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第1篇：量子計算的原理范文

關鍵詞：人力資源；成本核算

Abstract: with the constant development of economy, the modern economic structure from production-oriented to science and technology service-oriented transformation has become a trend. This transformation makes human resource in enterprise production and management and the development of national economy has become more critical. In this paper, the author analyzes the human resources cost generation, form, valuation and how to effectively control and other aspects, has carried on the preliminary discussion.

Key words: human resource; cost accounting

中圖分類號：F562.5文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

隨著現在企業制度的建立，我國建立起新的會計制度，合理的界定人力資源成本范圍，規范企業人力資源成本列支制度，企業人力資源成本的管理進入新的階段。

一、人力資源成本分析

1.1人力資源成本的基本理論

人力資源是指在一定區域內的人口總體所具有的勞動能力的總和，是存在于人的自然生命機體中的一種國民經濟資源。企業為獲得人力資源和優秀的人才，就需要很多的投資，這種投資在企業中就體現為人力資源成本。

1.2人力資源成本會計的特點

單獨計量人力資源的取得成本、開發成本、使用成本和替代成本，企業取得的人力資源的使用權，其運用期限在一年或者超過一年的一個營業周期以上的，所發生的人力資源的取得成本和開發成本應該視作資本性支出，在資本化處理后在確定的分攤期限內攤銷。企業聘用使用期限不超過一年的季節工等發生的取得成本和開發成本（這里的開發成本主要是組織進行必要的上崗前的操作培訓、學習所發生的支出）,其受益期為這些聘用的季節工、臨時工的使用期限，因此這部分取得成本和開發成本可在季節工、臨時工的使用期限內分期攤銷， 如果金額小，也可以在發生時直接計入當期費用，企業運用人力資源的使用權時，所發生的工資、獎金等支出，則屬于收益性支出，應計入當期費用。

1.3 人力資源成本會計的構成

1.3.1取得成本

1）招募成本

招募成本主要是為確定企業所需要的人力資源的內外來源，企業對人力資源需求的信息，吸收所需要的內外人力資源所發生的費用。

2）選拔成本

選拔成本是企業對應聘人員進行挑選、評價、考核等活動所發生的成本。他通過初步面試或處理應聘人的申請材料進行初選費用。

3）錄用成本

錄用成本是企業從應聘人員中選拔出合格者后，將其正式錄用為企業的成員的過程中所發生的費用。

4）安置成本

安置成本是企業將所錄用人員安排到確定的崗位上是所發生的各種費用。

1.3.2開發成本

1）定向成本

定向成本也稱為崗前培訓成本，是企業對上崗前的職工進行的有關企業歷史文化、規章制度、業務知識、業務技能等方面的教育是時所發生的支出。

2）在職培訓費

在職培訓成本是在不脫離工作崗位的情況下對在職員工進行培訓所發生的費用。

3）脫產培訓成本

脫產培訓成本是企業根據生產和工作的需要對在職職工進行脫產培訓時所發生的支出。

1.3.3使用成本

1） 維持成本

維持成本是為保證人力資源維持其勞動力生產和在生產所需的費用， 包括職工的計時工資或計件工資、各種勞動津貼和各種福利費用。

2）獎勵成本

獎勵成本是企業為激勵職工使其更好的發揮主動性、積極性和創造性，而對職工做出的特別貢獻所支付的獎金，它是對人力資源主體所擁有的能力的超長發揮做出的補償。

3）調劑成本

調劑成本是全企業為了調劑職工的生活和工作，滿足職工精神生活上的需求，穩定職工隊伍并進而影響和吸引外部人員進入所發生的費用支出。

4）替代成本

替代成本是指目前重置人力資源應該做出的犧牲，他包括為取得或開發替代者而發生的成本。

二、人力資源成本會計核算與計量的必要性

首先,人資管理可以調節社會資源。如同調節一個組織的資源一樣人資管理除了可以調配社會成員的位置和流動方向以外,對于資源和支出也地有著很直接的調節作用,實際上,人資管理最根本的目的就是要實現人力資源的最大使用價值, 而這一點從很大意義上節約了社會資源,也使得社會資源能夠得到合理地分配。

其次，人資管理可以提高整體國民素質。國民素質是綜合國力中一個很重要的指標。人資管理正好可以針對國民進行培養和分流, 很大程度上避免了良莠不齊的狀況出現可以讓國民整體素質有穩步地提高。也能夠在抓住整體實力的基礎上選拔出高端人才,很好地分配他們的位置,為國家的尖端科技工作提供穩定保障。

人力資源管理的影響：

2.1 我國建立人力資源會計的必要性

世界高新技術革命的浪潮，已經把世界經濟的競爭從物質資源競爭推向人力資源的競爭，對人力資源的開發、利用和管理將是人類社會經濟發展的關鍵因素。此過程中所需的大量人力資源信息，必然離不開人力資源會計。我國人口眾多，而人口素質相對較差，推行人力資源會計更具有必要性。

1）獲取企業信息的需要

科學技術的迅速發展，推動著生產力的快速發展。經濟發展水平越高，人力資源在經濟發展中的作用也越大，人才成為經濟資源中最重要的因素，是企業財富的真正象征和源泉。 因此，將人力資源作為企業的資產，運用會計的方法對其加以確認、計量和報告，以滿足企業管理者和企業外部有關人士對企業信息的需求成為時代的必然要求。

2）優化人力資源配置的需要

市場經濟體制的不斷完善，使人力資源有更多的經濟特征，要求確認人力資源的成本和價值，促進人力資源的供求平衡，確定人力資源開發方向，引導人力資源合理流動，在宏觀上優化人力資源的配制。

2.2 人力資源會計核算與計量對于個人的必要性

1)首先,人資管理可以幫助培養個人的最大實力。人資管理的宗旨里有一條,就是要讓組織中的每個成員都可以盡可能發揮出自己最大的實力,為組織奉獻出自己所有的力量。人資管理還可以通過環境影響和針對性培訓來對成員進行培訓,從而培養每個人最適合自己的能力。

2)人資管理還可以幫助發揮每個成員的最大潛力，讓每個人都在組織有條理的幫助和自身不斷地學習下發揮出所有自身潛藏的實力。

3)人資管理還可以幫助每個人都找到自己的適合位置。有個別成員,他自身的能力也許很強,潛能也不可估量,但不適合他的地方,必然會使他沒有辦法發揮出自己所有實力,影響了他為組織做事和奉獻自己力量的積極性。

2.3 成本會計核算與計量對于組織的必要性

在企業文化建設和制度管理辦法中，能夠有效地開發其他的人才資源,才能夠使組織達到價值的實現。 所以說,人資管理的理念對于一個無論是什么性質的組織來說,都有舉足輕重的作用。

1）通過人資管理,可以提高組織成員積極性和企業凝聚力。人資管理可以用一系列心理學和管理學的方法提高人員積極性和成員之間團結凝聚力。顯然,這對于組織來說是必不可少的。

2）人資管理還可以提高組織行事的高效性。從人資管理影響人員調配這一點體現出來,可以達到事半功倍的效果,因此可以說,人資管理可以大大縮短工作時間,提高工作的效率。

3）人資管理還可以降低組織支出的浪費率。在一個企業中,很大一部分支出就是員工的工資和獎金支出,那么支出多少,在如何支出的情況下能夠最大程度激發員工的工作積極性, 這些都是人資管理要思考的問題,這些問題的考慮在無形中就大大節約了組織的成本。

三、企業人力資源成本核算與計量的現狀與存在問題

人力資源管理是指組織的一項基本管理職能，他是以提高勞動生產率、工作生活質量和取得經濟效益為目的的，而對人力資源進行獲取、整合、保持和激勵、控制與調整、開發等一系列的管理過程。企業的重大決策權集中在政府行政部門，企業在機構設置、干部任免、 職工進出、工資標準等方面自不夠，更多的人動是因為企業制度存在問題。建立在不穩固基礎上的企業制度是“豆腐渣”，容易動搖人事基礎，主要表現為：

第一，人事規劃戰略定位不明。我國的專業技術人員普遍存在知識老化，缺乏創新意識和思維；高級管理人才和高新技術人才嚴重短缺；對人力資源的資本投資低于世界平均水平等等，這些都使得我國人力資源的開發迫在眉睫。

第二，組織結構紊亂。企業結構不能配合企業戰略的實施， 更加造成人力資源的浪費， 使企業難以整合和提升企業內部的人力資源。

第三，工作流程松散。工作流程與部門之間聯系松散，職能重疊，缺乏信息共享機制， 無法為企業創造附加值，從而引發人事危機或給企業造成重大損失。

第四，激勵機制缺乏。缺乏有效的績效評估制度、薪酬體系、員工福利制度等激勵機制，以致使人才的成長落后于企業的發展。新經濟時代的最大特點是人的價值被認可，“人本觀念”已深入到企業經營的各個方面，這使得人事制度的建立和人事的選擇都成為企業經營的重要一環，慎重的選擇、任用，是雙方面適應的結果。

