序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇量子計(jì)算的特性范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

[中圖分類號(hào)] R765.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2013）03（a）-0099-03

過敏性鼻炎是臨床高發(fā)病，其治療方法較多，多數(shù)效果不甚理想。國(guó)內(nèi)外的較多研究認(rèn)為，此類疾病與患者機(jī)體中的較多檢測(cè)指標(biāo)有一定的相關(guān)性，其中微量元素及炎性因子，還有其他較多指標(biāo)均是對(duì)疾病診斷和發(fā)展轉(zhuǎn)歸有較高檢測(cè)價(jià)值的指標(biāo)，因此認(rèn)為其可以作為了解治療干預(yù)方案是否有效的檢測(cè)項(xiàng)目[1-2]。本研究就咪唑斯汀對(duì)過敏性鼻炎患者血清元素及特異性免疫球蛋白E（sIgE）、嗜酸性粒細(xì)胞陽(yáng)離子蛋白（ECP）、炎性因子的影響進(jìn)行分析探討，并將分析步驟及結(jié)果報(bào)道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2010年6月～2012年5月重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院收治的84例過敏性鼻炎患者，將其分為對(duì)照組（42例）和觀察組（42例）。對(duì)照組中男23例，女19例；年齡15～71歲，平均（34.1±5.2）歲；病程10.0～88.5個(gè)月，平均（45.3±3.7）個(gè)月。觀察組中男24例，女18例；年齡16～72歲，平均（34.3±5.1）歲；病程11.0～88.0個(gè)月，平均（45.5±3.6）個(gè)月。兩組患者的男女所占比例、年齡及病程比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P > 0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 治療方法 兩組患者均無(wú)1個(gè)月內(nèi)用藥治療史。對(duì)照組采用伯克納進(jìn)行治療，以伯克納鼻噴霧劑進(jìn)行噴鼻治療，2撳/次，2次/d，較為嚴(yán)重者可加至3～4次/d。觀察組則采用伯克納聯(lián)合咪唑斯汀進(jìn)行治療，伯克納用藥方法與對(duì)照組一致，同時(shí)給予咪唑斯汀10 mg/次口服，1次/d。兩組均根據(jù)治療情況治療7～14 d。后將兩組患者的治療總有效率及治療前，治療后7、14 d的血清鋅（Zn）、銅（Cu）、錳（Mn）、sIgE、ECP及白介素4（IL-4）、白介素6（IL-6）、白介素8（IL-8）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、γ干擾素（IFN-γ）水平進(jìn)行比較。

1.2.2 檢測(cè)方法 兩組患者均于用藥前1 d空腹?fàn)顟B(tài)下采集靜脈血5.0 mL進(jìn)行檢測(cè)血清Zn、Cu、Mn、sIgE、ECP及IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α、IFN-γ，其中血清Zn、Cu、Mn采用DS-3B微量元素分析儀進(jìn)行檢測(cè)；sIgE及ECP則采用上海逸晗生物科技有限公司的sIgE ELISA試劑盒及ECP ELISA檢測(cè)試劑盒進(jìn)行檢測(cè)；IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α、IFN-γ則均采用上海麗臣生物科技有限公司的相應(yīng)酶聯(lián)免疫定量試劑盒進(jìn)行檢測(cè)，最后將上述所有檢測(cè)項(xiàng)目所得檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 療效評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以經(jīng)治療后患者的所有癥狀體征消失，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)指標(biāo)均恢復(fù)正常為顯效，以患者所有癥狀體征及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)指標(biāo)均明顯改善為有效，以患者所有癥狀體征及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)指標(biāo)均無(wú)改善、輕微改善或加重為無(wú)效[3]，且以顯效例數(shù)和有效例數(shù)相加之和為總有效例數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

軟件包為SAS 8.0，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，重復(fù)測(cè)量的計(jì)量資料采用重復(fù)測(cè)量方差分析，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組臨床療效比較

治療后7、14 d統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，觀察組的總有效率顯著高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05）。

2.2 兩組治療前后血清微量元素及sIgE、ECP比較

觀察組患者治療前的血清Zn、Cu、Mn、sIgE及ECP與對(duì)照組比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P > 0.05），而治療后7、14 d觀察組血清Zn高于對(duì)照組，Cu、Mn、sIgE、ECP低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P < 0.05）。見表2。

2.3 兩組治療前后炎性因子指標(biāo)比較

治療前兩組患者的IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α及IFN-γ比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P > 0.05），而治療后7、14 d觀察組血清IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α及IFN-γ低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P < 0.05）。見表3。

3 討論

過敏性鼻炎是由IgE介導(dǎo)的I型變態(tài)反應(yīng)性疾病，臨床發(fā)病率較高，且具有反復(fù)發(fā)作的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響到患者的生存狀態(tài)。另外，較多研究認(rèn)為本類疾病發(fā)生過程中多種免疫活性細(xì)胞和細(xì)胞因子等均發(fā)生一定的變化[4]。另外，國(guó)內(nèi)外一些研究認(rèn)為[5-6]，機(jī)體某些微量元素的異常與本病有較為明顯的相關(guān)性，其中Zn的降低和Cu、Mn的升高可導(dǎo)致機(jī)體功能的異常，甚至影響到機(jī)體的免疫狀態(tài)，因此患者更易發(fā)生一些疾病。再者，臨床中對(duì)于sIgE及ECP在本病患者中存在異常升高的情況已經(jīng)基本得到肯定[7-8]，均與其特異性抗原引起的免疫性反應(yīng)有關(guān)，其在疾病發(fā)生的過程中起到敏感癥狀介質(zhì)的作用。同時(shí)，較多研究顯示，此類患者存在明顯的炎性指標(biāo)的異常升高的狀況，其中IL-4、IL-6、IL-8、TNF-α及IFN-γ均是臨床研究基本肯定的參與本病的指標(biāo)[9-10]。綜合這些因素認(rèn)為，上述項(xiàng)目均可在患者治療的過程中給予細(xì)致的監(jiān)測(cè)，以利于了解病情的發(fā)展轉(zhuǎn)歸。

伯克納是臨床中對(duì)于過敏性鼻炎治療較受肯定的藥物之一，其為糖皮質(zhì)激素類藥物，主要為通過收縮皮膚血管來達(dá)到抗炎及抗過敏的作用，從而對(duì)過敏性鼻炎發(fā)揮治療效果。咪唑斯汀是臨床中較為常用的一類治療變態(tài)反應(yīng)的藥物，具有抗組胺和抗變態(tài)反應(yīng)活性，還可抑制活化的肥大細(xì)胞釋放組胺以及抑制嗜中性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞的趨化作用，而這些作用均有效針對(duì)了過敏性鼻炎的發(fā)病機(jī)制，因此認(rèn)為效果較為可靠。

