xué)生會進(jìn)一步理解用態(tài)矢來表示一個量子態(tài)，由于電子的自旋只有兩個取向，正好與計算機(jī)存儲中二進(jìn)制0和1相對應(yīng)，這也正是量子計算機(jī)的基本原理，通過學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。另外我們還要介紹量子力學(xué)在近代物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、生命學(xué)等交叉學(xué)科中的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的視野。

第8篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

1900年前后，馬克 ? 科特迪瓦等一批法國藝術(shù)家曾幻想世界上將會出現(xiàn)學(xué)習(xí)機(jī)器，只要把書本塞進(jìn)機(jī)器，知識就會直接被“灌輸”給大腦。100多年過去了，世界上至今也沒有出現(xiàn)法國藝術(shù)家所描述的學(xué)習(xí)機(jī)器，我們的教育似乎沒有發(fā)生什么變化。這樣一個美好的幻想，代表著前人對于教育革命的一種愿景，我們不能嗤之以鼻。雖然學(xué)習(xí)機(jī)器的預(yù)言被淹沒在歷史的長河之中，但是，1946年世界上出現(xiàn)的第一臺電腦埃尼阿克（ENIAC）和1969年世界上出現(xiàn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)“阿帕網(wǎng)”（ARPAnet），在接下來的幾十年內(nèi)，深刻地改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。特別是近年來智能終端和移動互聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)性增長，使整個社會生態(tài)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化?；谝环N全新技術(shù)與服務(wù)的社會生態(tài)環(huán)境，教育將何去何從？這值得我們思考。

郭善渡老師在本期《變革教學(xué)模式 已是當(dāng)務(wù)之急》一文中指出，當(dāng)前，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)成為引進(jìn)和充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)這一強(qiáng)大的“教育生產(chǎn)力”作用和效益的障礙。我們正處在一場教育變革的過程之中，一種全新技術(shù)與服務(wù)使教育適應(yīng)于一種全新的社會生態(tài)環(huán)境。人類在適應(yīng)客觀世界的過程中，通過自然進(jìn)化完成了對自身的改造，使人類的大腦機(jī)能日益完善，具有了抽象思維與邏輯思維能力，這為人類能夠主動認(rèn)識與改造客觀世界打下了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。在人類改造客觀世界的過程中，人類的靈感與智慧閃耀著無盡的光芒，人類通過個體的貢獻(xiàn)與傳承完成了對精神世界的構(gòu)建。從被動使用到主動創(chuàng)造的過程中，不管是相對于物質(zhì)世界的工具，還是精神世界的技術(shù)，人們都需要重新認(rèn)識工具和技術(shù)的使能作用。

全新技術(shù)與服務(wù)的社會生態(tài)環(huán)境必將改變?nèi)藗儗陀^世界的認(rèn)識，加速人類認(rèn)識與改造客觀世界的能力。本刊STEM教育系列連載，一直在關(guān)注如何突破傳統(tǒng)的課程觀念，探討基于現(xiàn)代信息技術(shù)環(huán)境下的科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教育。本期連載文章從STEM整體的、多學(xué)科交叉的系統(tǒng)教學(xué)觀的角度，探討了STEM教育的活動模式。

當(dāng)前，新技術(shù)如雨后春筍――云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、機(jī)器人等；新的學(xué)習(xí)模式層出不窮――聯(lián)通主義、個性化學(xué)習(xí)、混合學(xué)習(xí)等，所有這些都是基于以計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)及與其相適應(yīng)的社會生態(tài)環(huán)境。由“教育生產(chǎn)力”推動的“教育生產(chǎn)關(guān)系”的變革，給教育帶來的影響必定是深遠(yuǎn)的。在此背景下，本期專題策劃《破解教育難題的戰(zhàn)略選擇》，聚焦“三通兩平臺”建設(shè)，重點關(guān)注打破傳統(tǒng)教育形態(tài)的實驗――“翻轉(zhuǎn)課堂”、“半天授課制”、“電子書包”、 “未來課堂”、 “國家教育云”、“北京數(shù)字學(xué)校”等。這些實驗必將星火燎原，推動破解“變革教育教學(xué)方式”、“提升教育質(zhì)量”和“實現(xiàn)教育公平”等教育難題。