四、結語

總而言之，人力資源是最珍貴的,也是現代管理學的核心內容,因此,不斷地提高和開發人資管理水平,不僅僅是各種企業能夠發展壯大,各個組織能夠提高自身市場競爭力的重要途徑,也是每個組織成員能夠發揮自身實力不可忽視的方式,同時,人資管理還是各個單位,各個地區,我們整個民族,社會乃至國家能夠長期繁榮昌盛的有利保證。

參考文獻

［1］馬武鑫，“人力資源的價值和報告理論討論”，《上海會計》，2003年第 2 期

第2篇：量子計算的原理范文

【關鍵詞】量子計算；量子計算機；量子算法；量子信息處理

1、引言

在人類剛剛跨入21山_紀的時刻，！日_界科技的重大突破之一就是量子計算機的誕生。德國科學家已在實驗室研制成功5個量子位的量子計算機，而美國LosAlamos國家實驗室正在進行7個量子位的量子計算機的試驗。它預示著人類的信息處理技術將會再一次發生巨大的飛躍，而研究面向量子計算機以量子計算為基礎的量子信息處理技術已成為一項十分緊迫的任務。

2、子計算的物理背景

任何計算裝置都是一個物理系統。量子計算機足根據物理系統的量子力學性質和規律執行計算任務的裝置。量子計算足以量子計算目L為背景的計算。是在量了力。4個公設（postulate）下做出的代數抽象。Feylllilitn認為，量子足一種既不具有經典耗子性，亦不具有經典渡動性的物理客體（例如光子）。亦有人將量子解釋為一種量，它反映了一些物理量（如軌道能級）的取值的離散性。其離散值之問的差值（未必為定值）定義為量子。按照量子力學原理，某些粒子存在若干離散的能量分布。稱為能級。而某個物理客體（如電子）在另一個客體（姻原子棱）的離散能級之間躍遷（transition。粒子在不同能量級分布中的能級轉移過程）時將會吸收或發出另一種物理客體（如光子），該物理客體所攜帶的能量的值恰好是發生躍遷的兩個能級的差值。這使得物理“客體”和物理“量”之問產生了一個相互溝通和轉化的橋梁；愛因斯坦的質能轉換關系也提示了物質和能量在一定條件下是可以相互轉化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統并可以相互轉化的。量子的某些獨特的性質為量了計算的優越性提供了基礎。

3、量子計算機的特征

量子計算機，首先是能實現量子計算的機器，是以原子量子態為記憶單元、開關電路和信息儲存形式，以量子動力學演化為信息傳遞與加工基礎的量子通訊與量子計算，是指組成計算機硬件的各種元件達到原子級尺寸，其體積不到現在同類元件的1%。量子計算機是一物理系統，它能存儲和處理關于量子力學變量的信息。量子計算機遵從的基本原理是量子力學原理：量子力學變量的分立特性、態迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力學變量的分立特性使它們可以記錄信息：即能存儲、寫入、讀出信息，信息的一個量子位是一個二能級（或二態）系統，所以一個量子位可用一自旋為1/2的粒子來表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的兩個極化方向來表示0和1；或用一原子的基態代表0第一激發態代表1。就是說在量子計算機中，量子信息是存儲在單個的自旋’、光子或原子上的。對光子來說，可以利用Kerr非線性作用來轉動一光束使之線性極化，以獲取寫入、讀出；對自旋來說，則是把電子（或核）置于磁場中，通過磁共振技術來獲取量子信息的讀出、寫入；而寫入和讀出一個原子存儲的信息位則是用一激光脈沖照射此原子來完成的。量子計算機使用兩個量子寄存器，第一個為輸入寄存器，第二個為輸出寄存器。函數的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實現。單量子位算符實現一個量子位的翻轉。兩量子位算符，其中一個是控制位，它確定在什么情況下目標位才發生改變；另一個是目標位，它確定目標位如何改變；翻轉或相位移動。還有多位量子邏輯門，種類很多。要說清楚量子計算，首先看經典計算。經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行交換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來實現。經典計算機具有如下特點：

a）其輸入態和輸出態都是經典信號，用量子力學的語言來描述，也即是：其輸入態和輸出態都是某一力學量的本征態。如輸入二進制序列0110110，用量子記號，即10110110>。所有的輸入態均相互正交。對經典計算機不可能輸入如下疊加Cl10110110>+C2I1001001>。

b）經典計算機內部的每一步變換都將正交態演化為正交態，而一般的量子變換沒有這個性質，因此，經典計算機中的變換（或計算）只對應一類特殊集。

相應于經典計算機的以上兩個限制，量子計算機分別作了推廣。量子計算機的輸入用一個具有有限能級的量子系統來描述，如二能級系統（稱為量子比特），量子計算機的變換（即量子計算）包括所有可能的幺正變換。因此量子計算機的特點為：

a）量子計算機的輸入態和輸出態為一般的疊加態，其相互之間通常不正交；

b）量子計算機中的變換為所有可能的幺正變換。得出輸出態之后，量子計算機對輸出態進行一定的測量，給出計算結果。由此可見，量子計算對經典計算作了極大的擴充，經典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質的特征為量子疊加性和相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當于一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，并按一定的概率振幅疊加起來，給出量子計算的輸出結果。這種計算稱為量子并行計算，量子并行處理大大提高了量子計算機的效率，使得其可以完成經典計算機無法完成的工作，這是量子計算機的優越性之一。

4、量子計算機的應用

量子計算機驚人的運算能使其能夠應用于電子、航空、航人、人文、地質、生物、材料等幾乎各個學科領域，尤其是信息領域更是迫切需要量子計算機來完成大量數據處理的工作。信息技術與量子計算必然走向結合，形成新興的量子信息處理技術。目前，在信息技術領域有許多理論上非常有效的信息處理方法和技術，由于運算量龐大，導致實時性差，不能滿足實際需要，因此制約了信息技術的發展。量子計算機自然成為繼續推動計算速度提高，進而引導各個學科全面進步的有效途徑之一。在目前量子計算機還未進入實際應用的情況下，深入地研究量子算法是量子信息處理領域中的主要發展方向，其研究重點有以下三個方面；

（1）深刻領悟現有量子算法的木質，從中提取能夠完成特定功能的量子算法模塊，用其代替經典算法中的相應部分，以便盡可能地減少現有算法的運算量；

（2）以現有的量子算法為基礎，著手研究新型的應用面更廣的信息處理量子算法；

（3）利用現有的計算條件，盡量模擬量子計算機的真實運算環境，用來驗證和開發新的算法。

5、量子計算機的應用前景

目前經典的計算機可以進行復雜計算，解決很多難題。但依然存在一些難解問題，它們的計算需要耗費大量的時間和資源，以致在宇宙時間內無法完成。量子計算研究的一個重要方向就是致力于這類問題的量子算法研究。量子計算機首先可用于因子分解。因子分解對于經典計算機而言是難解問題，以至于它成為共鑰加密算法的理論基礎。按照Shor的量子算法，量子計算機能夠以多項式時間完成大數質因子的分解。量子計算機還可用于數據庫的搜索。1996年，Grover發現了未加整理數據庫搜索的Grover迭代量子算法。使用這種算法，在量子計算機上可以實現對未加整理數據庫Ⅳ的平方根量級加速搜索，而且用這種加速搜索有可能解決經典上所謂的NP問題。量子計算機另一個重要的應用是計算機視覺，計算機視覺是一種通過二維圖像理解三維世界的結構和特性的人工智能。計算機視覺的一個重要領域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數據量很大，以致不得不對圖像數據進行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息。

作者簡介：

第3篇：量子計算的原理范文

量子密碼應運而生

量子計算的原理與傳統計算機采用的原理有很大不同，傳統計算機采用單路串行操作，而量子計算機采用多路并行操作，它們運算速度的差異就如同萬只飛鳥同時升上天空與萬只蝸牛排隊過獨木橋的區別。

20世紀70年代，英國和美國最早開始對量子計算的研究。近年來，量子計算的理論和實踐都相繼取得重大進展，產生了多種新的量子算法，研制了多種量子計算機原型。

科學家預測，未來10～20年將研制成功103～104量子比特的大型量子計算機，其運算能力可以在幾分鐘內破譯現有任何采用非對稱密鑰系統生成的密碼。

面對量子計算未來可能隨時“秒殺”傳統密碼的危險，科學家致力于尋找不基于數學問題，能有效抵抗量子計算攻擊的新型密碼體制。解鈴還須系鈴人，同樣基于量子信息技術的量子密碼應運而生，成為對抗量子計算的“神器”。