本研究就咪唑斯汀對(duì)過敏性鼻炎患者血清元素及sIgE、ECP、炎性因子的影響進(jìn)行觀察，以從這些指標(biāo)的變化方面進(jìn)一步了解咪唑斯汀的療效，結(jié)果顯示，加用咪唑斯汀的患者較未加用咪唑斯汀的患者，其血清微量元素及sIgE、ECP、炎性因子的變化幅度更大，且這些變化呈現(xiàn)出持續(xù)性，因此從這些方面肯定了其療效。

綜上所述，本研究認(rèn)為咪唑斯汀對(duì)過敏性鼻炎患者血清元素及SIgE、ECP、炎性因子的影響較為明顯，其可有效改善患者的疾病狀態(tài)。

[參考文獻(xiàn)]

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中圖分類號(hào)：O413.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0298-01

一、量子的基本知識(shí)

1、量子

我們?cè)谖锢韺W(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，也就是可觀測(cè)的物理量都在不連續(xù)地變化。？比如，我們說一個(gè)“光量子”，是因?yàn)閱蝹€(gè)光量子的能量是光能變化的最小單位，光的能量是以單個(gè)光量子的能量為單位一份一份地變化的。對(duì)于量子的種種特性，連不少科學(xué)家都為之迷惑，對(duì)于我們普通人來說自然更加高深。今天我就試著走近它，來發(fā)現(xiàn)她“幽靈”般的的魅力。

2、量子的特性

量子的奇妙之處首先在于它的奇妙特性――量子疊加和量子糾纏。

量子疊加就是說量子有多個(gè)可能狀態(tài)的疊加態(tài)，只有在被觀測(cè)或測(cè)量時(shí)，才會(huì)隨機(jī)地呈現(xiàn)出某種確定的狀態(tài)，因此，對(duì)物質(zhì)的測(cè)量意味著擾動(dòng)，會(huì)改變被測(cè)量物質(zhì)的狀態(tài)。好比孫悟空的分身術(shù)， 孫悟空可能同時(shí)出現(xiàn)在幾個(gè)地方，他的各個(gè)分身就像是他的疊加態(tài)。在日常生活中，我們不可能在不同的地方同時(shí)出現(xiàn)，但在量子世界里它卻可以同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)不同的地方?！?/p>

而所謂的量子糾纏，則意味著兩個(gè)糾纏在一起的量子就像有心電感應(yīng)的雙胞胎，不管兩個(gè)人的距離有多遠(yuǎn)，當(dāng)哥哥的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，弟弟的狀態(tài)也跟著發(fā)生一樣的變化?！叭绻@兩個(gè)光量子呈糾纏態(tài)的話，哪怕是千公里量級(jí)或者更遠(yuǎn)的距離，還是會(huì)出現(xiàn)遙遠(yuǎn)的點(diǎn)之間的詭異互動(dòng)，愛因斯坦稱之為“幽靈般的超距作用”。科學(xué)家就可以利用這種效應(yīng)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。量子糾纏的廣泛應(yīng)用將會(huì)改變我們的生活，真正地突破時(shí)空的局限，交通、物流也就不再會(huì)有時(shí)間與空間的阻礙了。我國(guó)發(fā)射的“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星昭示著我國(guó)在量子通信領(lǐng)域已處于世界領(lǐng)先的地位。

二、意識(shí)是量子力學(xué)現(xiàn)象

人們的意識(shí)一直都沒有搞清楚，用經(jīng)典物理學(xué)的電學(xué)、磁學(xué)及力學(xué)方法去測(cè)量意識(shí)是測(cè)量不出來的，科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到了意識(shí)是種量子力學(xué)的現(xiàn)象，意識(shí)的念頭像量子力學(xué)的測(cè)量。為什么這么說呢？比如我們面前出現(xiàn)了一座房子，這時(shí)有兩種可能的狀態(tài)：一個(gè)沒有任何心思的人會(huì)看房非房，他的意識(shí)處于自由的狀態(tài)，沒看到房子是石頭的還是木頭的，他根本就不動(dòng)念頭。意識(shí)也是這樣，如果你看到這座房子，一下子動(dòng)念頭了，動(dòng)念頭實(shí)質(zhì)上就是作了測(cè)量。

客觀世界是一系列復(fù)雜念頭造成的。有一本非常著名的書叫《皇帝新腦》， 就是研究意識(shí)，他認(rèn)為計(jì)算機(jī)僅僅是邏輯運(yùn)算，不會(huì)產(chǎn)生直覺，直覺只能是量子系統(tǒng)才能夠產(chǎn)生，意識(shí)是種量子力學(xué)現(xiàn)象，意識(shí)的念頭像量子力學(xué)的測(cè)量。而人的大腦有直覺，也就是說人的意識(shí)不僅存在于大腦之中，也存在于宇宙之中，量子糾纏告訴我們，一定有個(gè)地方存在著人的意識(shí)。

三、量子技術(shù)的應(yīng)用

科學(xué)家認(rèn)為，量子糾纏是一種 “神奇的力量”，可成為具有超級(jí)計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)和量子保密系統(tǒng)的基礎(chǔ)。實(shí)際上，量子糾纏還有很多奇妙的應(yīng)用，可以在許多領(lǐng)域中突破傳統(tǒng)技術(shù)的極限。量子技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)新興的、快速發(fā)展中的技術(shù)領(lǐng)域。這其中，量子通信、量子計(jì)算、量子成像、量子生物學(xué)是目前的方向。

1、量子通信

量子通信就是通過把量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合，利用量子調(diào)控技術(shù)，確保信息安全、提高運(yùn)算速度、提升測(cè)量精度。 廣義地說，量子通信是指把量子態(tài)從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方，它的內(nèi)容包含量子隱形傳態(tài)，量子糾纏交換和量子密鑰分配。狹義地說，實(shí)際上只是指量子密鑰分配或者基于量子密鑰分配的密碼通信，解決了以往用微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)極易遭遇泄密的問題。