展望未來，基于一種全新技術(shù)與服務(wù)的社會生態(tài)環(huán)境將推動打造中國教育的升級版。登高望遠(yuǎn)，或許在未來的100年內(nèi)，隨著量子計算機(jī)、光子計算機(jī)及生物計算機(jī)的發(fā)展，學(xué)習(xí)機(jī)器這樣美好的愿望可能會有實現(xiàn)的一天，我們的教育形態(tài)也將完全改變。

第9篇：對量子計算機(jī)的認(rèn)識范文

2011年9月，意大利格蘭薩索國家實驗室的科研人員曾在一個名為OPERA的實驗項目中，接收到了來自730公里外的歐洲核子研究中心的中微子，并意外測得它竟然“跑”得比光快了60納秒（1納秒等于十億分之一秒）。這更使人們對穿越產(chǎn)生猜測。

在基本粒子家族中，中微子被美籍華人張操教授喻為“宇宙中的小精靈”，它不帶電，是中性粒子，行為也難“捉摸”。通常，物理學(xué)家認(rèn)為中微子是以光速運(yùn)動。據(jù)張操介紹，超光速中微子雖然是一個高難度的高科技實驗，但其測量原理卻是小學(xué)生也懂的知識——速度等于距離除以時間。

該實驗里的距離和時間是利用全球定位系統(tǒng)（GPS）測得的，測速方法可能存在問題，據(jù)歐核中心的聲明，實驗中連接電腦和GPS裝置的光纖連接器有松動，須進(jìn)一步測試才能下結(jié)論。張操認(rèn)為，這倒說明了歐洲實驗人員對于實驗結(jié)果是高度負(fù)責(zé)的。

“跑過光”可能非偶然

其實，關(guān)于超光速中微子的假想由來已久。在1985年的一次國際會議上，張操就曾提出過“中微子可能是超光速粒子”的大膽猜想，并指出：在地球尺度，目前不能測量到超光速和光速的時間差?！?987年2月，超新星SN1987A爆發(fā)時，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)其中既有中微子又有光子，中微子到達(dá)地球的時間比光子早了3個多小時。”張操分析說，這一現(xiàn)象當(dāng)時并未受到多大的關(guān)注，因為超新星究竟是怎么爆發(fā)的尚未可知，中微子比光子早到的原因可能是中微子“搶跑”，也可能是光子在途中遇到了阻礙。

假設(shè)有朝一日，超光速現(xiàn)象得到了公認(rèn)，它和我們的生活又有何關(guān)系？張操說：“從基礎(chǔ)理論到實際應(yīng)用總有一個過程，至少需要二三十年的時間。目前可以預(yù)見的是，超光速粒子對量子計算機(jī)的研發(fā)會有幫助，它能提高計算機(jī)的速度和保密性。”

畢竟我們現(xiàn)在對世界的認(rèn)識還非常有限，我們所知的物質(zhì)數(shù)量只占世界物質(zhì)總量的5%。需要有更多機(jī)會對物理學(xué)問題作深入探討。

“時光倒流”無法實現(xiàn)

對很多“穿越迷”“時光機(jī)粉絲”而言，從超光速會聯(lián)想到時間倒流，是否可美夢成真？張操指出，這其實是人們對超光速現(xiàn)象的一大誤解。物理學(xué)中存在多種對時間的定義，既有相對時間又有絕對時間。“時間的定義不應(yīng)局限于一種特定的物質(zhì)運(yùn)動，例如光的運(yùn)動。世界上即使沒有光線，也照樣有時間。”

真實的時間和相對論時間是兩回事。出現(xiàn)超光速時，僅僅說明狹義相對論定義的相對時間不再有效，可并不會破壞因果律和真實時間。