又一個可能的“技術差”

二戰中，英國破譯德軍ENGMA密碼，獲知其即將轟炸考文垂市，但為保守德軍密碼已被破譯的秘密，英國斷然犧牲考文垂這個重要工業城市，不發出防空警報任由德軍轟炸；美軍在中途島海戰的勝利，以及擊落山本五十六座機等影響戰爭進程的重大事件，與其成功破譯日軍“紫密”有直接關系。一些專家們甚至估計，盟軍在密碼破譯上的成功至少使二戰縮短了8年。

當前，戰場網絡已成為連接人與武器、武器與武器的技術紐帶，構成了信息化軍隊的神經中樞。偵察預警、指揮協同、武器控制、后勤保障等作戰活動均離不開網絡的支持。安全可靠的戰場網絡是保證自身作戰體系穩定，在體系對抗中謀取勝勢的重要前提，而戰場網絡的安全又十分依賴于網絡通信密碼提供的“安全屏障”。

一個國家的軍隊一旦率先實現量子密碼和量子計算的武器化，并在戰爭中投入使用，將與對手形成巨大的“技術差”，在保持自身網絡通信絕對安全的同時，可隨時破譯對方網絡通信密碼，洞悉對手的一舉一動，從而占據絕對信息優勢，甚至可以直接癱瘓和控制對方網絡，由此將置作戰對手于極為被動的不利地位，戰局可能出現“一邊倒”的情況。

以超常措施推進軍事應用

意大利軍事家杜黑指出：“勝利只向那些能預見戰爭特性變化的人微笑，而不是向那些等待變化發生才去適應的人微笑。”面對量子信息技術的機遇與挑戰，只有未雨綢繆，盡早規劃，提前部署，才能在未來戰爭中占據先機和主動，避免對手利用技術突然性陷我于被動。

目前，量子密碼已經從實驗室演示性研究邁向實際應用。發達國家軍隊已把量子信息技術作為引領未來軍事革命的顛覆性、戰略性技術。例如，美國防高級研究計劃局專門制定“量子信息科學和技術發展規劃”、研發量子芯片的“微型曼哈頓”計劃等。美國正加速推進量子信息技術的實際應用，美國白宮和五角大樓已安裝量子通信系統并已投入使用。英、法、德、日等國軍隊也相繼制定實施一系列發展量子信息技術的計劃。

第4篇：量子計算的原理范文

關鍵詞 量子力學 量子教育學 主觀性

中圖分類號：O413.1 文獻標識碼：A

量子力學所涵蓋的一些思想，在哲學的研究中體現比較廣泛，也對教學理論方面起了重要的作用，可以說量子力學對哲學思想的發展有著重要的促進作用。量子力學著重利用圖景等表象來認識周圍的世界，強調因果關系的認識，對后期形成的教育學理論具有參考性。但是，借助量子力學所形成的“量子教育學”則有很大的不同，這一教育學對原來的量子理論認識存在較大的偏差，充分強調自然科學。

1量子力學的緣起

1900年，量子假說出現在眾人的認知里，現在的量子力學仍在不斷完善，為后期的科學發展提供了重要的理論基礎，可以說量子力學是量子理論的中心，它促進了原子能等一些先進技術的發展，為社會的重大發明打下基礎，使人們更加清晰地認識到微觀世界，并利用微觀運動來更好地服務社會，是人類的重要發現，也是社會的偉大進步。

2量子力學的宇宙觀

在宇宙世界中，對量子理論有較多的探討，從已經存在的氫原子中，找到了量子級別的狀態。對于電子而言，比原子更為復雜，這就要求必須要滿足求解該原子的特定的方程來解出，并且要求其 場剛好環繞原子核產生駐波而求得。此外，量子態與別的駐波不一樣，都有自己特定的頻率，并與所蘊含的能量有關，每種量子狀態都有所表征的能量。這就是說，預期任何一個態的能量都是一個具體量子所確定的，并不是模棱兩可的，只要是有理論依據，就可以科學地估測態的能量多少。由于質子與電子之間存在著相互吸引的力，要想移動一個電子就必須要克服引力做功。

3量子的思維方式

人類思想總是處于不斷發展中，當兩種思想發生交集時，就會形成一個比較完整的、令人驚嘆的思想成果，正如牛頓的世界觀與量子理論產生彼此彌合的交集，才會讓思想發展得如此迅速，才會讓社會發展如此的快。量子思維方式給人類一個重要的啟示，要求以人為中心，以人為主體。隨著時代的進步和經濟發展，信息技術逐漸融入了人的智慧和思想，他們彼此都是看不見的，沒有確定的形狀，但彼此交匯起來以后，就成了一種可以量化的物質，這是由于物質性比較弱。其實，量子物理學所產生相關的科學智慧，是人類社會發展的重要因素，也是文明進步的重要保障，可以說，量子物理學是計算機重要的組成部分，所形成的計算機芯片是重要的思維體現，量子物理學不僅是科學進步的前提，更是信息發展的重要保障，量子思維更是現代社會發展的必要方式。

4“量子教育學”的唯心主義

從產生量子力學后，“量子教育學”也隨之不斷發展，雖然也涉及到一些教育學方面的觀點，但這些觀點都是被眾人早就接受了。如：學習是一個整體的過程，在這個過程中各知識點是相互聯系、彼此交錯的，以及還談到了關鍵詞：服務、個性化、互補等，但是，這些所謂的觀點及結論不是原汁原味的，也不是從量子力學中演變而來，而是與它的原理相悖，從本質上講，“量子教育學”就是一種唯心主義的表現。

貝克萊比較重視經驗，認為所學的知識來源于經驗，但是他卻犯了一個致命的錯誤，認為感覺是世界真正存在的東西，其他的都是看不見的。他認為，知識是一切力量之源，但感覺是我們去探索未知世界，追求至高真理的唯一手段，只有能感覺到，才能被發現。也就是說：我們的主觀性決定了我們所看見的世界，這也是量子教育學詮釋的觀點。他認為，只要消除了事物與觀念的差異，認同事物等同于所謂的觀念，并且觀念可以感知任何世界上存在的事物，這樣才會讓我們的知識更加具有生命力。

5“量子教育學”的曲解

正所周知，量子力學不可能槲ㄐ鬧饕搴筒豢芍論創造理論基礎，而“量子教育學”卻是唯心主義的重要思想來源，這是“量子教育學”對量子力學核心思維的歪曲，或者說對量子力學沒有正確的認識，造成思想上出現截然不同的主張，另外，“量子教育學”過分強調感覺和經驗，導致偏向于不可知論，與量子力學的思想相悖而馳。

“量子教育學”對量子力學概念和方法認識的偏差表現有。為了進一步認識光的本質特性，提出了波粒二象性的觀念。此后，玻爾提出了“氣補原理”，再一次詮釋了波粒二象性的本質。“測不準”原理而是在某一個方面有較大的缺陷，不是粒子在宏觀世界的不適用，只是說明不能單一地應用某一個方面，只有同時應用時才能為物理現象提高全面的解釋。玻爾認為，波粒二象性在整個量子力學中的地位較高，它是一種可以很好地描述一種物理現象的原理，也可以說是解釋因果關系的一種原理，它可以相互促進、相互排斥，這種互斥的關系不可或缺，這種互補關系后來被廣大學者所接受。

6結語

近年來，量子力學逐漸被廣大研究者重視起來，探討量子力學的基本原理以及與量子教育學的重要關系，在量子理論的發展過程中，這已經留下了較多的論爭。可以肯定的是量子力學對于科學的進步貢獻了一份力量，把微觀世界與宏觀世界聯系起來，而量子教育學并不是量子力學的正確認識，就本身的發展情況來看，量子教育學認同了后現代主義，成為了唯心主義的重要依據。

參考文獻

[1] 賀天平.量子力學多世界解釋的哲學審視[J].中國社會科學，2012（01）：48-61，207.

[2] 烏云高娃.量子力學發展綜述[J].信息技術，2006（06）：154-157.

[3] 母小勇.量子力學與“量子教育學”[J].教育理論與實踐，2006（07）：1-5.