2、量子計(jì)算

量子計(jì)算是量子物理學(xué)向我們展示的又一種強(qiáng)大的能力，源自于對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)的模擬。模擬多粒子系統(tǒng)的行為時(shí)，當(dāng)需要模擬的粒子數(shù)目很多時(shí)，一個(gè)足夠精確的模擬所需的運(yùn)算時(shí)間則變得相當(dāng)漫長(zhǎng)。而如果用量子系統(tǒng)所構(gòu)成的量子計(jì)算機(jī)來模擬量子現(xiàn)象則運(yùn)算時(shí)間可大幅度減少，從此量子計(jì)算機(jī)的概念誕生。

3、量子成像

量子成像是從利用量子糾纏原理開始發(fā)展起來的一種新的成像技術(shù)，有一種比較奇妙的現(xiàn)象稱之為“鬼成像”。比如將糾纏的雙光子分別輸入兩個(gè)不同的光學(xué)系統(tǒng)中，在其中一個(gè)系統(tǒng)里放入待成像的物體，通過雙光子關(guān)聯(lián)測(cè)量，在另一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中能再現(xiàn)物體的空間分布信息。即與經(jīng)典光學(xué)成像只能在同一光路中得到物體的像不同，鬼成像可以在另一條并未放置物體的光路上再現(xiàn)該物體的成像。

4、量子生物學(xué)

量子生物學(xué)是利用量子力學(xué)的概念、原理及方法來研究生命物質(zhì)和生命過程的學(xué)科。薛定諤在《生命是什么》一書中對(duì)這一觀點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的闡述，提出遺傳物質(zhì)是一種有機(jī)分子，遺傳性狀以“密碼”形式通過染色體而傳遞等設(shè)想。這些設(shè)想由脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)模型而得到極大的發(fā)展，從而奠定了分子生物學(xué)的基礎(chǔ)。分子的相互作用必然涉及其電子的行為，而能夠精確描述電子行為的手段就是量子力學(xué)。因此量子生物學(xué)是分子生物學(xué)深入發(fā)展的必然趨勢(shì)，是量子力學(xué)與分子生物學(xué)發(fā)展到一定階段之后相互結(jié)合的產(chǎn)物。

愛因斯坦相對(duì)論指出：相互作用的傳播速度不會(huì)大于光速，可是對(duì)于分開很遠(yuǎn)距離的兩個(gè)處于糾纏態(tài)中的粒子，當(dāng)對(duì)一個(gè)粒子進(jìn)行測(cè)量時(shí)，另一個(gè)粒子的狀態(tài)受到關(guān)聯(lián)關(guān)系已經(jīng)發(fā)生了變化，這種傳輸?shù)睦碚撍俣瓤梢赃h(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速。這一現(xiàn)象被愛因斯坦稱為“詭異的互動(dòng)性”。量子糾纏是量子物理學(xué)里最稀奇古怪的東西，即使腦洞大開我們還是很難領(lǐng)會(huì)它，另外從常識(shí)角度來看，量子理論描述的自然界很荒謬，許多解釋還涉及到哲學(xué)問題。但另一方面，量子物理學(xué)有很廣泛的應(yīng)用，它的發(fā)展可能帶來行業(yè)面貌的改變，所涉及的范圍從量子計(jì)算機(jī)到人工智能，無(wú)所不含，這也正是我們深入學(xué)習(xí)、研究量子物理的動(dòng)力所在??！

參考文獻(xiàn)

[1] 薛定諤，生命是什么.

[2] 舒娜，量子糾纏技術(shù)與量子通信.

[3] 尼古拉.吉桑著，周榮庭譯，跨越時(shí)空的骰子.

[4] 中國(guó)科普博覽.

篇（3）

兩種方式

現(xiàn)在，全球在遠(yuǎn)距離通信方面最先進(jìn)的科技是用于可見光的量子信息的瞬間傳輸。量子信息以（quantumbits）量子比特為單位計(jì)或是qubits，這些可以通過光一瞬間分散的特性表現(xiàn)，比如它的兩級(jí)狀態(tài)，或是以電磁波的連續(xù)狀態(tài)形容，比如微波電場(chǎng)的密度和強(qiáng)度。瞬間傳輸信息，需要發(fā)送和接收雙方都擁有一對(duì)糾纏的量子系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)送者改變系統(tǒng)狀態(tài)時(shí)，接收者系統(tǒng)會(huì)同樣受到影響。

兩極化量子比特在距離方面的表現(xiàn)最好，其最高紀(jì)錄能達(dá)到143公里。不過目前，僅有50%的量子比特能夠瞬間傳輸。實(shí)際上，瞬間傳輸需要傳送方進(jìn)行名為“鈴流檢測(cè)“的操作。操作中，兩個(gè)量子的兩極被充分相連形成四種可能性組合。簡(jiǎn)單的光學(xué)和光電探測(cè)器能夠最多分辨兩種。

長(zhǎng)距離的傳輸也會(huì)帶來進(jìn)一步的技術(shù)難題，比如對(duì)大氣亂流和地面活動(dòng)的彌補(bǔ)。所以，需要利用一些先進(jìn)科技同步傳輸?shù)膬啥?，比如使用原子鐘。現(xiàn)代經(jīng)典的通訊更加依賴于衛(wèi)星技術(shù)。

持續(xù)變量的體系衡量所有鈴流檢測(cè)的結(jié)果更加容易，只用簡(jiǎn)單的線性光學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)的光電探測(cè)器即可進(jìn)行。這樣的系統(tǒng)能夠同時(shí)傳送許多量子比特，因此在高速量子通訊中更加青睞使用這樣的系統(tǒng)。

我們需要找到一種方式能夠綜合分散變量（長(zhǎng)距離傳輸）與持續(xù)變量（快速確定的傳輸）中最好的特性。有實(shí)驗(yàn)表明，將分散量子比特與持續(xù)變量糾纏粒子的結(jié)合，就能夠完整瞬間傳輸量子信息。我們需要進(jìn)一步研究擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)中的距離，并整合其他量子技術(shù)類型，比如用于移動(dòng)通訊儲(chǔ)存的量子存儲(chǔ)器?；旌霞夹g(shù)的研究需要在不同領(lǐng)域、不同團(tuán)隊(duì)之間展開更廣泛的合作與交流。

量子網(wǎng)絡(luò)

實(shí)現(xiàn)全球分布的量子計(jì)算機(jī)或量子網(wǎng)絡(luò)，其中最大的阻礙之一就是網(wǎng)絡(luò)之間糾纏的節(jié)點(diǎn)。所謂量子比特（量子位）能夠在任意兩個(gè)量子之間瞬間移動(dòng)，并且依靠本地量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

