量子計算的原理精選(九篇)

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第1篇：量子計算的原理范文

關(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

隨著現(xiàn)在企業(yè)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(guī)范企業(yè)人力資源成本列支制度，企業(yè)人力資源成本的管理進(jìn)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(qū)域內(nèi)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(jīng)濟資源。企業(yè)為獲得人力資源和優(yōu)秀的人才，就需要很多的投資，這種投資在企業(yè)中就體現(xiàn)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(fā)成本、使用成本和替代成本，企業(yè)取得的人力資源的使用權(quán)，其運用期限在一年或者超過一年的一個營業(yè)周期以上的，所發(fā)生的人力資源的取得成本和開發(fā)成本應(yīng)該視作資本性支出，在資本化處理后在確定的分?jǐn)偲谙迌?nèi)攤銷。企業(yè)聘用使用期限不超過一年的季節(jié)工等發(fā)生的取得成本和開發(fā)成本（這里的開發(fā)成本主要是組織進(jìn)行必要的上崗前的操作培訓(xùn)、學(xué)習(xí)所發(fā)生的支出）,其受益期為這些聘用的季節(jié)工、臨時工的使用期限，因此這部分取得成本和開發(fā)成本可在季節(jié)工、臨時工的使用期限內(nèi)分期攤銷， 如果金額小，也可以在發(fā)生時直接計入當(dāng)期費用，企業(yè)運用人力資源的使用權(quán)時，所發(fā)生的工資、獎金等支出，則屬于收益性支出，應(yīng)計入當(dāng)期費用。

1.3 人力資源成本會計的構(gòu)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(yè)所需要的人力資源的內(nèi)外來源，企業(yè)對人力資源需求的信息，吸收所需要的內(nèi)外人力資源所發(fā)生的費用。

2）選拔成本

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

3）錄用成本

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

4）安置成本

安置成本是企業(yè)將所錄用人員安排到確定的崗位上是所發(fā)生的各種費用。

1.3.2開發(fā)成本

1）定向成本

定向成本也稱為崗前培訓(xùn)成本，是企業(yè)對上崗前的職工進(jìn)行的有關(guān)企業(yè)歷史文化、規(guī)章制度、業(yè)務(wù)知識、業(yè)務(wù)技能等方面的教育是時所發(fā)生的支出。

2）在職培訓(xùn)費

在職培訓(xùn)成本是在不脫離工作崗位的情況下對在職員工進(jìn)行培訓(xùn)所發(fā)生的費用。

3）脫產(chǎn)培訓(xùn)成本

脫產(chǎn)培訓(xùn)成本是企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)和工作的需要對在職職工進(jìn)行脫產(chǎn)培訓(xùn)時所發(fā)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(chǎn)和在生產(chǎn)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(yè)為激勵職工使其更好的發(fā)揮主動性、積極性和創(chuàng)造性，而對職工做出的特別貢獻(xiàn)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(fā)揮做出的補償。

3）調(diào)劑成本

調(diào)劑成本是全企業(yè)為了調(diào)劑職工的生活和工作，滿足職工精神生活上的需求，穩(wěn)定職工隊伍并進(jìn)而影響和吸引外部人員進(jìn)入所發(fā)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(yīng)該做出的犧牲，他包括為取得或開發(fā)替代者而發(fā)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(diào)節(jié)社會資源。如同調(diào)節(jié)一個組織的資源一樣人資管理除了可以調(diào)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(diào)節(jié)作用,實際上,人資管理最根本的目的就是要實現(xiàn)人力資源的最大使用價值, 而這一點從很大意義上節(jié)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(zhì)。國民素質(zhì)是綜合國力中一個很重要的指標(biāo)。人資管理正好可以針對國民進(jìn)行培養(yǎng)和分流, 很大程度上避免了良莠不齊的狀況出現(xiàn)可以讓國民整體素質(zhì)有穩(wěn)步地提高。也能夠在抓住整體實力的基礎(chǔ)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(wěn)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(shù)革命的浪潮，已經(jīng)把世界經(jīng)濟的競爭從物質(zhì)資源競爭推向人力資源的競爭，對人力資源的開發(fā)、利用和管理將是人類社會經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)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(zhì)相對較差，推行人力資源會計更具有必要性。

1）獲取企業(yè)信息的需要

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

2）優(yōu)化人力資源配置的需要

市場經(jīng)濟體制的不斷完善，使人力資源有更多的經(jīng)濟特征，要求確認(rèn)人力資源的成本和價值，促進(jìn)人力資源的供求平衡，確定人力資源開發(fā)方向，引導(dǎo)人力資源合理流動，在宏觀上優(yōu)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(yǎng)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(fā)揮出自己最大的實力,為組織奉獻(xiàn)出自己所有的力量。人資管理還可以通過環(huán)境影響和針對性培訓(xùn)來對成員進(jìn)行培訓(xùn),從而培養(yǎng)每個人最適合自己的能力。

2)人資管理還可以幫助發(fā)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(xué)習(xí)下發(fā)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(fā)揮出自己所有實力,影響了他為組織做事和奉獻(xiàn)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(yè)文化建設(shè)和制度管理辦法中，能夠有效地開發(fā)其他的人才資源,才能夠使組織達(dá)到價值的實現(xiàn)。 所以說,人資管理的理念對于一個無論是什么性質(zhì)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(yè)凝聚力。人資管理可以用一系列心理學(xué)和管理學(xué)的方法提高人員積極性和成員之間團結(jié)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(diào)配這一點體現(xiàn)出來,可以達(dá)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(yè)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(fā)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(jié)約了組織的成本。

三、企業(yè)人力資源成本核算與計量的現(xiàn)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(chǎn)率、工作生活質(zhì)量和取得經(jīng)濟效益為目的的，而對人力資源進(jìn)行獲取、整合、保持和激勵、控制與調(diào)整、開發(fā)等一系列的管理過程。企業(yè)的重大決策權(quán)集中在政府行政部門，企業(yè)在機構(gòu)設(shè)置、干部任免、 職工進(jìn)出、工資標(biāo)準(zhǔn)等方面自不夠，更多的人動是因為企業(yè)制度存在問題。建立在不穩(wěn)固基礎(chǔ)上的企業(yè)制度是“豆腐渣”，容易動搖人事基礎(chǔ)，主要表現(xiàn)為：

第一，人事規(guī)劃戰(zhàn)略定位不明。我國的專業(yè)技術(shù)人員普遍存在知識老化，缺乏創(chuàng)新意識和思維；高級管理人才和高新技術(shù)人才嚴(yán)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(fā)迫在眉睫。

第二，組織結(jié)構(gòu)紊亂。企業(yè)結(jié)構(gòu)不能配合企業(yè)戰(zhàn)略的實施， 更加造成人力資源的浪費， 使企業(yè)難以整合和提升企業(yè)內(nèi)部的人力資源。