第5篇：量子計算的原理范文

【關鍵詞】 量子通信 金融信息 接口標準 安全性設計 檢測規范

一、概述

金融信息系統的安全穩定依賴于通信網絡，而隨著技術的不斷發展，其所面臨的安全風險種類也將更多、范圍更大、層次更深入；隨著人類計算能力的不斷提高，依賴算法復雜性來增加安全等級的傳統加密手段，已經逐漸不能抵御日益強大的計算機。因此，迫切需要研究新的安全通信技術，通過技術創新，為構筑高安全等級的新一代金融信息系統通信基礎設施提供新思路、新方法。

對于金融系統的客戶而言，其交易過程是否安全、其交易結果的數據是否得到高可信度的存儲，一直是倍加關注的焦點。對金融系統本身，不管是網絡交易、手機交易各種新式交易手段，還是傳統的交易所柜臺交易，以及對數據存儲的要求（冗災備份），始終表現出對信息安全的高度關注。國際金融行業普遍使用的基于復雜計算問題的加密算法都無法回避算法被破解的隱患。更嚴重的后果是，己方不知情密碼體系遭到破解而仍在使用，所有金融秘密即一覽無遺地暴露在對方眼下。

而在目前可實用化保密通信體系中唯有量子保密通信具有嚴格的安全性證明。量子通信是量子密碼術與現代通信技術結合的產物，可實現無條件安全的通信數據傳輸。1984年，Benett和Brassard 提出了首個量子密鑰分發協議（Quantum Key Distribution，QKD），即BB84協議【1】。后來誘騙態方法的提出【2】成功地解決了非理想單光子源存在的問題，很大程度地拓展了量子通信距離。目前實用化QKD系統中，大多采用基于誘騙態方案的BB84協議。

應用量子保密通信原理性技術手段，在物理層上實現金融數據量子加密傳輸與存儲解決方案，作為未來金融與資訊領域的先進通信安全技術手段儲備，滿足未來金融與資訊領域的通信安全重大需求，具有重要的戰略意義。在這個過程中，迫切需要制定量子通信設備在金融信息領域中的相關標準和規范，尤其是接口協議標準、安全性設計標準、產品測試規范等，這是量子通信技術在各個領域中產業化推廣的必經之路，是大規模推廣量子通信產品的有效途徑。本文就將對以上幾個研究課題和方向進行初步探討，旨在啟動金融量子設備的相關標準和規范的研究和探討。

二、量子通信設備管控與密鑰接口標準的研究

2.1研究目的

通過量子網絡，量子通信設備能夠為通信雙方安全地分配量子密鑰，而目前大部分經典設備依然使用經典密碼學算法對通信數據進行加解密處理，因此有被破解和篡改的風險。為了便于量子通信設備與傳統設備融合，更好實現管控指令和密鑰數據的安全可靠傳輸，以及在行業內大規模推廣，需要制定一個標準的管控與密鑰接口。

2.2研究內容

該接口主要實現量子設備與應用設備之間的管控指令和密鑰數據交互，主要研究內容包括：

1.研究應用設備向量子設備申請量子密鑰的流程，同時充分考慮量子設備與傳統密碼設備之間的差異，如時延、成碼率等；

2.應用設備與量子設備之間接口的密鑰傳輸可靠性研究，充分考慮量子密鑰產生的非連續、突發等特性；

3.研究應用設備與量子設備之間的管控方式，結合量子設備的固有特點，比如需要結合量子信道切換等等；

4.研究應用設備對量子設備的異常處理方式，確保接口或設備異常時能夠及時上報管控系統并得到相應的處理。

三、量子通信設備安全性設計研究

3.1研究目的

從原理上來說，量子密鑰分發不依賴于計算的復雜性來保證通信安全，而是基于量子力學基本原理，從原理上保證了一旦存在竊聽就必然被發現。換言之，一旦成功在通信雙方建立了密鑰，這組密鑰就是安全的，而這種密鑰從原理上是無法被破解的。量子密碼系統的安全性不會受到計算能力和數學水平的不斷提高的威脅，從而保證了利用量子密碼系統加密的信息不僅在現在是安全的，而且在未來都是安全的。因此，量子保密通信是人類已知唯一的具有長期安全性保障的安全通信解決方案。

然而，對于實際設備，即使嚴格遵循理論依據進行密鑰提取，也需要考慮很多其它因素導致的安全患，比如電磁泄漏、遠程侵入、器件不完美等，另外還有很多管理制度方面的安全隱患。

因此，有必要從設計角度對量子通信設備提一些安全性要求，用于指導后續量子設備的設計和開發。

3.2研究內容

這里的安全性設計，重點關注量子通信設備實現的合規性、抗量子攻擊、設備軟硬件的安全性等，主要研究內容如下：

1.研究對QKD密碼協議過程的評測方法，對產品是否遵循量子密鑰分發協議進行評估；

2.研究評估量子設備抗量子攻擊的方法，提出相關抗量子攻擊的評判標準和方式；

3.針對量子設備算法相關的主要過程，如身份認證、隱私放大等，研究評估核心算法安全性的評判標準；

4.分析量子設備在金融信息系統實際應用環境下的可能安全隱患，給出量子設備在軟硬件方面的安全性設計要求。

四、量子通信設備環境檢測規范的研究

4.1研究目的

作為一款新產品，有必要制定出一套金融領域應用環境下量子設備的入圍檢測規范和標準，一方面可以提高設備在實際系統運行的可靠性，另一方面，也可以為后續量子通信設備應用于金融系統提供必要的測評依據。

4.2研究內容

這里擬研究的環境檢測規范，重點是關注量子設備在實際環境下運行效果。主要研究內容包括：

1.研究如何進行不同長度光纜及其在各種環境下的模型建立；

2.通過分析量子設備在實際電磁環境下的運行情況，給出光量子編碼技術在該環境下的可行性或是否可行的檢測方法；

3.分析量子設備在不同環境下的關鍵運行參數，尤其是錯誤率、成碼率等，給出評估設備是否能在實際環境中使用的評測標準；

五、結語

金融信息系統的安全穩定依賴于通信網絡，而隨著技術的不斷發展，其所面臨的安全風險種類也將更多、范圍更大、層次更深入；因此，迫切需要研究新的安全通信技術，通過技術創新，為構筑高安全等級的新一代金融信息系統通信基礎設施提供新思路、新方法。而量子通信技術目前已經由實驗室走向應用，從國家安全的角度來看，使用量子通信手段，提高金融信息數據通信網的可靠性、安全性和穩定性，是一個值得研究和發展的方向，兩者結合能夠有利于金融信息的保密傳輸。從國內外大趨勢來看，光纖量子通信技術已經逐步實用化和產業化，這為量子通信技術融入金融信息系統提供了得天獨厚的條件，金融量子通信網絡的產業化前景值得期待。

在這一大的背景需求下，本文提出了上述研究和應用方向，旨在啟動量子設備的相關標準和規范的研究和探討。短期內，可以為量子設備在金融信息領域的應用示范提供設計依據；中長期來看，可以此為契機逐步制定和推廣行業標準甚至國家標準，讓更多的企業和科研院所參與到量子通信產業化中來，為最終實現金融信息系統量子安全通信網絡奠定基礎。

參 考 文 獻

第6篇：量子計算的原理范文

關鍵詞：量子保密；通信技術；應用；未來發展

引言

隨著信息化時代的到來，人們無時無刻都在接發文字信息、視頻信息、電子信息等，給人們的生活、工作、學習和社會各個領域帶來了新的改變。為了保障信息通信的安全，防止信息傳遞過程中存在的泄露風險，采取量子保密通信技術，有效避免信息被攻擊破譯，保障了信息傳遞的絕對安全[1]。量子保密通信改變了傳統加密通信的局限性和不安全性，解決了存在的安全隱患問題，根據量子力學原理與科學信息技術的有效結合，采用高精度量子測量技術和高精準量子計算技術進行計算、編碼和信息傳輸，發揮了高效安全的通信性能。量子計算利用量子力學規律來調控量子信息單元進行計算，能夠進行大規模、多線程地數據處理，具有超強的計算能力和精密的邏輯性[2]。在依靠量子比特工作中，由于量子位存在的并行性、糾纏性和疊加性，量子算法在進行問題處理時就能夠做出傳統計算無法比擬的超強處理能力，實現超高精度、超高速度的工作效率[3]。隨著國內外量子信息技術科技的發展，針對現有公鑰體系在單向計算時存在的易被攻擊威脅，造成信息發生泄漏的嚴重后果，開展量子密鑰分發技術的保密通信的創新研發，滿足了當前信息化社會和數字化經濟時代的需求。通過量子保密通信技術的研究與應用，推動了量子保密通信標準化工作的進行和未來的無限發展。