理想狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)，在任意一雙量子間糾纏，或是創(chuàng)造出一個(gè)巨大多重糾纏的“團(tuán)簇”，向所有的節(jié)點(diǎn)散布。團(tuán)簇狀態(tài)就是連接實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出的數(shù)以千計(jì)的節(jié)點(diǎn)。而最大的挑戰(zhàn)就是證明它們?nèi)绾卧陂L(zhǎng)距離之間展開，就如同怎樣在各節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)量子態(tài)一樣，以及如何利用量子節(jié)點(diǎn)不斷地更新它們。

在近乎完美的精確和大容量下，量子存儲(chǔ)器需要將電磁輻射轉(zhuǎn)化為物理變化?！白赞D(zhuǎn)集合”代表了一種量子存儲(chǔ)器。超冷原子氣體包括了100萬(wàn)原子的銣元素，它能夠?qū)蝹€(gè)的光量子轉(zhuǎn)化為稱為自轉(zhuǎn)波的集合原子。儲(chǔ)存時(shí)間接近100毫秒，需要在全球之間發(fā)送光信號(hào)。

量子網(wǎng)絡(luò)需要存儲(chǔ)器存入量子信息，保護(hù)信息免受不需要的交互作用的影響。因此，量子計(jì)算需要通過這樣存儲(chǔ)器的技術(shù)支持以及通過中繼器實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的量子糾纏分布。

超導(dǎo)量子比特是以物理數(shù)量定義的，比如電感器的流量或電容器的電荷，通過釋放或吸收微波光量子，與量子處理器之間相互作用。為達(dá)到固體量子存儲(chǔ)的成功集合，量子信息的可逆的存儲(chǔ)和檢索將成為可能。這需要微波光量子與固態(tài)量子存儲(chǔ)器原子自轉(zhuǎn)之間有效的交接，與處理器相連接。如果成功，這項(xiàng)混合技術(shù)將是最有希望擴(kuò)大成為大型分布式的量子計(jì)算機(jī)的設(shè)備。

另一方面，量子計(jì)算對(duì)經(jīng)典計(jì)算做了極大的擴(kuò)充，在數(shù)學(xué)形式上，經(jīng)典計(jì)算可看做是一類特殊的量子計(jì)算。量子網(wǎng)絡(luò)對(duì)每一個(gè)疊加分量進(jìn)行變換，所有這些變換同時(shí)完成，并按一定的概率幅疊加起來，給出結(jié)果，這種計(jì)算稱作量子并行計(jì)算。

未來的發(fā)展

為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，量子瞬間傳輸科技需要發(fā)展以下三方面：

第一，在分散變量與連續(xù)變量之間進(jìn)行更多的理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究。這樣可以綜合目前各種不同的研究方法，進(jìn)行整合深入發(fā)掘最佳的成果。繼續(xù)進(jìn)行兩極化量子比特的衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)，利用自由空間或光纖進(jìn)行跨越城市之間的信息互通的連續(xù)變量的瞬間傳輸。

篇（4）

當(dāng)我們還在感嘆一個(gè)小小的芯片可以集成超過數(shù)億個(gè)晶體管，去年我們還認(rèn)為Intel研制出的3D晶體管是“晶體管歷史上最偉大的發(fā)明”的時(shí)候，量子計(jì)算機(jī)(Quantum Computer)便以更加驚艷的方式成為焦點(diǎn)。

在3月初舉行的美國(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)上，以馬賽厄斯?斯特芬博士為首的IBM團(tuán)隊(duì)展示了他們?cè)诹孔佑?jì)算機(jī)方面的最新研究成果：3D超導(dǎo)量子比特(quhit)裝置及包含3個(gè)量子比特的硅晶片。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)從事半導(dǎo)體量子芯片研究的郭國(guó)平教授認(rèn)為，上述設(shè)備非常類似于我們現(xiàn)在廣泛使用的電腦芯片，采用傳統(tǒng)的微電子加工技術(shù)，在超導(dǎo)的金屬鋁材料上即可制備出進(jìn)行量子信息處理的芯片。

與此同時(shí)，IBM的三項(xiàng)新紀(jì)錄震動(dòng)整個(gè)了物理界，他們做到了減少基本運(yùn)算誤差、保持量子比特中量子機(jī)械特性的完整性，以及將量子的相干時(shí)間(即系統(tǒng)一直進(jìn)行量子信息處理而不發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)間)延長(zhǎng)了2個(gè)數(shù)量級(jí)。“這一次，他們采用了一種新的三維結(jié)構(gòu)，就像用一個(gè)盒子把芯片包裹起來以避免外界的干擾，使得量子相干時(shí)間延長(zhǎng)到100微秒，這樣每進(jìn)行10000次(以前是100次)作才出錯(cuò)，因此他們的芯片可以進(jìn)行很多次的量子計(jì)算，性能比以前更為強(qiáng)大”，郭教授解釋。

這100微秒，對(duì)你我來說只是一瞬，但對(duì)于量子計(jì)算來說，卻可以同時(shí)處理百萬(wàn)項(xiàng)任務(wù)。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)將信息識(shí)別為“0”或“1”兩種狀態(tài)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，就像燈泡一樣，非開即關(guān)；而量子計(jì)算則如同“薛定諤的貓”，它可以同時(shí)處理數(shù)據(jù)“1”和“0”，這就意味著兩個(gè)量子比特可以表示4個(gè)賦值，三個(gè)量子比特則可以表示8個(gè)，以此類推。不過更讓人驚異的是，最子比特所呈現(xiàn)的這種特性，就好比一盞燈可以同時(shí)處于開和關(guān)兩種狀態(tài)一樣，具有天然的并行計(jì)算能力。斯特芬博士說：“這就像我可以同時(shí)身處兩個(gè)不同地方，但是這樣的事情在現(xiàn)實(shí)世界中不可能發(fā)生。”

早在100年前，量子力學(xué)理論就開始不斷沖擊人們的既有認(rèn)知。而一個(gè)多世紀(jì)過去了，量子鬼魅般行蹤的魅力卻讓無(wú)數(shù)科學(xué)家為之傾倒。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者理查德-費(fèi)恩曼于1982年引入量子計(jì)算的概念，至今已有越來越多的研究人員投身關(guān)于量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)：2007年。D-Wave公司宣稱他們制造出了世界第一臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)(迄今為止只賣出了一臺(tái))；2010年，美國(guó)與澳大利亞科學(xué)家成功制造出在單晶硅表面構(gòu)成一個(gè)量子點(diǎn)的晶體管；2011年初，牛津大學(xué)的科學(xué)家首次將100億個(gè)量子比特植入高純度的硅晶體中……目前，許多政府和軍隊(duì)也在出資支持進(jìn)行量子計(jì)算機(jī)研究和開發(fā)的機(jī)構(gòu)。