第三，工作流程松散。工作流程與部門之間聯(lián)系松散，職能重疊，缺乏信息共享機制， 無法為企業(yè)創(chuàng)造附加值，從而引發(fā)人事危機或給企業(yè)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(yè)的發(fā)展。新經(jīng)濟時代的最大特點是人的價值被認(rèn)可，“人本觀念”已深入到企業(yè)經(jīng)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(yè)經(jīng)營的重要一環(huán)，慎重的選擇、任用，是雙方面適應(yīng)的結(jié)果。

四、結(jié)語

總而言之，人力資源是最珍貴的,也是現(xiàn)代管理學(xué)的核心內(nèi)容,因此,不斷地提高和開發(fā)人資管理水平,不僅僅是各種企業(yè)能夠發(fā)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(fā)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(qū),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(xiàn)

［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(guān)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(jì)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(xué)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(jìn)行7個量子位的量子計算機的試驗。它預(yù)示著人類的信息處理技術(shù)將會再一次發(fā)生巨大的飛躍，而研究面向量子計算機以量子計算為基礎(chǔ)的量子信息處理技術(shù)已成為一項十分緊迫的任務(wù)。

2、子計算的物理背景

任何計算裝置都是一個物理系統(tǒng)。量子計算機足根據(jù)物理系統(tǒng)的量子力學(xué)性質(zhì)和規(guī)律執(zhí)行計算任務(wù)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(shè)（postulate）下做出的代數(shù)抽象。Feylllilitn認(rèn)為，量子足一種既不具有經(jīng)典耗子性，亦不具有經(jīng)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(xué)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(zhuǎn)移過程）時將會吸收或發(fā)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(fā)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(chǎn)生了一個相互溝通和轉(zhuǎn)化的橋梁；愛因斯坦的質(zhì)能轉(zhuǎn)換關(guān)系也提示了物質(zhì)和能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的因此。量子的這兩種定義方式是對市統(tǒng)并可以相互轉(zhuǎn)化的。量子的某些獨特的性質(zhì)為量了計算的優(yōu)越性提供了基礎(chǔ)。

3、量子計算機的特征

量子計算機，首先是能實現(xiàn)量子計算的機器，是以原子量子態(tài)為記憶單元、開關(guān)電路和信息儲存形式，以量子動力學(xué)演化為信息傳遞與加工基礎(chǔ)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(dá)到原子級尺寸，其體積不到現(xiàn)在同類元件的1%。量子計算機是一物理系統(tǒng)，它能存儲和處理關(guān)于量子力學(xué)變量的信息。量子計算機遵從的基本原理是量子力學(xué)原理：量子力學(xué)變量的分立特性、態(tài)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(xué)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(tài)）系統(tǒng)，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(tài)代表0第一激發(fā)態(tài)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(zhuǎn)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(shù)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(shù)的演化由幺正演化算符通過量子邏輯門的操作來實現(xiàn)。單量子位算符實現(xiàn)一個量子位的翻轉(zhuǎn)。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(biāo)位才發(fā)生改變；另一個是目標(biāo)位，它確定目標(biāo)位如何改變；翻轉(zhuǎn)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(jīng)典計算。經(jīng)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(jìn)行交換的機器，其算法由計算機的內(nèi)部邏輯電路來實現(xiàn)。經(jīng)典計算機具有如下特點：

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

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

相應(yīng)于經(jīng)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(tǒng)來描述，如二能級系統(tǒng)（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(tài)和輸出態(tài)為一般的疊加態(tài)，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(tài)之后，量子計算機對輸出態(tài)進(jìn)行一定的測量，給出計算結(jié)果。由此可見，量子計算對經(jīng)典計算作了極大的擴充，經(jīng)典計算是一類特殊的量子計算。量子計算最本質(zhì)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(xiàn)的變換相當(dāng)于一種經(jīng)典計算，所有這些經(jīng)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(jié)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(jīng)典計算機無法完成的工作，這是量子計算機的優(yōu)越性之一。

4、量子計算機的應(yīng)用

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

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

（2）以現(xiàn)有的量子算法為基礎(chǔ)，著手研究新型的應(yīng)用面更廣的信息處理量子算法；

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

5、量子計算機的應(yīng)用前景

目前經(jīng)典的計算機可以進(jìn)行復(fù)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(nèi)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(jīng)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(chǔ)。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(shù)質(zhì)因子的分解。量子計算機還可用于數(shù)據(jù)庫的搜索。1996年，Grover發(fā)現(xiàn)了未加整理數(shù)據(jù)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(xiàn)對未加整理數(shù)據(jù)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(jīng)典上所謂的NP問題。量子計算機另一個重要的應(yīng)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(jié)構(gòu)和特性的人工智能。計算機視覺的一個重要領(lǐng)域是圖像處理和模式識別。由于圖像包含的數(shù)據(jù)量很大，以致不得不對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這種壓縮必然會損失一部分原始信息。

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第3篇：量子計算的原理范文

量子密碼應(yīng)運而生

量子計算的原理與傳統(tǒng)計算機采用的原理有很大不同，傳統(tǒng)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(qū)別。

20世紀(jì)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(jìn)展，產(chǎn)生了多種新的量子算法，研制了多種量子計算機原型。

科學(xué)家預(yù)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(nèi)破譯現(xiàn)有任何采用非對稱密鑰系統(tǒng)生成的密碼。

面對量子計算未來可能隨時“秒殺”傳統(tǒng)密碼的危險，科學(xué)家致力于尋找不基于數(shù)學(xué)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(shù)的量子密碼應(yīng)運而生，成為對抗量子計算的“神器”。

又一個可能的“技術(shù)差”

二戰(zhàn)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(yè)城市，不發(fā)出防空警報任由德軍轟炸；美軍在中途島海戰(zhàn)的勝利，以及擊落山本五十六座機等影響戰(zhàn)爭進(jìn)程的重大事件，與其成功破譯日軍“紫密”有直接關(guān)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(zhàn)縮短了8年。

當(dāng)前，戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)已成為連接人與武器、武器與武器的技術(shù)紐帶，構(gòu)成了信息化軍隊的神經(jīng)中樞。偵察預(yù)警、指揮協(xié)同、武器控制、后勤保障等作戰(zhàn)活動均離不開網(wǎng)絡(luò)的支持。安全可靠的戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)是保證自身作戰(zhàn)體系穩(wěn)定，在體系對抗中謀取勝勢的重要前提，而戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)的安全又十分依賴于網(wǎng)絡(luò)通信密碼提供的“安全屏障”。