1量子保密通信技術應用

1.1量子密鑰分發技術應用

量子密鑰分發是根據量子測不準原理、量子不可分割和量子態不可復制的特性來實現，量子生成的通信密碼校驗絕對的安全性，不會被任何方式破解。通信雙方建立量子密碼分享協議，發送方和接受方以單光子的狀態作為信息載體來建立密鑰，保證密鑰分發的安全性，密鑰分發采取一次一密的加密體制建立安全通信密碼。密鑰分發完成后需要進行信息協同和隱私保密增強，糾正密鑰中存在的錯誤，使密鑰保持一致性，進一步增強信息隱私的保密安全。根據協議隨機選擇調制每一個光子的基矢，隨機的基矢可以對接收端進行監測，在偏振編碼過程中采用單光子的水平偏振態（0°）、垂直偏振態（90°）、偏振態（+45°）和偏振態（-45°）的4個量子態，來進行不同自由度的編碼，可以選擇垂直方向，也可以沿水平方向或其它角度作為量子信息的載體。發送方隨機使用2組基矢，按照事先約定的單光子水平偏振態通過量子信道發送給協議用戶，當用戶接收到光子后也隨機地使用2組基矢進行偏振態的測量，如果制備基矢和檢測基矢兼容，則表示收發隨機數完全一致，如果存在不同，發送方和用戶在從新進行比對制備基和測量基基矢，直到收發雙方擁有完全一致的隨機數序列密鑰。密鑰分發、生成后不會被破譯或計算破解，即使在密鑰生成過程中被竊聽也會被通信方發現，仍然不會泄密，保證了絕對的安全性[4]。

1.2量子保密通信與后量子安全加密應用

近年來，我國在量子信息技術領域發展迅速，在量子保密通信的研發中獲得突破性進展，利用量子保密通信技術克服了傳統通信技術存在的安全隱患問題，保證了通信的安全性和可靠性[5]。量子保密通信具備巨大的信息存儲與攜帶性能，量子計算機可以面對各種復雜難度的計算，并能進行高時速、高精準的并行計算處理能力。量子保密通信是在原有的公鑰體系進行創新改進，采取量子密鑰分發和加密的量子保密通信方案，以應對原有量子計算體系內存在的安全威脅，并對現有加密體制進行升級，應用計算破解能力的后量子加密技術提高了被破解能力，避免信息泄露。量子保密通信與后量子加密的應用，為未來量子安全信息加密技術的創新發展具有重要的意義[6]。

1.2.1量子保密通信方案量子保密通信利用量子態的疊加性和量子不可克隆原理，采取密鑰分發的密碼技術，對傳輸的信息進行一次一密的加密方法，完善了加密體制，實現了信息傳輸的安全性。

1.2.2后量子加密后量子加密技術是一種新的加密方法，通過運用許多先進的技術對現有的加密體制算法進行升級改進，例如網格編碼算法和橢圓曲線算法等，增加了防御能力，可以完全抵抗黑客的計算破解，后量子新型信息加密技術能夠與現有的信息安全系統實現兼容和平滑升級演進。

1.3量子保密通信應用

量子保密通信為未來信息安全提供了保障，是信息領域的重要技術手段，在量子保密通信中量子密鑰分發作為關鍵技術，與典型網絡組織和現有通信系統結構相融合，建立了網絡管控、安全服務、密鑰生成層、密鑰分發層、密鑰應用層等組織結構，實現了通信網絡的可用性和安全可靠性，并應具備靈活高效、可擴展的未來發展的建設需求。系統分為發送裝置和接受裝置，利用公共信道對密鑰分發協議合法的通信雙方發送共享的隨機密鑰。其中，密鑰生成層將生成制備的量子密鑰提供給上層，在密鑰中繼、密鑰轉發、密鑰存儲、密鑰輸出過程中，密鑰應用層為量子密鑰的保密通信服務提供服務，網絡管控平臺負責網絡運營管理，安全服務平臺則負責密碼服務和安全管理。量子密鑰分發是以量子物理與信息學為基礎，利用量子態糾纏重疊的力學特性，在通訊雙方之間產生并分享一個隨機的安全的密鑰，運用一次一密的加密方法，通過量子信道完成信息的安全傳送。由于傳統量子信道在傳送數據進行量子密鑰服務的加密業務時，量子信道存在傳輸損耗，量子密鑰分發距離會被限制距離，需設置中繼節點來完成長距離的接力傳送，導致安全防護存在困難，存在安全隱患。因此在現有較大規模的量子保密通信網絡中，都采用可信中繼技術是異或后的中繼技術，量子密鑰只會在節點處暫存經過異或后，不會對中繼節點造成影響，具有信息傳輸的安全性和高效率。

2量子保密通信目前發展狀況

隨著量子保密通信的發展，世界各國試用點呈現逐步成熟趨勢，但在應用推廣方面暴露出一些問題。主要包括三個方面：（1）應用場景受到限制當前，量子保密通信主要面向金融、政府等長期安全性較高的特定場景之中，市場規模較為分散，傳統通信業界對于量子保密通信應用目前仍然處于熱情度較低的狀態。此外，由于量子態信號與傳統信號混合傳輸時，將引入劣化性能，導致量子保密通信組網需要借助額外獨立光纖鏈路才能獲取所需資源。（2）技術瓶頸待解決在百公里長距離傳輸情況下，量子保密通信可用安全碼率大約為15kbit/s量級，相比于當前光傳達網技術實現的量級信息傳輸差距較大，無法實現對信號的一一加密。此外，在量子保密通信組網方面，由于量子態存儲技術尚不成熟，因此，有關量子存儲方面難以實現，其中涉及的關鍵技術仍需進一步驗證分析。（3）安全性存在一定風險在實際通信過程中，信道節點不理想特性使其難以滿足安全性標準，成為不法分子利用的安全漏洞，所以針對通信安全性升級將是運營維護所面臨的一個難題，現階段，由于通信密鑰生成碼率也相對較低，很難滿足一次一密要求。現階段，我國量子保密通信技術在業務、市場、商用的應用都處于推廣初期階段，在量子密鑰分發技術組網理念和技術研究中，仍然面臨一些問題有待研究和探討。

3量子保密通信標準化工作策略與未來發展

3.1量子保密通信標準化工作策略

在未來量子保密通信技術研發中，應保證量子保密通信設備系統的功能與性能的一致性和可靠性，增加設備系統和網絡層面的兼容性、靈活性和安全性，在設備和系統技術、安全性能、組網以及加密等各個方面，逐步完善應用體制，在未來發展中形成完整的標準規范體系。首先，在國家政策支持的基礎上，應加強量子密鑰分發技術前沿技術領域的研究工作，創新開發新型協議技術、系統器件和架構方案，加快提升量子密鑰分發技術和系統設備成熟度、實用化水平和性價比，不斷提高量子密鑰分發和后量子加密的技術水平，完善加密體制。然后，應加強量子保密通信的商業化應用和市場開拓規劃的工作策略和未來發展方向，積極推進產業合作，開展多樣化的商業部署模式，制定標準化工作策略，為應用發展做好引導和培育市場需求。最后，應加快我國量子保密通信網絡項目工程的建設，升級設備完善標準，提高量子密鑰分發系統的網管和運維能力，使量子保密通信系統和網絡在完善的密鑰管理設備與加密通信設備進行安全可靠的通信，以商業化應用推廣和市場化發展為未來建設目標，增加網絡建設的實際可用性和安全性等標準的建設規模。目前，我國量子保密通信技術已經實現了實用化、產業化的發展水平，在國家政策的大力支持下在社會各領域得到了廣泛的應用。隨著國家實施創新驅動發展戰略規劃，量子信息技術作為我國科技創新的重要發展技術，應加快發展量子信息產業，推動量子技術與社會經濟領域的深度融合，增加產業經濟的發展，為國家安全、國防軍事提供強大的技術支持，新興的量子信息產業推動了我國戰略性發展方向。

3.2未來發展前景

量子保密通信技術在未來發展進程中，量子保密通信網絡建設和產業發展是未來量子技術發展的關鍵，需要加強技術成熟度、設備可靠性和投入產出性價比等各方面的研究，開展標準化工作策略以促進技術和產業的快速發展。近年來，隨著量子保密通信技術的不斷創新，世界各國在量子保密通信技術與產業的市場競爭日趨激烈，我國雖然處于世界領先地位，應需加強對量子技術研究機構、系統設備廠商和建設運營單位進行大力扶持，在政策支持優勢下強化關鍵技術創新和可持續發展能力，以增強科技實力，提高市場競爭能力。積極推廣大規模產業鏈發展，標準規范產業發展方向，促進量子保密通信商業化推廣、產業鏈壯大和產業化得到健康發展。

3.2.1分發系統性能指標和實用化水平有提升空間量子密鑰分發系統在現有光纖網絡之中單跨傳輸距離在百公里以內，密鑰成碼率有待進一步提高。同時，量子密鑰系統工程化也具有一定提升空間。此外，量子保密通信系統仍需要密鑰管理，將其與信息通信行業緊密融合，加密通信設備。