篇（5）

量子芯片是在傳統(tǒng)半導(dǎo)體工業(yè)的基礎(chǔ)上，充分利用量子力學(xué)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效率并行量子計(jì)算的核心部件?！傲孔有酒笔俏磥砹孔佑?jì)算機(jī)的“大腦”。

新型量子比特在超快操控速度方面與電荷量子比特類似，而其量子相干性方面，卻比一般電荷編碼量子比特提高近十倍。同時(shí)，該新型多電子軌道雜化實(shí)現(xiàn)量子比特編碼和調(diào)控的方式具有很強(qiáng)的通用性，對(duì)探索半導(dǎo)體中極性聲子和壓電效應(yīng)對(duì)量子相干特性的影響提供了新思路。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇（6）

【分類號(hào)】：TM743

1.概述

量子計(jì)算是計(jì)算機(jī)科學(xué)與量子力學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，根據(jù)Moore定律可知：當(dāng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元達(dá)到原子層次時(shí)，顯著地量子效應(yīng)將會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)性能，計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展需要借助新的原理和方法【1】，量子計(jì)算為這一問題的解決提供了一個(gè)可能的途徑。

根據(jù)量子計(jì)算原理設(shè)計(jì)的量子計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的最好體現(xiàn)。量子計(jì)算機(jī)是利用微觀粒子狀態(tài)來進(jìn)行存儲(chǔ)和處理信息的計(jì)算工具【2】。其基本原理是通過物理手段制備可操作的量子態(tài)，并利用量子態(tài)的疊加性、糾纏性和相干性等量子力學(xué)的特性進(jìn)行信息的運(yùn)算、保存和處理操作，從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)的計(jì)算理念。

量子通信是量子理論與信息理論的交叉學(xué)科，是指利用量子的糾纏態(tài)實(shí)現(xiàn)信息傳遞的通訊方式。量子的糾纏態(tài)是指：相互糾纏的兩個(gè)粒子無(wú)論被分離多遠(yuǎn)，一個(gè)粒子狀態(tài)的變化都會(huì)立即使得另一個(gè)粒子狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象。量子通信主要包括兩類：用于量子密鑰的傳輸，和用于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，量子通信具有容量大，傳輸距離遠(yuǎn)和保密性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.量子計(jì)算基礎(chǔ)

2.1 量子位

計(jì)算機(jī)要處理數(shù)據(jù)，必須把數(shù)據(jù)表示成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的形式。與經(jīng)典計(jì)算機(jī)不同，量子計(jì)算機(jī)用量子位來存儲(chǔ)信息，量子位的狀態(tài)既可以是0態(tài)或1態(tài)，也可以是0態(tài)和1態(tài)的任意線性疊加狀態(tài)。一個(gè)n位的量子寄存器可以處于 個(gè)基態(tài)的相干疊加態(tài) 中，即可以同時(shí)存儲(chǔ) 種狀態(tài)。因此，對(duì)量子寄存器的一次操作就相當(dāng)于對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的 次操作，也就是量子的并行性。

2.2.量子邏輯門

對(duì)量子位的態(tài)進(jìn)行變換，可以實(shí)現(xiàn)某些邏輯功能。變化所起到的作用相當(dāng)于邏輯門的作用。因此，提出了“量子邏輯門”【3】的概念，為：在一定時(shí)間間隔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)邏輯變換的量子裝置。

量子邏輯門在量子計(jì)算中是一系列的酉變換，將酉矩陣作為算符的變換被成為酉變換。量子位的態(tài) 是希爾伯特空間（Hilbert空間）的單位向量，實(shí)現(xiàn)酉變換后希爾伯特空間，在希爾伯特空間內(nèi)仍為單位向量?！?】

3.量子算法

量子算法的核心就是利用量子計(jì)算機(jī)的特性加速求解的速度，可以達(dá)到經(jīng)典計(jì)算機(jī)不可比擬的運(yùn)算速度和信息處理功能。目前大致五類優(yōu)于已知傳統(tǒng)算法的量子算法：基于傅里葉變換的量子算法，以Grover為代表的量子搜素算法，模擬量子力學(xué)體系性質(zhì)的量子仿真算法，“相對(duì)黑盒”指數(shù)加速的量子算法和相位估計(jì)量子算法。

3.1基于傅里葉變換的量子算法

Shor于1994年提出大數(shù)質(zhì)因子分解量子算法，而大數(shù)質(zhì)因子分解問題廣泛應(yīng)用在RSA公開密鑰加密算法之中，該問題至今仍屬于NP難度問題。但是Shor算法可以在量子計(jì)算的條件下，在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)很有效地解決該問題。這對(duì)RSA的安全性有著巨大的挑戰(zhàn)。

Shor算法的基本思想是：利用數(shù)論相關(guān)知識(shí)，通過量子并行特點(diǎn)，獲得所有的函數(shù)值；再隨機(jī)選擇比自變量小且互質(zhì)的自然數(shù)，得到相關(guān)函數(shù)的疊加態(tài)；最后進(jìn)行量子傅里葉變換得最后結(jié)果。構(gòu)造如下函數(shù)：

就目前而言，該算法已經(jīng)相對(duì)成熟，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化的空間不大。目前研究者的改進(jìn)工作主要是：通過對(duì)同余式函數(shù)中與N互質(zhì)的自然數(shù)選擇的限制，提高算法成功的概率。Shor算法及其實(shí)現(xiàn)，對(duì)量子密碼學(xué)和量子通信的發(fā)展有著極重要的價(jià)值。[7]

3.2以Grover為代表的量子搜素算法

3.2.1 Grover算法

Grover算法屬于基于黑箱的搜索算法，其基本思想為：在考慮含有 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索問題，其中搜索的解恰好有 個(gè)，將數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)元素進(jìn)行量化后，存儲(chǔ)在 個(gè)量子位中， 與 滿足關(guān)系式 。【8】將搜索問題表示成從0到 的整數(shù) ，其中函數(shù) 定義為：如果 是需要搜索的解， ；若不是需要搜索的解，那么 ?！?2】