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

以超常措施推進(jìn)軍事應(yīng)用

意大利軍事家杜黑指出：“勝利只向那些能預(yù)見戰(zhàn)爭特性變化的人微笑，而不是向那些等待變化發(fā)生才去適應(yīng)的人微笑?！泵鎸α孔有畔⒓夹g(shù)的機遇與挑戰(zhàn)，只有未雨綢繆，盡早規(guī)劃，提前部署，才能在未來戰(zhàn)爭中占據(jù)先機和主動，避免對手利用技術(shù)突然性陷我于被動。

目前，量子密碼已經(jīng)從實驗室演示性研究邁向?qū)嶋H應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家軍隊已把量子信息技術(shù)作為引領(lǐng)未來軍事革命的顛覆性、戰(zhàn)略性技術(shù)。例如，美國防高級研究計劃局專門制定“量子信息科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”、研發(fā)量子芯片的“微型曼哈頓”計劃等。美國正加速推進(jìn)量子信息技術(shù)的實際應(yīng)用，美國白宮和五角大樓已安裝量子通信系統(tǒng)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(fā)展量子信息技術(shù)的計劃。

第4篇：量子計算的原理范文

關(guān)鍵詞 量子力學(xué) 量子教育學(xué) 主觀性

中圖分類號：O413.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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

1量子力學(xué)的緣起

1900年，量子假說出現(xiàn)在眾人的認(rèn)知里，現(xiàn)在的量子力學(xué)仍在不斷完善，為后期的科學(xué)發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)，可以說量子力學(xué)是量子理論的中心，它促進(jìn)了原子能等一些先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，為社會的重大發(fā)明打下基礎(chǔ)，使人們更加清晰地認(rèn)識到微觀世界，并利用微觀運動來更好地服務(wù)社會，是人類的重要發(fā)現(xiàn)，也是社會的偉大進(jìn)步。

2量子力學(xué)的宇宙觀

在宇宙世界中，對量子理論有較多的探討，從已經(jīng)存在的氫原子中，找到了量子級別的狀態(tài)。對于電子而言，比原子更為復(fù)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(huán)繞原子核產(chǎn)生駐波而求得。此外，量子態(tài)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(guān)，每種量子狀態(tài)都有所表征的能量。這就是說，預(yù)期任何一個態(tài)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(jù)，就可以科學(xué)地估測態(tài)的能量多少。由于質(zhì)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(fā)展中，當(dāng)兩種思想發(fā)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(chǎn)生彼此彌合的交集，才會讓思想發(fā)展得如此迅速，才會讓社會發(fā)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(jìn)步和經(jīng)濟發(fā)展，信息技術(shù)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(zhì)，這是由于物質(zhì)性比較弱。其實，量子物理學(xué)所產(chǎn)生相關(guān)的科學(xué)智慧，是人類社會發(fā)展的重要因素，也是文明進(jìn)步的重要保障，可以說，量子物理學(xué)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(xiàn)，量子物理學(xué)不僅是科學(xué)進(jìn)步的前提，更是信息發(fā)展的重要保障，量子思維更是現(xiàn)代社會發(fā)展的必要方式。

4“量子教育學(xué)”的唯心主義

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

貝克萊比較重視經(jīng)驗，認(rèn)為所學(xué)的知識來源于經(jīng)驗，但是他卻犯了一個致命的錯誤，認(rèn)為感覺是世界真正存在的東西，其他的都是看不見的。他認(rèn)為，知識是一切力量之源，但感覺是我們?nèi)ヌ剿魑粗澜?，追求至高真理的唯一手段，只有能感覺到，才能被發(fā)現(xiàn)。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(xué)詮釋的觀點。他認(rèn)為，只要消除了事物與觀念的差異，認(rèn)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(xué)”的曲解

正所周知，量子力學(xué)不可能槲ㄐ鬧饕搴筒豢芍論創(chuàng)造理論基礎(chǔ)，而“量子教育學(xué)”卻是唯心主義的重要思想來源，這是“量子教育學(xué)”對量子力學(xué)核心思維的歪曲，或者說對量子力學(xué)沒有正確的認(rèn)識，造成思想上出現(xiàn)截然不同的主張，另外，“量子教育學(xué)”過分強調(diào)感覺和經(jīng)驗，導(dǎo)致偏向于不可知論，與量子力學(xué)的思想相悖而馳。

“量子教育學(xué)”對量子力學(xué)概念和方法認(rèn)識的偏差表現(xiàn)有。為了進(jìn)一步認(rèn)識光的本質(zhì)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(zhì)。“測不準(zhǔn)”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(yīng)用某一個方面，只有同時應(yīng)用時才能為物理現(xiàn)象提高全面的解釋。玻爾認(rèn)為，波粒二象性在整個量子力學(xué)中的地位較高，它是一種可以很好地描述一種物理現(xiàn)象的原理，也可以說是解釋因果關(guān)系的一種原理，它可以相互促進(jìn)、相互排斥，這種互斥的關(guān)系不可或缺，這種互補關(guān)系后來被廣大學(xué)者所接受。

6結(jié)語

近年來，量子力學(xué)逐漸被廣大研究者重視起來，探討量子力學(xué)的基本原理以及與量子教育學(xué)的重要關(guān)系，在量子理論的發(fā)展過程中，這已經(jīng)留下了較多的論爭。可以肯定的是量子力學(xué)對于科學(xué)的進(jìn)步貢獻(xiàn)了一份力量，把微觀世界與宏觀世界聯(lián)系起來，而量子教育學(xué)并不是量子力學(xué)的正確認(rèn)識，就本身的發(fā)展情況來看，量子教育學(xué)認(rèn)同了后現(xiàn)代主義，成為了唯心主義的重要依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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

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

[3] 母小勇.量子力學(xué)與“量子教育學(xué)”[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(guān)鍵詞】 量子通信 金融信息 接口標(biāo)準(zhǔn) 安全性設(shè)計 檢測規(guī)范

一、概述

金融信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定依賴于通信網(wǎng)絡(luò)，而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其所面臨的安全風(fēng)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(fù)雜性來增加安全等級的傳統(tǒng)加密手段，已經(jīng)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(shù)，通過技術(shù)創(chuàng)新，為構(gòu)筑高安全等級的新一代金融信息系統(tǒng)通信基礎(chǔ)設(shè)施提供新思路、新方法。

對于金融系統(tǒng)的客戶而言，其交易過程是否安全、其交易結(jié)果的數(shù)據(jù)是否得到高可信度的存儲，一直是倍加關(guān)注的焦點。對金融系統(tǒng)本身，不管是網(wǎng)絡(luò)交易、手機交易各種新式交易手段，還是傳統(tǒng)的交易所柜臺交易，以及對數(shù)據(jù)存儲的要求（冗災(zāi)備份），始終表現(xiàn)出對信息安全的高度關(guān)注。國際金融行業(yè)普遍使用的基于復(fù)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(yán)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(yán)格的安全性證明。量子通信是量子密碼術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，可實現(xiàn)無條件安全的通信數(shù)據(jù)傳輸。1984年，Benett和Brassard 提出了首個量子密鑰分發(fā)協(xié)議（Quantum Key Distribution，QKD），即BB84協(xié)議【1】。后來誘騙態(tài)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(tǒng)中，大多采用基于誘騙態(tài)方案的BB84協(xié)議。