3.2.2抗量子計算破解的安全加密面向未來量子計算對于現有加密體系存在的破解威脅，需設計抗量子計算破解安全加密方案，快速提升量子密鑰分發技術和實用化水平，這是贏得加密技術體制的關鍵。

3.2.3量子保密通信商業化開拓仍需進一步探索量子保密通信是對現有通信技術的一種有效安全性提升技術，能夠解決密鑰分發安全性問題，提升通信安全性等級，具有長期性和高安全性。尤其在金融專網方面，其產業規模相對有限，因此，在后續研究進程中，逐漸完善量子通信保密技術，將其推廣到投入產出性行業之中，從設備升級、標準完善、市場探索等方面進行逐一推廣與應用。因此，在今后發展過程中，應凝聚各方形成合力，提升工程化實用水平，引導應用產業健康發展，重視標準化測試，引導產業健康發展。

第7篇：量子計算的原理范文

 

引言：

 

量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。這一新型通信技術是伴隨著通信技術的不斷發展和物理學領域的不斷研究而發展起來的，是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域。近年來這門學科已逐步從理論走向實驗，以其特有的高效性和安全性等特點而被軍事等領域廣泛研究應用，并向實用化發展。同時，隨著社會科技和經濟的不斷發展，普通民眾對信息傳輸的要求也日益提高，對信息傳輸的穩定性、安全性要求也不斷提高，因此也急需這一技術來作為對現有通信手段的補充和優化，以不斷提高信息傳輸的質量。這種無論是來自軍事等特殊領域還是來自普通民眾等普通領域對信息傳輸的高要求都促使著量子通信技術不斷研究與發展，以滿足人們不斷嚴苛的通信需求。

 

一、量子通信的發展概述

 

量子通信技術是在量子力學的基礎上發展起來的。量子力學誕生于1926年，是人類對微觀世界加以認識的理論基礎之一。量子力學和相對論之間的不相容性在1935年被愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證后，約翰?貝爾于1964年提出貝爾理論，阿斯派克等人于1982年證明了超光速響應的存在。在這一基礎上，美國科學家貝內特于1993年首次提出了量子通信的概念。這一概念的提出，使愛因斯坦的量子糾纏效益開始真正發揮其威力。

 

自量子通信概念提出以后，6位來自不同國家的科學家，基于量子糾纏理論，提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳送的方案，這是量子通信最初的基本方案。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且可以用量子態作為信息載體，通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸，實現原則上不可破譯的量子保密通信。

 

1997年在奧地利留學的中國青年學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人合作，首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是表達量子信息的“狀態”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。此后經過二十多年的發展，量子通信這門學科已逐步從理論走向實驗，并向實用化發展，主要涉及的領域包括：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。

 

二、量子通信技術簡介

 

量子通信即指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子是不可分的最小能量單位，“光量子”即為光的最小能量單位。量子通信的理論基礎是量子糾纏。在量子世界中，存在著一種“糾纏”效應，所謂量子糾纏指的是兩個或多個量子系統之間存在非定域、非經典的強關聯。這種“糾纏”效應能夠在兩個完全相同的某量子態粒子之間建立某種聯系，當其中一個的狀態發生變化時，另一個也會發生相同的變化，而且這種變化與時間和空間無關。另外由于對粒子的任何測量都會導致其量子態的變化，所以同時這種變化時不可能被第三者所知獲的。利用量子的糾纏效應，我們可以進行絕密和瞬時的通信。因此具有極大的研究價值。

 

量子密碼通信原理是基于“海森堡測不準”原理的發展的。在量子物理學中“海森堡測不準”原理表明，如果人們開始準確了解到基本粒子動量的變化，那么也就開始喪失對該粒子位置變化的認識。所以如果使用光去觀察基本粒子，照亮粒子的光的行為都會使之改變路線，從而無法發現該粒子的實際位置。因此對傳輸光子線路的竊聽會破壞原通訊路線之間的相互聯系，通訊會被終端。另外還有“單量子不可復制”定理，這是上述原理的推論，是指在不知道量子狀態的情況下復制單個量子是不可能的，因為要復制單個量子必須先做測量，而測量必然會改變量子狀態。根據這兩個原理，即使量子密碼不幸被獲取，也會因測量過程中對量子狀態的改變而得到一些幾乎無意義的信息。

 

量子遠程傳態是經由經典通道和量子通道傳送未知量子態。通俗來講就是將甲地的某一粒子的未知量子態在乙地的另一粒子上還原出來。因量子力學的不確定原理和量子態不可克隆原理，限制人們將原量子態的所有信息精確地全部提取出來，因此必須將原量子態的所有信息分為經典信息和量子信息兩部分，它們分別由經典通道和量子通道送到乙地，根據這些信息，在乙地構造出原量子態的全貌。但這一過程并不傳輸任何的能量或物質，只是傳輸一種量子態。

 

量子密集編碼是用量子通道傳送經典比特，即使用量子糾纏現象可以實現只傳送一個量子比特，而傳送兩個比特的經典信息。具體方法是信息的傳送者(Alice)和接受者(Bob)各擁有處于最大糾纏態中的一個粒子，Alice可以對她手中的粒子施加四種可能的幺正變換以編碼兩個比特的經典信息，由于兩個粒子處于糾纏態，對一個粒子的任何操作都會對另一個粒子產生影響，引起另一個粒子的態發生相應的變化。Alice對它的糾纏粒子施加幺正變換后，兩系統處于四個Bell基態之一，為了使Bob能讀出Alice編碼的信息，Alice必須再把她的粒子傳送給Bob，Bob再對兩個粒子實施聯合Bell 基測量，測量結果可使Bob提出2比特的經典信息，在這過程中，Alice僅傳送給Bob一個粒子，但卻能成功的傳送2比特的經典信息，這就是所謂的“密集編碼”。

 

三、量子通信技術的發展前景

 

量子通信技術依托于發達的現代信息技術和先進的量子技術而發展起來的，以其獨特的優勢而被廣泛關注。與傳統通信技術相比較，量子通信具有抗干擾力強、保密性高、傳輸速度快等優點。因此，它的發展應用前景很廣闊。一方面，在國家政府和軍事領域，由于其保密性極高，幾乎不可能被敵方破譯，且這種量子通信技術能夠抵御未來量子計算機技術帶來的威脅，因此會被不斷研究和應用。另一方面，在民用通信技術領域，早在2009年9月，中國科技大學組建了世界上首個5節點的全通型量子通信網絡，首次實現了實時語音量子保密通信。“城域量子通信網絡”使得城市范圍的安全量子通信網絡成為現實。因此，量子通信在未來的民用領域也將被廣泛研究應用。

 

結語

 

量子通信是通信技術的又一次劃時代革命，與目前采用的傳統通信技術相比，量子通信在保密性、通信容量、通信時效等方面都具有十分明顯的優勢，是未來通信發展的主要方向。雖然量子通信有著廣闊的應用前景，但在單元技術和理論方面還有許多需要解決的問題。在信息產業作為國民經濟重要組成部分的今天，需要在量子通信這一領域繼續加大投入和研究力度，為進入量子通信時代打下堅實的基礎，不斷服務于現代人類的發展需求。

第8篇：量子計算的原理范文

密碼鑰匙

大家都喜歡看諜戰片吧？科技含量高的諜戰片通常有破解通信密碼的情節。破解通信密碼需要獲得密碼鑰匙。

這里說的密碼鑰匙就是信息的加密方式，因為它和咱們開門用的鑰匙有相似功能，所以被稱為密碼鑰匙，簡稱密鑰。打個比方，甲想向乙傳輸“123”這段信息，先按照將每個數字都加3的方式向乙傳輸“456”，“123”就叫明文，“456”就叫密文，而每個數字都加3就是密碼鑰匙。發送者可用密碼鑰匙加密信息，接收者可用它來解密。

如果第三方沒有密碼鑰匙，又想獲得明文信息，就需要間諜活動了。間諜獲得密碼鑰匙的方法很多，有時靠騙，可以從甲或乙那兒騙來密碼鑰匙；有時靠買，間諜向甲或乙許以報酬，收買密碼鑰匙有時也能成功；有時還靠偷。

無論騙還是偷，都屬于人工方法，獲得密碼鑰匙的效率比較低。現在間諜都愿意用計算機通過計算來獲取密碼鑰匙，就是利用計算機的超強功能，尋找密文信息的變化規律，其中的規律就是加密方式。有了計算機這種機器助手來幫助間諜破解密碼，間諜們很囂張地宣稱：沒有破解不了的密碼鑰匙，破解密碼鑰匙只是個時間問題！