具體算法如下：

（1）初始化。應(yīng)用Oracle算子 ，檢驗(yàn)搜索元素是否是求解的實(shí)際問題中需要搜索的解。

（2）進(jìn)行Grover迭代。將結(jié)果進(jìn)行阿達(dá)馬門（Hadamard門）變換。

（3）結(jié)果進(jìn)行 運(yùn)算。

（4）結(jié)果進(jìn)行阿達(dá)馬門變換?！?2】

4. 量子智能計(jì)算

自Shor算法和Grover算法提出后，越來越多的研究員投身于量子計(jì)算方法的計(jì)算處理方面，同時(shí)智能計(jì)算向來是算法研究的熱門領(lǐng)域，研究表明，二者的結(jié)合可以取得很大的突破，即利用量子并行計(jì)算可以很好的彌補(bǔ)智能算法中的某些不足。

目前已有的量子智能計(jì)算研究主要包括：量子人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，量子進(jìn)化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和量子進(jìn)化算法已經(jīng)成為目前學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，并且取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)，下面將以量子進(jìn)化算法為例。

量子進(jìn)化算法是進(jìn)化算法與量子計(jì)算的理論結(jié)合的產(chǎn)物，該算法利用量子比特的疊加性和相干性，用量子比特標(biāo)記染色體，使得一個(gè)染色體可以攜帶大數(shù)量的信息。同時(shí)通過量子門的旋轉(zhuǎn)角度表示染色體的更新操作，提高計(jì)算的全局搜索能力。

目前量子進(jìn)化算法已經(jīng)應(yīng)用于許多領(lǐng)域，例如：工程問題、信息系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。同時(shí)，伴隨著量子算法的理論和應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，量子進(jìn)化算法等量子智能算法有著更大的發(fā)展前景和空間。

參考文獻(xiàn)

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2.張毅，盧凱，高穎慧.量子算法與量子衍生算法

3.Deutsch D，Jozsa R.Rapid solution of problems by quanturm computation[C]//Proc Roy Soc London A，1992，439：553-558

4.吳楠，宋方敏。量子計(jì)算與量子計(jì)算機(jī)

5.蘇曉琴，郭光燦。量子通信與量子計(jì)算。量子電子學(xué)報(bào)，2004，21（6）：706-718

6. White T.Hadoop： The Defintive Guide，California：O’Reilly Media，Inc.2009：12-14

7.王蘊(yùn)，黃德才，俞攸紅.量子計(jì)算及量子算法研究進(jìn)展.

8.孫吉貴，何雨果.量子搜索算法.軟件學(xué)報(bào)，2003，14（3）：334-344

9.龍桂魯.量子計(jì)算算法介紹

篇（7）

上圖左邊為利用掃描隧道顯微鏡測(cè)量水的量子效應(yīng)的示意圖。上圖右邊為單個(gè)水分子的非彈性電子隧穿譜，從中可分辨水分子的拉伸、彎曲和轉(zhuǎn)動(dòng)等振動(dòng)模式，這些振動(dòng)可以作為靈敏的探針來探測(cè)氫核的量子運(yùn)動(dòng)對(duì)氫鍵的影響。

最近，他們又基于掃描隧道顯微鏡研發(fā)了一套“針尖增強(qiáng)的非彈性電子隧穿譜”技術(shù)，突破了傳統(tǒng)非彈性電子隧穿譜技術(shù)在信噪比和分辨率方面的限制，在國(guó)際上首次獲得了單個(gè)水分子的高分辨振動(dòng)譜，并由此測(cè)得了單個(gè)氫鍵的強(qiáng)度。

篇（8）

【中圖分類號(hào)】TP309.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1009-5071(2012)08-0249-01

如今計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了人工智能時(shí)代，新型計(jì)算機(jī)的時(shí)代又將是新一輪的計(jì)算機(jī)革命，這又將對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1 新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)

信息時(shí)代對(duì)信息的獲得能力決定了一個(gè)國(guó)家或者地區(qū)在這個(gè)時(shí)代的發(fā)展能力。全球化已經(jīng)越來越迅速的今天，世界各國(guó)都在加緊研發(fā)新型的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的各個(gè)方面都出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。而新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等也將在不久的將來進(jìn)入我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，甚至有些已經(jīng)進(jìn)入了我們的生活。

1.1 量子計(jì)算機(jī)：量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)是基于量子效應(yīng)理論開發(fā)的，它的運(yùn)算工作原理是：利用鏈狀分子聚合物的特性來表示信號(hào)的開和關(guān)，并用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使得信息沿著聚合物移動(dòng)，進(jìn)行運(yùn)算。量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單位比以往的計(jì)算機(jī)都要小許多，是用量子位存儲(chǔ)的。具體的表現(xiàn)就是一個(gè)量子位可以存儲(chǔ)2個(gè)數(shù)據(jù)，這樣量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)就是比存儲(chǔ)量就變的非常龐大，對(duì)于工作要求存儲(chǔ)量大的電腦用戶來說是一個(gè)極佳的選擇。目前正在研發(fā)的量子計(jì)算機(jī)類型主要有3種，第一種是核磁共振量子計(jì)算機(jī)，第二種是硅半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī)，第三種是離子阱量子計(jì)算機(jī)?？茖W(xué)家們預(yù)測(cè)，量子計(jì)算機(jī)將在不久的2030年獲得普及。

1.2 光子計(jì)算機(jī)：光子計(jì)算機(jī)也可以被稱作是全數(shù)字計(jì)算機(jī)，它的工作原理是以光子代替電子，光互連的特性替代導(dǎo)線的互連，用光硬件代替電腦中的硬件設(shè)備，用光運(yùn)算的方式代替電運(yùn)算的方式進(jìn)行運(yùn)算。這種計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)是信息傳遞的平行通道密度大，而光具有高速、并行的特性，這也就決定了光子計(jì)算機(jī)并行處理能力強(qiáng)大，運(yùn)算速度遠(yuǎn)超人們的想象。

1.3 生物計(jì)算機(jī)：生物計(jì)算機(jī)亦稱作DNA分子計(jì)算機(jī)，它的運(yùn)算過程簡(jiǎn)單來說就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)相互作用的過程。計(jì)算過程中需要的轉(zhuǎn)換開關(guān)是用酶來?yè)?dān)任的，程序的表示也將在酶合成系統(tǒng)與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中變得極其明顯。生物計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度比人腦的運(yùn)算速度要快100萬(wàn)倍，也就是說生物計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算需要的時(shí)間僅僅是10微微秒。這種計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)是驚人的存儲(chǔ)量，根據(jù)計(jì)算，1立方米的DNA溶液可以存儲(chǔ)1萬(wàn)億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