應(yīng)用量子保密通信原理性技術(shù)手段，在物理層上實現(xiàn)金融數(shù)據(jù)量子加密傳輸與存儲解決方案，作為未來金融與資訊領(lǐng)域的先進(jìn)通信安全技術(shù)手段儲備，滿足未來金融與資訊領(lǐng)域的通信安全重大需求，具有重要的戰(zhàn)略意義。在這個過程中，迫切需要制定量子通信設(shè)備在金融信息領(lǐng)域中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，尤其是接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、安全性設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品測試規(guī)范等，這是量子通信技術(shù)在各個領(lǐng)域中產(chǎn)業(yè)化推廣的必經(jīng)之路，是大規(guī)模推廣量子通信產(chǎn)品的有效途徑。本文就將對以上幾個研究課題和方向進(jìn)行初步探討，旨在啟動金融量子設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的研究和探討。

二、量子通信設(shè)備管控與密鑰接口標(biāo)準(zhǔn)的研究

2.1研究目的

通過量子網(wǎng)絡(luò)，量子通信設(shè)備能夠為通信雙方安全地分配量子密鑰，而目前大部分經(jīng)典設(shè)備依然使用經(jīng)典密碼學(xué)算法對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理，因此有被破解和篡改的風(fēng)險。為了便于量子通信設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備融合，更好實現(xiàn)管控指令和密鑰數(shù)據(jù)的安全可靠傳輸，以及在行業(yè)內(nèi)大規(guī)模推廣，需要制定一個標(biāo)準(zhǔn)的管控與密鑰接口。

2.2研究內(nèi)容

該接口主要實現(xiàn)量子設(shè)備與應(yīng)用設(shè)備之間的管控指令和密鑰數(shù)據(jù)交互，主要研究內(nèi)容包括：

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

2.應(yīng)用設(shè)備與量子設(shè)備之間接口的密鑰傳輸可靠性研究，充分考慮量子密鑰產(chǎn)生的非連續(xù)、突發(fā)等特性；

3.研究應(yīng)用設(shè)備與量子設(shè)備之間的管控方式，結(jié)合量子設(shè)備的固有特點，比如需要結(jié)合量子信道切換等等；

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

三、量子通信設(shè)備安全性設(shè)計研究

3.1研究目的

從原理上來說，量子密鑰分發(fā)不依賴于計算的復(fù)雜性來保證通信安全，而是基于量子力學(xué)基本原理，從原理上保證了一旦存在竊聽就必然被發(fā)現(xiàn)。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(tǒng)的安全性不會受到計算能力和數(shù)學(xué)水平的不斷提高的威脅，從而保證了利用量子密碼系統(tǒng)加密的信息不僅在現(xiàn)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(shè)備，即使嚴(yán)格遵循理論依據(jù)進(jìn)行密鑰提取，也需要考慮很多其它因素導(dǎo)致的安全患，比如電磁泄漏、遠(yuǎn)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(shè)計角度對量子通信設(shè)備提一些安全性要求，用于指導(dǎo)后續(xù)量子設(shè)備的設(shè)計和開發(fā)。

3.2研究內(nèi)容

這里的安全性設(shè)計，重點關(guān)注量子通信設(shè)備實現(xiàn)的合規(guī)性、抗量子攻擊、設(shè)備軟硬件的安全性等，主要研究內(nèi)容如下：

1.研究對QKD密碼協(xié)議過程的評測方法，對產(chǎn)品是否遵循量子密鑰分發(fā)協(xié)議進(jìn)行評估；

2.研究評估量子設(shè)備抗量子攻擊的方法，提出相關(guān)抗量子攻擊的評判標(biāo)準(zhǔn)和方式；

3.針對量子設(shè)備算法相關(guān)的主要過程，如身份認(rèn)證、隱私放大等，研究評估核心算法安全性的評判標(biāo)準(zhǔn)；

4.分析量子設(shè)備在金融信息系統(tǒng)實際應(yīng)用環(huán)境下的可能安全隱患，給出量子設(shè)備在軟硬件方面的安全性設(shè)計要求。

四、量子通信設(shè)備環(huán)境檢測規(guī)范的研究

4.1研究目的

作為一款新產(chǎn)品，有必要制定出一套金融領(lǐng)域應(yīng)用環(huán)境下量子設(shè)備的入圍檢測規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，一方面可以提高設(shè)備在實際系統(tǒng)運行的可靠性，另一方面，也可以為后續(xù)量子通信設(shè)備應(yīng)用于金融系統(tǒng)提供必要的測評依據(jù)。

4.2研究內(nèi)容

這里擬研究的環(huán)境檢測規(guī)范，重點是關(guān)注量子設(shè)備在實際環(huán)境下運行效果。主要研究內(nèi)容包括：

1.研究如何進(jìn)行不同長度光纜及其在各種環(huán)境下的模型建立；

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

3.分析量子設(shè)備在不同環(huán)境下的關(guān)鍵運行參數(shù)，尤其是錯誤率、成碼率等，給出評估設(shè)備是否能在實際環(huán)境中使用的評測標(biāo)準(zhǔn)；

五、結(jié)語

金融信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定依賴于通信網(wǎng)絡(luò)，而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其所面臨的安全風(fēng)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(shù)，通過技術(shù)創(chuàng)新，為構(gòu)筑高安全等級的新一代金融信息系統(tǒng)通信基礎(chǔ)設(shè)施提供新思路、新方法。而量子通信技術(shù)目前已經(jīng)由實驗室走向應(yīng)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(shù)據(jù)通信網(wǎng)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，是一個值得研究和發(fā)展的方向，兩者結(jié)合能夠有利于金融信息的保密傳輸。從國內(nèi)外大趨勢來看，光纖量子通信技術(shù)已經(jīng)逐步實用化和產(chǎn)業(yè)化，這為量子通信技術(shù)融入金融信息系統(tǒng)提供了得天獨厚的條件，金融量子通信網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)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(yīng)用方向，旨在啟動量子設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的研究和探討。短期內(nèi)，可以為量子設(shè)備在金融信息領(lǐng)域的應(yīng)用示范提供設(shè)計依據(jù)；中長期來看，可以此為契機逐步制定和推廣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)甚至國家標(biāo)準(zhǔn)，讓更多的企業(yè)和科研院所參與到量子通信產(chǎn)業(yè)化中來，為最終實現(xiàn)金融信息系統(tǒng)量子安全通信網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