利用計算機破解密碼終究會成功，所以說信息安全只是某一段時間內的相對安全，而不是永久的安全。那么，有沒有永遠不會被解密的通信方式呢？有呀，它就是量子通信。

科學探索

公元前405年，雅典和斯巴達發生了戰爭。斯巴達軍隊捕獲了一名雅典送信人，從他身上除了搜出一條布滿雜亂無章的字母的腰帶之外，別無所獲。情報究竟藏在什么地方呢？斯巴達軍隊統帥萊桑德無意中把腰帶呈螺旋形纏繞在手中的劍鞘上時，奇跡出現了，原來腰帶上那些雜亂無章的字母，竟組成了一段表意清楚的文字，密碼得以破解！腰帶情報，就是世界上最早的密碼情報，具體運用方法是，通信雙方首先約定密碼解讀規則，然后通信一方將腰帶纏繞在約定長度和粗細的木棍上書寫？收信一方接到后，如不把腰帶纏繞在同樣長度和粗細的木棍上，就只能看到一些毫無規則的字母。

趣味鏈接

有人通過破解密碼顯示才能，有人通過設計密碼顯示才能。1977年，數學家李維斯特給出了一個129位數，要求把這個數分解成兩個質數的乘積，得到這個結果，就會發現隱藏的信息。其實這個129位數就是密文，分解質因數就是密碼鑰匙。李維斯特信心滿滿地宣稱，算出他的密碼鑰匙，需要好多億年。誰知17年之后，600名密碼破解愛好者動用了1600臺計算機，只用了6個月的時間就把李維斯特的密碼給破解了，獲得的信息是“挑食的禿鷹”。密碼雖然被破解了，但人們還是很佩服李維斯特：他太厲害了，得600人聯手，用1600臺計算機，花了6個月才打敗他！

量子通信是什么

傳統的通信方式都需要介質，比如寫信你得用信紙，打電話的信號得靠電磁波來傳輸。竊密者通常會侵入介質獲得通信信息，在掌握了密文信息后，再通過計算獲取密碼鑰匙，將密文破解成明文。凡是通過介質傳送信息，必定無密可言，這種破解密碼的方式通常被稱為“截獲”。

量子通信是不需要傳輸介質的，這是為什么呢？

科學家在1900年發現了量子這種微粒，進一步發現了量子糾纏現象。量子糾纏是這樣的：一對量子甲和乙，甲攜帶的信息，可以瞬間在乙身上體現出來！不架天線，不鋪電纜，信息可以在量子之間無形無影地傳輸，這事跟神話中的心靈感應似乎是一個套路呀！

是的，量子通信可以看作是神奇的心理感應術，信息的傳輸端和接收端之間不用連接實線，也不需要電磁波，信息來去很神奇。量子糾纏現象曾經被愛因斯坦淺顯地描述為：兩個物體之間，無論距離多遠，都存在相互感應信息的天然魔力。

量子通信非常神奇，且非常安全，這又是為什么呢？

量子通信的一個特點就是加密速度極快，它可以給數之不盡的每一個信息片段加一個獨立的密碼鑰匙。舉個例子來說，如果把一次通話分割成100億個信息片段來傳輸，則量子通信可以瞬間給這100億個信息片段各加各的密碼鑰匙，這種加密方式被形象地稱為“一次一密”。你可以想象，在通信過程中，信息源源不斷，加密碼鑰匙源源不斷，千變萬化，間諜要破解這么多的密碼鑰匙，簡直是比登天還難。一次一密帶來了天量密碼鑰匙，讓密碼間諜從此失去飯碗！

有人或許會說，讓計算機出場幫著計算嘛！

這主意不錯，不過告訴你吧，現在的計算機雖然有超強的計算能力，但是它們面對無窮無盡的量子通信密碼也是束手無策，算不盡呀！如果硬要一臺計算機來破解量子通信密碼，從理論上說也是可以的，但時間卻需要數億年，甚至是無限久。呵呵，計算機破解量子通信密碼，時間是無限久，其實就是破解不了的意思呀！誰等密碼能等上數億年呢？

還有，量子通信不是不需要傳輸介質嘛，所以，間諜想在半路上截獲信息的想法也破滅。

有人或許又要問了：你在半路上截不到信息，不會直接從傳送端和接收端的量子上獲取信息嗎？

嗯，這想法似乎不錯，但做法也行不通呀，因為量子還有一個特點：只要有人干擾它，想從它身上獲得信息，它立馬就改變原來的信息狀態，把真實信息提前毀掉，讓間諜一無所獲。量子這種干擾即毀信息的特點，封死了間諜想從信息發送端和接收端獲取信息的想法。如果有的間諜“不知趣”，非得要到量子那兒獲取信息，那么信息接收方和信息發送方就可以從量子自毀信息的頻率，判斷是不是有人正在搞竊密，讓間諜行為立馬現形。這么說來，身負通信使命的量子，還是通信警察呀，只要間諜一來，它立即報警，讓間諜無處遁形。

哎，在量子通信時代，間諜要么選擇遠離量子通信網絡，要么掩耳盜鈴卻被人捉，間諜成了超高危無成果的職業，沒有人能做得來了。

量子通信先靠一次一密的加密方式，把間諜淹沒在密碼鑰匙的大海里，還會用自毀信息的方式報警，讓仍舊執迷于截獲信息的間諜無處藏身，基于這兩點，量子通信就成了絕對安全的通訊方式。

科學探索

世界是運動的，但是宏觀世界的運動規律和微觀世界的運動規律并不相同。牛頓提出的物理學說解答了宏觀世界的運動規律，但牛頓的學說一拿到微觀世界來解答微觀世界的運動規律就會“失效”。這種失效促使科學家努力尋找微觀世界的運動規律，于是量子力學就產生了，量子力學是一門年輕的科學，它總共才有一百來年的歷史。

英國有所謂的物理學家提出，人的靈魂是由大腦中的量子物質形成的，當人死亡之后，大腦微管中的量子信息會離開身體進入到宇宙，如果能阻止這些量子向宇宙中散失，就可以阻止人的死亡，如果能把散失在宇宙中的大腦量子收回來，人就能死而復生。量子科學有這么玄乎嗎？人可以不死，可以死而復生，這類“量子理論”誰敢信呀！

為什么發射量子衛星

既然量子之間可以傳輸無限加密的第三者不可破解的信息，那就在地球上建設量子通信網絡就行了，為什么還要發射量子衛星呢？

這得從目前量子信息傳輸的距離來解釋這個問題。

甲量子向乙量子傳送信息，理論上它們之間心靈感應的距離可以無限遠，無論間隔多遠，信息都能由甲傳輸給乙的。但事實上，量子在自由環境里（即地球表面環境），能量會衰減，衰減雖然不影響信息傳遞，但影響我們人類對信息的辨別，你想想，甲雖然最終把信息傳遞給了乙，但信號太弱，弱到目前我們無法辨識，不也是無用嘛。

量子之間信息傳輸距離是無限的，多遠都能傳到。但量子之間保持信息可辨認的傳輸距離卻是有限的，太遠了，它們之間有“對話”，但咱們卻“聽”不清楚了。

1977年，科學家利用量子傳送信息，結果只讓信息傳送了數米遠的距離。這個距離雖然很近，但是驗證了量子傳輸信息的可能性。

隨后，量子通信在“能”的基礎上，不斷進步，傳輸距離從最初的數米，發展到了可以傳輸16千米了：2010年6月6日，中國量子通信實驗小組將信息傳輸了16千米的距離，創造了當時量子通信的新記錄。

量子通信可傳輸16千米，但仍舊不能滿足實用要求。于是在16千米的基礎上，科學家們繼續努力，要讓量子通信的距離越來越遠，可這個期望后來“破滅”了，因為科學家發現在自由環境中，量子通信距離存在一個極限，大約是100千米。100千米的傳輸距離雖然具有實用價值，但是要建設量子通信網絡，需要在地面上每隔100千米建設一個傳輸基站。眾多基站，會降低量子通訊的效率和安全性，因為信號需要不斷在明文和密文之間多次轉換接力，每個基站容易成為信息安全漏洞，所以大量建設基站支持量子通信的方案被認為不可行。

基站方案被否決之后，科學家就把建設量子通信網絡的厚望寄托于量子通信衛星身上。量子衛星可以把量子信息傳輸的距離擴大到數千千米，三顆量子衛星就能滿足在全球建立信號優良、安全無憂的量子信息通信網絡，讓信息高速安全地直達任意地方，所以說發射量子衛星是量子通信網絡建設的關鍵節點，誰擁有了量子衛星傳輸技術，誰就掌握了全球量子通信網絡建設的主動權。

中國發射的“墨子號”，是全世界發射的第一顆量子通信衛星，標志著中國將成為量子通信界的老大，在以后量子通信網絡建設進程中，中國的話語權和支配權都將是至高無上的。別的國家見咱們有了量子衛星，都急紅眼了！