1.4 納米計(jì)算機(jī)：納米作為一種計(jì)量單位，許多人對(duì)其并不陌生，但是對(duì)其的具體感覺卻并不直觀，它的長(zhǎng)度大約是一個(gè)氫原子的直徑的10倍，它的具體表述就是10-9米?，F(xiàn)在納米技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域正在從微電子機(jī)械系統(tǒng)中被運(yùn)用，這個(gè)系統(tǒng)是把傳感器、電動(dòng)機(jī)和計(jì)算機(jī)的個(gè)各種處理器放在了同一個(gè)芯片上。這種用納米技術(shù)的計(jì)算機(jī)芯片非常微小，體積一般不過就是數(shù)百個(gè)原子的大小。它的優(yōu)點(diǎn)就是幾乎不需要消耗任何能源，性能更是比現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)要強(qiáng)大的多。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展

2.1 現(xiàn)代微型處理器技術(shù)發(fā)展：計(jì)算機(jī)性能的提升關(guān)鍵技術(shù)就是微型處理器的發(fā)展，這種技術(shù)追求的就是把處理器里的晶體線寬和尺寸的減小。要實(shí)現(xiàn)減小的目的，一般是通過用較短的波長(zhǎng)的曝光光源來掩膜曝光，使做出的聯(lián)通晶體管的導(dǎo)線和刻蝕于硅片上的晶體管更細(xì)更小的方法來實(shí)現(xiàn)的，這種技術(shù)到現(xiàn)在一般是用紫外線作為曝光光源，不管有個(gè)限制難題就是線寬小于或等于0.10流明的情況下會(huì)受到阻礙，也因此現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)不再追求利用紫外線做光源來提升計(jì)算機(jī)的性能發(fā)展方向了。

2.2 以納米為主的電子科學(xué)技術(shù)：當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展障礙是處理速度和集成度，盡管現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)的電子元件得到了有效的改善，但是相對(duì)于現(xiàn)在要求電子計(jì)算機(jī)的高速化，智能化，和微型化的要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的， 所以今后計(jì)算機(jī)的技術(shù)發(fā)展也不再是局限在單純的縮小尺寸方面，還要用其他的創(chuàng)新手段來完善計(jì)算機(jī)技術(shù)。

2.3 分組交換技術(shù)的發(fā)展：分組交換技術(shù)是把需要傳送的數(shù)據(jù)劃分為一些等長(zhǎng)的部分，每個(gè)部分叫做一個(gè)數(shù)據(jù)段的技術(shù)。在這些數(shù)據(jù)段的前面添加一個(gè)控制信息組成首部，就可以構(gòu)成一個(gè)分組。分組通過首部指明了需要發(fā)往的地址，然后節(jié)點(diǎn)交互機(jī)根據(jù)分組的地址，將他們發(fā)往目的地。整個(gè)過程就是分組交換過程，這種技術(shù)很好的提升了通信的效率。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)在人們的生活中已經(jīng)扮演了一個(gè)非常重要的角色，但是它的角色只會(huì)變得越來越重要，因?yàn)橐杂?jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，人類將進(jìn)入智能化、物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代。

3.1 納米技術(shù)需要大力發(fā)展：納米技術(shù)不受到傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集成和處理速度的限制，納米技術(shù)就成了今后計(jì)算機(jī)技術(shù)大力發(fā)展的一個(gè)方向了。今后出現(xiàn)的量子計(jì)算機(jī)和生物計(jì)算機(jī)的發(fā)展都有賴于納米技術(shù)在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，為推動(dòng)今后計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)，大力發(fā)展納米技術(shù)也成了一個(gè)必要的選擇。

3.2 著力改善計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)是一個(gè)具有不同功能的體系結(jié)構(gòu)，也是一個(gè)組合體。當(dāng)代幾乎所有的大型電腦和微型電腦都有可以同時(shí)處理不同問題的能力，這種功能就是是當(dāng)前計(jì)算機(jī)的主流結(jié)構(gòu)：并行計(jì)算。另外大型電腦有一個(gè)群集的發(fā)展趨勢(shì)，使用戶對(duì)相融性和可靠性的需求獲得提高。

篇（9）

Solid State Devices

2012，551p

Hardcover

ISBN9781461411406

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，人類科技已進(jìn)入納米時(shí)代，應(yīng)用于光子學(xué)、電子學(xué)等的納米結(jié)構(gòu)固體器件正以飛速發(fā)展的態(tài)勢(shì)引起人們?cè)絹碓綕獾难芯颗d趣。當(dāng)器件尺寸接近甚至小于電子的特征自由程時(shí)，量子現(xiàn)象開始占據(jù)統(tǒng)治地位，一些固體器件展現(xiàn)了新穎的特性。對(duì)于這些特性背后的物理原理和概念，本書進(jìn)行了細(xì)致深入的分析。

本書共分為9章：1.穩(wěn)態(tài)的“漂移擴(kuò)散模型”在固體中的電子傳輸。本章從介紹基本的漂移擴(kuò)散模型開始，引入有效的漂移擴(kuò)散方程用來計(jì)算穩(wěn)態(tài)的運(yùn)輸下固體器件中載體濃度和電流密度。2.討論了更復(fù)雜的基于電荷傳輸模型的玻耳茲曼的輸運(yùn)方程（BTE）。本章從基本原理出發(fā)，推導(dǎo)廣義力矩方程中存在的電荷傳輸局域和非局域的影響。3.回顧了量子力學(xué)中的基本概念、算符以及一些定義，介紹了量子阱、量子線和量子點(diǎn)，以及隨時(shí)間變化的擾動(dòng)理論等。本章目的是為納米結(jié)構(gòu)的固態(tài)器件提供必不可少的理論知識(shí)和必備的量子理論基礎(chǔ)。4.基于時(shí)間無(wú)關(guān)微擾理論中，計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)的方法。能帶結(jié)構(gòu)在納米固體器件中，特別是光器件，起著至關(guān)重要的作用。本章討論了4個(gè)不同的能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法：近自由電子法、正交平面波（OPW）擴(kuò)展方法、緊約束近似（TBA）和波矢動(dòng)量理論。5.在傳輸機(jī)制中時(shí)間有關(guān)的微擾理論的應(yīng)用。6.電子- 光子相互作用及其對(duì)固體器件性能的影響，介紹了光學(xué)中的一些概念，如自發(fā)輻射、受激發(fā)射等。7.在磁場(chǎng)中的電子的行為，介紹了狄拉克方程和泡利方程、薛定諤方程，以及量子霍爾效應(yīng)（FQHE）。8.一些通常的量子輸運(yùn)方程。9.基于第8章原理而開發(fā)研制的一些實(shí)際的量子器件。