第6篇：量子計算的原理范文

關(guān)鍵詞：量子保密；通信技術(shù)；應(yīng)用；未來發(fā)展

引言

隨著信息化時代的到來，人們無時無刻都在接發(fā)文字信息、視頻信息、電子信息等，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和社會各個領(lǐng)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(fēng)險，采取量子保密通信技術(shù)，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(tǒng)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(jù)量子力學(xué)原理與科學(xué)信息技術(shù)的有效結(jié)合，采用高精度量子測量技術(shù)和高精準(zhǔn)量子計算技術(shù)進(jìn)行計算、編碼和信息傳輸，發(fā)揮了高效安全的通信性能。量子計算利用量子力學(xué)規(guī)律來調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計算，能夠進(jìn)行大規(guī)模、多線程地數(shù)據(jù)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(jìn)行問題處理時就能夠做出傳統(tǒng)計算無法比擬的超強處理能力，實現(xiàn)超高精度、超高速度的工作效率[3]。隨著國內(nèi)外量子信息技術(shù)科技的發(fā)展，針對現(xiàn)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(fā)生泄漏的嚴(yán)重后果，開展量子密鑰分發(fā)技術(shù)的保密通信的創(chuàng)新研發(fā)，滿足了當(dāng)前信息化社會和數(shù)字化經(jīng)濟時代的需求。通過量子保密通信技術(shù)的研究與應(yīng)用，推動了量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行和未來的無限發(fā)展。

1量子保密通信技術(shù)應(yīng)用

1.1量子密鑰分發(fā)技術(shù)應(yīng)用

量子密鑰分發(fā)是根據(jù)量子測不準(zhǔn)原理、量子不可分割和量子態(tài)不可復(fù)制的特性來實現(xiàn)，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(xié)議，發(fā)送方和接受方以單光子的狀態(tài)作為信息載體來建立密鑰，保證密鑰分發(fā)的安全性，密鑰分發(fā)采取一次一密的加密體制建立安全通信密碼。密鑰分發(fā)完成后需要進(jìn)行信息協(xié)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(jìn)一步增強信息隱私的保密安全。根據(jù)協(xié)議隨機選擇調(diào)制每一個光子的基矢，隨機的基矢可以對接收端進(jìn)行監(jiān)測，在偏振編碼過程中采用單光子的水平偏振態(tài)（0°）、垂直偏振態(tài)（90°）、偏振態(tài)（+45°）和偏振態(tài)（-45°）的4個量子態(tài)，來進(jìn)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(fā)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(tài)通過量子信道發(fā)送給協(xié)議用戶，當(dāng)用戶接收到光子后也隨機地使用2組基矢進(jìn)行偏振態(tài)的測量，如果制備基矢和檢測基矢兼容，則表示收發(fā)隨機數(shù)完全一致，如果存在不同，發(fā)送方和用戶在從新進(jìn)行比對制備基和測量基基矢，直到收發(fā)雙方擁有完全一致的隨機數(shù)序列密鑰。密鑰分發(fā)、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(fā)現(xiàn)，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(yīng)用

近年來，我國在量子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，在量子保密通信的研發(fā)中獲得突破性進(jìn)展，利用量子保密通信技術(shù)克服了傳統(tǒng)通信技術(shù)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(fù)雜難度的計算，并能進(jìn)行高時速、高精準(zhǔn)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(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，采取量子密鑰分發(fā)和加密的量子保密通信方案，以應(yīng)對原有量子計算體系內(nèi)存在的安全威脅，并對現(xiàn)有加密體制進(jìn)行升級，應(yīng)用計算破解能力的后量子加密技術(shù)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(yīng)用，為未來量子安全信息加密技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)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(tài)的疊加性和量子不可克隆原理，采取密鑰分發(fā)的密碼技術(shù)，對傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行一次一密的加密方法，完善了加密體制，實現(xiàn)了信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

1.2.2后量子加密后量子加密技術(shù)是一種新的加密方法，通過運用許多先進(jìn)的技術(shù)對現(xiàn)有的加密體制算法進(jìn)行升級改進(jìn)，例如網(wǎng)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(shù)能夠與現(xiàn)有的信息安全系統(tǒng)實現(xiàn)兼容和平滑升級演進(jìn)。

1.3量子保密通信應(yīng)用

量子保密通信為未來信息安全提供了保障，是信息領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，在量子保密通信中量子密鑰分發(fā)作為關(guān)鍵技術(shù)，與典型網(wǎng)絡(luò)組織和現(xiàn)有通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相融合，建立了網(wǎng)絡(luò)管控、安全服務(wù)、密鑰生成層、密鑰分發(fā)層、密鑰應(yīng)用層等組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全可靠性，并應(yīng)具備靈活高效、可擴展的未來發(fā)展的建設(shè)需求。系統(tǒng)分為發(fā)送裝置和接受裝置，利用公共信道對密鑰分發(fā)協(xié)議合法的通信雙方發(fā)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(zhuǎn)發(fā)、密鑰存儲、密鑰輸出過程中，密鑰應(yīng)用層為量子密鑰的保密通信服務(wù)提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)管控平臺負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運營管理，安全服務(wù)平臺則負(fù)責(zé)密碼服務(wù)和安全管理。量子密鑰分發(fā)是以量子物理與信息學(xué)為基礎(chǔ)，利用量子態(tài)糾纏重疊的力學(xué)特性，在通訊雙方之間產(chǎn)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(tǒng)量子信道在傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行量子密鑰服務(wù)的加密業(yè)務(wù)時，量子信道存在傳輸損耗，量子密鑰分發(fā)距離會被限制距離，需設(shè)置中繼節(jié)點來完成長距離的接力傳送，導(dǎo)致安全防護存在困難，存在安全隱患。因此在現(xiàn)有較大規(guī)模的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中，都采用可信中繼技術(shù)是異或后的中繼技術(shù)，量子密鑰只會在節(jié)點處暫存經(jīng)過異或后，不會對中繼節(jié)點造成影響，具有信息傳輸?shù)陌踩院透咝省?/p>