全球首顆量子科學實驗衛星為什么命名為“墨子號”。墨子是我國古代偉大的科學家，被稱為“科圣”。他最早提出光線沿直線傳播的理論，設計了小孔成像實驗，奠定了光通信、量子通信的基礎。用中國古代偉大科學家的名字命名量子衛星，為的是提升我們的文化自信。

主持建造“墨子號”的潘建偉教授是我國量子科學的領頭人，1996年他到奧地利求學量子科學，導師問他的夢想是什么，他說要在中國建世界一流的量子物理實驗室。僅過了一年，他就與同事合作，宣布在實驗中實現了量子態隱形傳輸，這被公認為量子信息實驗領域的開山之作，《科學》雜志將其列為年度全球十大科技進展。這一年，潘建偉僅27歲。后來，潘建偉回國開展量子科學研究，結果理解這門科學的人太少，什么隱形傳輸，什么大變活人的，他的研究項目被稱為偽科學，本人則被誤解為騙子。今天這個“騙子”終于可以向所有人說：看，一切都是真的！

量子傳輸的不僅僅是信息

目前這個階段，中國發射的量子衛星，主要擔負安全傳輸信息的實驗任務。將來，量子衛星的任務不僅僅是傳輸信息，很有可能還會傳輸人。

什么？傳輸人！

是的，就是傳輸人。

前面我們說過，量子是微粒。可以把物體理解成是由量子組成的，也就是說物體可以分解成一個一個的量子，量子不但可以瞬間傳輸信息，而且可以瞬間傳輸量子。如果用量子傳輸信息，就叫量子通信。如果用量子傳輸量子，那么傳輸人就成為一種可能，這在魔術里叫大變活人吧。

我們用量子傳輸量子，就可以將魔術變成真實的科技項目。科學家在用量子傳輸信息的基礎上，還開始研究如何把量子傳輸信息變成量子傳輸實物，這項研究被稱為隱形傳輸。

隱形傳輸技術在科幻電影《星際旅行》中有體現：宇航員在特殊裝置中平靜地說一句：“發送我吧，蘇格蘭人！”他瞬間就被轉移到外星球了。將來，量子機器很可能把科幻電影中的神奇情景變成現實，依靠量子傳輸實物的功能將我們發射到想去的星球上去。

盡管想要達到“發送我吧”這樣的結果，我們還得等上一些年頭，但量子隱形傳輸技術，終將帶我們走進不可思議的量子傳輸情景中，很可能讓我們瞬間到達我們想到達的任意地方。量子傳輸或許將是星際旅行的終極大法――因為，身體是由量子組成的，量子能夠被瞬間傳輸，所以我們的身體，我們的生命也就可能被瞬間傳輸。

天呀，原來大變活人不只是魔術！

科學探索

第9篇：量子計算的原理范文

但是，自從1978年克勞瑟和1982年阿斯佩驗證了貝爾不等式不成立之后，相對論的基礎——光速不變，或者說，光速是自然運動的極限這一“金科玉律”被否認。

特別是以后的關于多光子的量子糾纏的實驗研究，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。以至于有的物理學家開玩笑說，在量子世界中存在“精靈古怪”，當然這只是萬般無奈的物理學家自我嘲諷的一種方式。

在量子世界中，相對論的基本假設完全失效，已成為21世紀物理學一個最具挑戰性的難題。

EPR關聯之謎

量子理論被建立之后，關于量子理論的哲學基礎，存在著以愛因斯坦這些古典式物理學家為首的柏林學派和以玻爾那群新生代物理學家為代表的哥本哈根學派的爭論。

在歷次索爾維會議上，愛因斯坦和玻爾兩大陣營就量子理論的哲學基礎進行過數場針鋒相對的辯論。最后，愛因斯坦和玻爾之間的辯論因希特勒上臺之后迫害猶太人，愛因斯坦被迫離開德國而結束。

來到美國普林斯頓定居的愛因斯坦和他的兩位年輕同事波多爾斯基與羅森，在20世紀30年代又向遠在歐洲大陸的玻爾發難，這次的發難是針對“測不準原理”。挑戰的論文按三位作者名字的第一個英文字母縮寫，被簡稱為EPR佯謬。

EPR佯謬是這樣的。

設想處于所謂單態的一對粒子（比如電子），它們的自旋互相抵消，這樣總自旋就為零。假設粒子A和粒子B被分開，沿某一個方向測定粒子A的自旋，結果為“向上”；由于這個粒子對的自旋為零，這就意味著，沿同一方向測定粒子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派的解釋，粒子A的自旋在被測定之前是沒有確定值的。在測定粒子A自旋的時候，必然會對粒子B產生瞬間的作用，使B的自旋波函數坍縮至相反的狀態，即“向下”的狀態。而這種異乎尋常的作用機制要求有超距相互作用，或者超光速的傳遞。但這在相對論看來，是不允許的。

愛因斯坦和他的合作者確信，這一現象預示了量子理論和相對論的沖突，因而量子理論是不完備的。這個重要的觀點，就是愛因斯坦學派的“可分離原則”，也就是后來所謂的“局域性原理”。當愛因斯坦有關局域性原理的論文被玻爾看到后，玻爾的反應很平淡。他還是哥本哈根學派的老觀點，認為“主客體不可分”，堅持粒子行為的概率解釋，認為微觀世界有不同于宏觀世界的“特殊規律”，EPR關聯并不說明量子理論的不完備性。

顯然，玻爾的回答過于蒼白無力，沒有涉及EPR關聯之謎的核心：一旦EPR關聯存在，經典的量子理論和相對論將會嚴重沖突。

在20世紀30年代后的很長一段時間里，對于如何驗證EPR關聯，許多一流物理學家都試圖嘗試，但無一例成功。1960年，天才的北愛爾蘭物理學家貝爾利用歐洲粒子研究中心的1年學術休假潛心研究，最終提出了一種大膽的不等式來檢驗EPR關聯之謎。

貝爾不等式的提出與驗證

為了推導出不等式，貝爾引用了前人一些公認的經典理論，此外他假定愛因斯坦的局域性原理是正確的。如果將來有實驗驗證了這個不等式不成立，那么不是量子理論的前提錯誤，就是自然界存在的“非局域性”導致了不等式的不成立。

1978年，美國加利福尼亞大學伯克利分校的克勞瑟，以及1982年法國巴黎的阿斯佩，都相繼在實驗上發現了貝爾不等式不成立的實驗證據。實驗證實，盡管從表面上看局域性有道理，但是，量子世界實際上是由一種看不見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作用相聯系。這對相對論中“運動不能超光速”的觀點無疑是最沉重的打擊。

近年，物理學家已經將光子作用的數量從早先的2個光子提高到8個光子，同樣違反貝爾不等式。同時，物理學家在20世紀90年代初又為這一現象取了一個名字，也就是“量子糾纏”。

目前，物理學家正在將光子作用的數量推廣到16個光子的體系。

量子糾纏對當代物理學的沖擊

量子糾纏已被發現40年了。目前，物理學家正在將其推廣至多光子體系，并試圖用量子糾纏實現遠距離通訊，以及開發量子計算機等等。

量子糾纏的非局域性特征是對經典相對論的巨大沖擊。相對論的第一個經驗假設——光速不變原理，在量子糾纏的存在下失效了。在量子糾纏的世界中，粒子之間的相互作用可以是超越時空的瞬時作用，它甚至不需要任何中介媒質。但是，直到今天，為什么在量子體系中會存在“超越時空的‘瞬時作用”’這種顯然和相對論沖突的現象，物理學家仍然一無所知，只是在黑暗之中猜測。

近年，有學者提出了一個“相位空間理論”的觀點，并試圖以此來解釋量子糾纏。但是，由于這個理論依然建立在經典的量子理論基礎上，沒有什么新的物理學原理被加入，所以，只是作為一種嘗試，并沒有得到物理學界的認同。

同樣，也有人試圖修改相對論以使其和量子理論兼容，但是，卻繞不開以光速不變為前提的基本假設。

可以這樣說，在這個已被發現了40年之久的新的量子糾纏的世界中，當代物理學家仍然一籌莫展。承認量子糾纏的存在，就等于承認在量子世界中相對論的基本假設之一——光速不變原理——是錯誤的，這樣，整個相對論物理學的大廈將被顛覆。但是，為了一個未來的、新的物理學大廈，超越相對論是必須的。

科學的進步總是在新發現的基礎上提出新的理論取代舊的理論。源于20世紀30年代的EPR關聯之謎，到了20世紀80年代得到實驗驗證，從而引出量子糾纏這一新現象。這一奇特的現象挑戰了已經歷經一個多世紀風雨的相對論中的基本假設（光速不變，即光速是自然界運動的極限），也為相對論的終結打開了希望之門。