作者Supriyo Bandyopadhyay 在全美三個(gè)大學(xué)教授電子學(xué)理論、固體物理的研究生課程長(zhǎng)達(dá)25年，具有非常豐富的教學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)。本書依據(jù)作者的教學(xué)材料所編撰。一旦讀者們能夠把握并熟悉掌握書中提出的概念，他們將能夠很容易地處理更加困難和專業(yè)的研究論題。

本書適合電子學(xué)和物理學(xué)專業(yè)背景的本科畢業(yè)生及一年級(jí)的研究生，讀者應(yīng)對(duì)固態(tài)物理、量子力學(xué)有一定的了解。本書可使讀者對(duì)電子學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)中的重要概念有更深入的理解和認(rèn)識(shí)。

楊盈瑩，助理研究員

篇（10）

谷歌去年的研發(fā)開支達(dá)到80億美元。為了在互聯(lián)網(wǎng)搜索和在線廣告等市場(chǎng)保持領(lǐng)先地位，谷歌目前正在開發(fā)一些新的計(jì)算機(jī)技術(shù)。在科技行業(yè)中的一些人看來，量子技術(shù)是計(jì)算機(jī)進(jìn)行海量數(shù)據(jù)分析的一種革命性方式。這種新技術(shù)對(duì)谷歌的主要業(yè)務(wù)尤其有幫助，對(duì)它的新項(xiàng)目――如聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和聯(lián)網(wǎng)汽車――也是有用的。

“在一個(gè)硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)助下，量子人工智能研究小組現(xiàn)在能夠落實(shí)新的設(shè)計(jì)并測(cè)試新的產(chǎn)品?！惫雀柙诓┛椭袑懙?。

在整理和分析海量數(shù)據(jù)方面，量子計(jì)算機(jī)將具有比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快的解決速度。谷歌量子人工智能小組成員馬蘇德?莫森（Masoud Mohseni）曾經(jīng)與人合作撰寫過具有領(lǐng)先學(xué)術(shù)水平的量子技術(shù)論文。谷歌也一直被視為這一新技術(shù)革命的領(lǐng)導(dǎo)力量之一。

此外，谷歌的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手微軟也在進(jìn)軍這個(gè)新領(lǐng)域，并建立了一個(gè)名為“量子架構(gòu)和計(jì)算（Quantum Architectures and Computation Group）”的研究小組。

探秘量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)，早先由理查德?費(fèi)曼提出，一開始是從物理現(xiàn)象的模擬而來的?？伤l(fā)現(xiàn)當(dāng)模擬量子現(xiàn)象時(shí)，因?yàn)辇嫶蟮南柌乜臻g使資料量也變得龐大，一個(gè)完好的模擬所需的運(yùn)算時(shí)間變得相當(dāng)可觀，甚至是不切實(shí)際的天文數(shù)字。理查德?費(fèi)曼當(dāng)時(shí)就想到，如果用量子系統(tǒng)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)來模擬量子現(xiàn)象，則運(yùn)算時(shí)間可大幅度減少。量子計(jì)算機(jī)的概念從此誕生。

從物理層面上來看，量子計(jì)算機(jī)不是基于普通的晶體管，而是使用自旋方向受控的粒子（比如質(zhì)子核磁共振）或者偏振方向受控的光子（學(xué)校實(shí)驗(yàn)大多用這個(gè)）等等作為載體。當(dāng)然從理論上來看任何一個(gè)多能級(jí)系統(tǒng)都可以作為量子比特的載體。

從計(jì)算原理上來看，量子計(jì)算機(jī)的輸入態(tài)既可以是離散的本征態(tài)（如傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)一樣），也可以是疊加態(tài)（幾種不同狀態(tài)的幾率疊加），對(duì)信息的操作從傳統(tǒng)的“和”，“或”，“與”等邏輯運(yùn)算擴(kuò)展到任何幺正變換，輸出也可以是疊加態(tài)或某個(gè)本征態(tài)。所以量子計(jì)算機(jī)會(huì)更加靈活，并能實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。

量子計(jì)算機(jī)或不再遙遠(yuǎn)

據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)普林斯頓大學(xué)研究人員近日設(shè)計(jì)出一種裝置，可以讓光子遵循實(shí)物粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?，F(xiàn)存的計(jì)算機(jī)是基于經(jīng)典力學(xué)研發(fā)而成的，在解釋量子力學(xué)方面有很大局限性。量子計(jì)算機(jī)（quantum computer）是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。

研究人員制作出一種超導(dǎo)體，里面有1000億個(gè)原子，在聚集起來之后，眾多原子如同一個(gè)大的“人工原子”?？茖W(xué)家把“人工原子”放在載有光子的超導(dǎo)電線上，結(jié)果顯示，光子在“人工原子”的影響下改變了原有的運(yùn)動(dòng)軌跡，開始呈現(xiàn)實(shí)物粒子的性質(zhì)。例如，在正常情況下，光子之間是互不干涉的，但是在這一裝置里，光子開始相互影響，呈現(xiàn)出液體和固體粒子的運(yùn)動(dòng)特性，光子的這種運(yùn)動(dòng)“前所未有”。

現(xiàn)存的計(jì)算機(jī)是基于經(jīng)典力學(xué)研發(fā)而成的，在解釋量子力學(xué)方面有很大局限性。量子計(jì)算機(jī)（quantum computer）是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。研究人員稱，在改變光子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之后，量子計(jì)算機(jī)的發(fā)明也許不再遙遠(yuǎn)。

就我國(guó)量子計(jì)算機(jī)而言，相關(guān)研究也一直處于世界領(lǐng)先水平。早在2013年12月30日，美國(guó)物理學(xué)會(huì)《物理》雜志就公布了2013年度國(guó)際物理學(xué)領(lǐng)域的十一項(xiàng)重大進(jìn)展，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事張強(qiáng)、馬雄峰和陳騰云等“利用測(cè)量器件無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)解決量子黑客隱患”的研究成果位列其中。

《物理》雜志以“量子勝利的一年――但還沒有量子計(jì)算機(jī)”為題報(bào)道了中國(guó)科學(xué)家成功解決量子黑客隱患這一重要成果。