2量子保密通信目前發(fā)展?fàn)顩r

隨著量子保密通信的發(fā)展，世界各國試用點呈現(xiàn)逐步成熟趨勢，但在應(yīng)用推廣方面暴露出一些問題。主要包括三個方面：（1）應(yīng)用場景受到限制當(dāng)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(guī)模較為分散，傳統(tǒng)通信業(yè)界對于量子保密通信應(yīng)用目前仍然處于熱情度較低的狀態(tài)。此外，由于量子態(tài)信號與傳統(tǒng)信號混合傳輸時，將引入劣化性能，導(dǎo)致量子保密通信組網(wǎng)需要借助額外獨立光纖鏈路才能獲取所需資源。（2）技術(shù)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(dāng)前光傳達(dá)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的量級信息傳輸差距較大，無法實現(xiàn)對信號的一一加密。此外，在量子保密通信組網(wǎng)方面，由于量子態(tài)存儲技術(shù)尚不成熟，因此，有關(guān)量子存儲方面難以實現(xiàn)，其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)仍需進(jìn)一步驗證分析。（3）安全性存在一定風(fēng)險在實際通信過程中，信道節(jié)點不理想特性使其難以滿足安全性標(biāo)準(zhǔn)，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(xiàn)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?，F(xiàn)階段，我國量子保密通信技術(shù)在業(yè)務(wù)、市場、商用的應(yīng)用都處于推廣初期階段，在量子密鑰分發(fā)技術(shù)組網(wǎng)理念和技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)化工作策略與未來發(fā)展

3.1量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作策略

在未來量子保密通信技術(shù)研發(fā)中，應(yīng)保證量子保密通信設(shè)備系統(tǒng)的功能與性能的一致性和可靠性，增加設(shè)備系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層面的兼容性、靈活性和安全性，在設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)、安全性能、組網(wǎng)以及加密等各個方面，逐步完善應(yīng)用體制，在未來發(fā)展中形成完整的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。首先，在國家政策支持的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強量子密鑰分發(fā)技術(shù)前沿技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，創(chuàng)新開發(fā)新型協(xié)議技術(shù)、系統(tǒng)器件和架構(gòu)方案，加快提升量子密鑰分發(fā)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備成熟度、實用化水平和性價比，不斷提高量子密鑰分發(fā)和后量子加密的技術(shù)水平，完善加密體制。然后，應(yīng)加強量子保密通信的商業(yè)化應(yīng)用和市場開拓規(guī)劃的工作策略和未來發(fā)展方向，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)合作，開展多樣化的商業(yè)部署模式，制定標(biāo)準(zhǔn)化工作策略，為應(yīng)用發(fā)展做好引導(dǎo)和培育市場需求。最后，應(yīng)加快我國量子保密通信網(wǎng)絡(luò)項目工程的建設(shè)，升級設(shè)備完善標(biāo)準(zhǔn)，提高量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的網(wǎng)管和運維能力，使量子保密通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)在完善的密鑰管理設(shè)備與加密通信設(shè)備進(jìn)行安全可靠的通信，以商業(yè)化應(yīng)用推廣和市場化發(fā)展為未來建設(shè)目標(biāo)，增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實際可用性和安全性等標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)規(guī)模。目前，我國量子保密通信技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了實用化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展水平，在國家政策的大力支持下在社會各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著國家實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，量子信息技術(shù)作為我國科技創(chuàng)新的重要發(fā)展技術(shù)，應(yīng)加快發(fā)展量子信息產(chǎn)業(yè)，推動量子技術(shù)與社會經(jīng)濟領(lǐng)域的深度融合，增加產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，為國家安全、國防軍事提供強大的技術(shù)支持，新興的量子信息產(chǎn)業(yè)推動了我國戰(zhàn)略性發(fā)展方向。

3.2未來發(fā)展前景

量子保密通信技術(shù)在未來發(fā)展進(jìn)程中，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是未來量子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，需要加強技術(shù)成熟度、設(shè)備可靠性和投入產(chǎn)出性價比等各方面的研究，開展標(biāo)準(zhǔn)化工作策略以促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。近年來，隨著量子保密通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新，世界各國在量子保密通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的市場競爭日趨激烈，我國雖然處于世界領(lǐng)先地位，應(yīng)需加強對量子技術(shù)研究機構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備廠商和建設(shè)運營單位進(jìn)行大力扶持，在政策支持優(yōu)勢下強化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力，以增強科技實力，提高市場競爭能力。積極推廣大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，促進(jìn)量子保密通信商業(yè)化推廣、產(chǎn)業(yè)鏈壯大和產(chǎn)業(yè)化得到健康發(fā)展。

3.2.1分發(fā)系統(tǒng)性能指標(biāo)和實用化水平有提升空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)之中單跨傳輸距離在百公里以內(nèi)，密鑰成碼率有待進(jìn)一步提高。同時，量子密鑰系統(tǒng)工程化也具有一定提升空間。此外，量子保密通信系統(tǒng)仍需要密鑰管理，將其與信息通信行業(yè)緊密融合，加密通信設(shè)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(xiàn)有加密體系存在的破解威脅，需設(shè)計抗量子計算破解安全加密方案，快速提升量子密鑰分發(fā)技術(shù)和實用化水平，這是贏得加密技術(shù)體制的關(guān)鍵。

3.2.3量子保密通信商業(yè)化開拓仍需進(jìn)一步探索量子保密通信是對現(xiàn)有通信技術(shù)的一種有效安全性提升技術(shù)，能夠解決密鑰分發(fā)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(wǎng)方面，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對有限，因此，在后續(xù)研究進(jìn)程中，逐漸完善量子通信保密技術(shù)，將其推廣到投入產(chǎn)出性行業(yè)之中，從設(shè)備升級、標(biāo)準(zhǔn)完善、市場探索等方面進(jìn)行逐一推廣與應(yīng)用。因此，在今后發(fā)展過程中，應(yīng)凝聚各方形成合力，提升工程化實用水平，引導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，重視標(biāo)準(zhǔn)化測試，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)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(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。這一新型通信技術(shù)是伴隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和物理學(xué)領(lǐng)域的不斷研究而發(fā)展起來的，是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。近年來這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?，以其特有的高效性和安全性等特點而被軍事等領(lǐng)域廣泛研究應(yīng)用，并向?qū)嵱没l(fā)展。同時，隨著社會科技和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，普通民眾對信息傳輸?shù)囊笠踩找嫣岣?，對信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性要求也不斷提高，因此也急需這一技術(shù)來作為對現(xiàn)有通信手段的補充和優(yōu)化，以不斷提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。這種無論是來自軍事等特殊領(lǐng)域還是來自普通民眾等普通領(lǐng)域?qū)π畔鬏數(shù)母咭蠖即偈怪孔油ㄐ偶夹g(shù)不斷研究與發(fā)展，以滿足人們不斷嚴(yán)苛的通信需求。

 

一、量子通信的發(fā)展概述

 

量子通信技術(shù)是在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。量子力學(xué)誕生于1926年，是人類對微觀世界加以認(rèn)識的理論基礎(chǔ)之一。量子力學(xué)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(yīng)的存在。在這一基礎(chǔ)上，美國科學(xué)家貝內(nèi)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(fā)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(xué)家，基于量子糾纏理論，提出了利用經(jīng)典與量子相結(jié)合的方法實現(xiàn)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(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)θ藗冋J(rèn)識與揭示自然界的神秘規(guī)律具有重要意義，而且可以用量子態(tài)作為信息載體，通過量子態(tài)的傳送完成大容量信息的傳輸，實現(xiàn)原則上不可破譯的量子保密通信。

 

1997年在奧地利留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸?shù)闹皇潜磉_(dá)量子信息的“狀態(tài)”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。此后經(jīng)過二十多年的發(fā)展，量子通信這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?，并向?qū)嵱没l(fā)展，主要涉及的領(lǐng)域包括：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等。

 

二、量子通信技術(shù)簡介

 

量子通信即指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)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(chǔ)是量子糾纏。在量子世界中，存在著一種“糾纏”效應(yīng)，所謂量子糾纏指的是兩個或多個量子系統(tǒng)之間存在非定域、非經(jīng)典的強關(guān)聯(lián)。這種“糾纏”效應(yīng)能夠在兩個完全相同的某量子態(tài)粒子之間建立某種聯(lián)系，當(dāng)其中一個的狀態(tài)發(fā)生變化時，另一個也會發(fā)生相同的變化，而且這種變化與時間和空間無關(guān)。另外由于對粒子的任何測量都會導(dǎo)致其量子態(tài)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(yīng)，我們可以進(jìn)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(zhǔn)”原理的發(fā)展的。在量子物理學(xué)中“海森堡測不準(zhǔn)”原理表明，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。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(lián)系，通訊會被終端。另外還有“單量子不可復(fù)制”定理，這是上述原理的推論，是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獲取，也會因測量過程中對量子狀態(tài)的改變而得到一些幾乎無意義的信息。

 

量子遠(yuǎn)程傳態(tài)是經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送未知量子態(tài)。通俗來講就是將甲地的某一粒子的未知量子態(tài)在乙地的另一粒子上還原出來。因量子力學(xué)的不確定原理和量子態(tài)不可克隆原理，限制人們將原量子態(tài)的所有信息精確地全部提取出來，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。但這一過程并不傳輸任何的能量或物質(zhì)，只是傳輸一種量子態(tài)。

 

量子密集編碼是用量子通道傳送經(jīng)典比特，即使用量子糾纏現(xiàn)象可以實現(xiàn)只傳送一個量子比特，而傳送兩個比特的經(jīng)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(tài)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(jīng)典信息，由于兩個粒子處于糾纏態(tài)，對一個粒子的任何操作都會對另一個粒子產(chǎn)生影響，引起另一個粒子的態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化。Alice對它的糾纏粒子施加幺正變換后，兩系統(tǒng)處于四個Bell基態(tài)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(lián)合Bell 基測量，測量結(jié)果可使Bob提出2比特的經(jīng)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(jīng)典信息，這就是所謂的“密集編碼”。

 

三、量子通信技術(shù)的發(fā)展前景

 

量子通信技術(shù)依托于發(fā)達(dá)的現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)的量子技術(shù)而發(fā)展起來的，以其獨特的優(yōu)勢而被廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)通信技術(shù)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(yōu)點。因此，它的發(fā)展應(yīng)用前景很廣闊。一方面，在國家政府和軍事領(lǐng)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(shù)能夠抵御未來量子計算機技術(shù)帶來的威脅，因此會被不斷研究和應(yīng)用。另一方面，在民用通信技術(shù)領(lǐng)域，早在2009年9月，中國科技大學(xué)組建了世界上首個5節(jié)點的全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)，首次實現(xiàn)了實時語音量子保密通信?！俺怯蛄孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)”使得城市范圍的安全量子通信網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實。因此，量子通信在未來的民用領(lǐng)域也將被廣泛研究應(yīng)用。

 

結(jié)語

 

量子通信是通信技術(shù)的又一次劃時代革命，與目前采用的傳統(tǒng)通信技術(shù)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(yōu)勢，是未來通信發(fā)展的主要方向。雖然量子通信有著廣闊的應(yīng)用前景，但在單元技術(shù)和理論方面還有許多需要解決的問題。在信息產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟重要組成部分的今天，需要在量子通信這一領(lǐng)域繼續(xù)加大投入和研究力度，為進(jìn)入量子通信時代打下堅實的基礎(chǔ)，不斷服務(wù)于現(xiàn)代人類的發(fā)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(zhàn)片吧？科技含量高的諜戰(zhàn)片通常有破解通信密碼的情節(jié)。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(shù)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(shù)字都加3就是密碼鑰匙。發(fā)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?jīng)]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?，F(xiàn)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(guī)律，其中的規(guī)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(nèi)的相對安全，而不是永久的安全。那么，有沒有永遠(yuǎn)不會被解密的通信方式呢？有呀，它就是量子通信。

科學(xué)探索

公元前405年，雅典和斯巴達(dá)發(fā)生了戰(zhàn)爭。斯巴達(dá)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(dá)軍隊統(tǒng)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(xiàn)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(guī)則，然后通信一方將腰帶纏繞在約定長度和粗細(xì)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(xì)的木棍上，就只能看到一些毫無規(guī)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(shè)計密碼顯示才能。1977年，數(shù)學(xué)家李維斯特給出了一個129位數(shù)，要求把這個數(shù)分解成兩個質(zhì)數(shù)的乘積，得到這個結(jié)果，就會發(fā)現(xiàn)隱藏的信息。其實這個129位數(shù)就是密文，分解質(zhì)因數(shù)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(lián)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(tǒng)的通信方式都需要介質(zhì)，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(zhì)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(zhì)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(zhì)的，這是為什么呢？

科學(xué)家在1900年發(fā)現(xiàn)了量子這種微粒，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了量子糾纏現(xiàn)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(xiàn)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(yīng)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(yīng)術(shù)，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(xiàn)象曾經(jīng)被愛因斯坦淺顯地描述為：兩個物體之間，無論距離多遠(yuǎn)，都存在相互感應(yīng)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(shù)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?nèi)f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(xiàn)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(shù)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(shù)億年呢？

還有，量子通信不是不需要傳輸介質(zhì)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(tài)，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(fā)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(fā)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(xiàn)形。這么說來，身負(fù)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(yuǎn)離量子通信網(wǎng)絡(luò)，要么掩耳盜鈴卻被人捉，間諜成了超高危無成果的職業(yè)，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(zhí)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(xué)探索

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

英國有所謂的物理學(xué)家提出，人的靈魂是由大腦中的量子物質(zhì)形成的，當(dāng)人死亡之后，大腦微管中的量子信息會離開身體進(jìn)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(fù)生。量子科學(xué)有這么玄乎嗎？人可以不死，可以死而復(fù)生，這類“量子理論”誰敢信呀！

為什么發(fā)射量子衛(wèi)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(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)就行了，為什么還要發(fā)射量子衛(wèi)星呢？

這得從目前量子信息傳輸?shù)木嚯x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(yīng)的距離可以無限遠(yuǎn)，無論間隔多遠(yuǎn)，信息都能由甲傳輸給乙的。但事實上，量子在自由環(huán)境里（即地球表面環(huán)境），能量會衰減，衰減雖然不影響信息傳遞，但影響我們?nèi)祟悓π畔⒌谋鎰e，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(yuǎn)都能傳到。但量子之間保持信息可辨認(rèn)的傳輸距離卻是有限的，太遠(yuǎn)了，它們之間有“對話”，但咱們卻“聽”不清楚了。

1977年，科學(xué)家利用量子傳送信息，結(jié)果只讓信息傳送了數(shù)米遠(yuǎn)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(chǔ)上，不斷進(jìn)步，傳輸距離從最初的數(shù)米，發(fā)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(chuàng)造了當(dāng)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(chǔ)上，科學(xué)家們繼續(xù)努力，要讓量子通信的距離越來越遠(yuǎn)，可這個期望后來“破滅”了，因為科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在自由環(huán)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(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)，需要在地面上每隔100千米建設(shè)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(zhuǎn)換接力，每個基站容易成為信息安全漏洞，所以大量建設(shè)基站支持量子通信的方案被認(rèn)為不可行。

基站方案被否決之后，科學(xué)家就把建設(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)的厚望寄托于量子通信衛(wèi)星身上。量子衛(wèi)星可以把量子信息傳輸?shù)木嚯x擴大到數(shù)千千米，三顆量子衛(wèi)星就能滿足在全球建立信號優(yōu)良、安全無憂的量子信息通信網(wǎng)絡(luò)，讓信息高速安全地直達(dá)任意地方，所以說發(fā)射量子衛(wèi)星是量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點，誰擁有了量子衛(wèi)星傳輸技術(shù)，誰就掌握了全球量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主動權(quán)。

中國發(fā)射的“墨子號”，是全世界發(fā)射的第一顆量子通信衛(wèi)星，標(biāo)志著中國將成為量子通信界的老大，在以后量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)程中，中國的話語權(quán)和支配權(quán)都將是至高無上的。別的國家見咱們有了量子衛(wèi)星，都急紅眼了！

全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星為什么命名為“墨子號”。墨子是我國古代偉大的科學(xué)家，被稱為“科圣”。他最早提出光線沿直線傳播的理論，設(shè)計了小孔成像實驗，奠定了光通信、量子通信的基礎(chǔ)。用中國古代偉大科學(xué)家的名字命名量子衛(wèi)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(xué)的領(lǐng)頭人，1996年他到奧地利求學(xué)量子科學(xué)，導(dǎo)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(xiàn)了量子態(tài)隱形傳輸，這被公認(rèn)為量子信息實驗領(lǐng)域的開山之作，《科學(xué)》雜志將其列為年度全球十大科技進(jìn)展。這一年，潘建偉僅27歲。后來，潘建偉回國開展量子科學(xué)研究，結(jié)果理解這門科學(xué)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(xué)，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?shù)牟粌H僅是信息

目前這個階段，中國發(fā)射的量子衛(wèi)星，主要擔(dān)負(fù)安全傳輸信息的實驗任務(wù)。將來，量子衛(wèi)星的任務(wù)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(shù)里叫大變活人吧。

我們用量子傳輸量子，就可以將魔術(shù)變成真實的科技項目?？茖W(xué)家在用量子傳輸信息的基礎(chǔ)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(shù)在科幻電影《星際旅行》中有體現(xiàn)：宇航員在特殊裝置中平靜地說一句：“發(fā)送我吧，蘇格蘭人！”他瞬間就被轉(zhuǎn)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(xiàn)實，依靠量子傳輸實物的功能將我們發(fā)射到想去的星球上去。

盡管想要達(dá)到“發(fā)送我吧”這樣的結(jié)果，我們還得等上一些年頭，但量子隱形傳輸技術(shù)，終將帶我們走進(jìn)不可思議的量子傳輸情景中，很可能讓我們瞬間到達(dá)我們想到達(dá)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(shù)！

科學(xué)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(chǔ)——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(rèn)。

特別是以后的關(guān)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(xué)家開玩笑說，在量子世界中存在“精靈古怪”，當(dāng)然這只是萬般無奈的物理學(xué)家自我嘲諷的一種方式。

在量子世界中，相對論的基本假設(shè)完全失效，已成為21世紀(jì)物理學(xué)一個最具挑戰(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(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行過數(shù)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(jié)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(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“測不準(zhǔn)原理”。挑戰(zhàn)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(shè)想處于所謂單態(tài)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(shè)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(jié)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(xué)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(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(xiàn)象預(yù)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(xué)派的“可分離原則”，也就是后來所謂的“局域性原理”。當(dāng)愛因斯坦有關(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，認(rèn)為“主客體不可分”，堅持粒子行為的概率解釋，認(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(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論將會嚴(yán)重沖突。

在20世紀(jì)30年代后的很長一段時間里，對于如何驗證EPR關(guān)聯(lián)，許多一流物理學(xué)家都試圖嘗試，但無一例成功。1960年，天才的北愛爾蘭物理學(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檢驗EPR關(guān)聯(lián)之謎。

貝爾不等式的提出與驗證

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(dǎo)致了不等式的不成立。

1978年，美國加利福尼亞大學(xué)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(fā)現(xiàn)了貝爾不等式不成立的實驗證據(jù)。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(lián)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(xué)家已經(jīng)將光子作用的數(shù)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(xué)家在20世紀(jì)90年代初又為這一現(xiàn)象取了一個名字，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個光子的體系。

量子糾纏對當(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現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊，以及開發(fā)量子計算機等等。

量子糾纏的非局域性特征是對經(jīng)典相對論的巨大沖擊。相對論的第一個經(jīng)驗假設(shè)——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(zhì)。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(xiàn)象，物理學(xué)家仍然一無所知，只是在黑暗之中猜測。

近年，有學(xué)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(jīng)典的量子理論基礎(chǔ)上，沒有什么新的物理學(xué)原理被加入，所以，只是作為一種嘗試，并沒有得到物理學(xué)界的認(rèn)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?yōu)榍疤岬幕炯僭O(shè)。

可以這樣說，在這個已被發(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)在量子世界中相對論的基本假設(shè)之一——光速不變原理——是錯誤的，這樣，整個相對論物理學(xué)的大廈將被顛覆。但是，為了一個未來的、新的物理學(xué)大廈，超越相對論是必須的。

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年代得到實驗驗證，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)一個多世紀(jì)風(fēng)雨的相對論中的基本假設(shè)（光速不變，即光速是自然界運動的極限），也為相對論的終結(jié)打開了希望之門。