量子计算发展现状精选(九篇)

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第1篇：量子计算发展现状范文

【关键词】计算机应用；现状；发展趋势

中图分类号： G633.67 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

随着现代信息技术的不断发展，我国的计算机行业发展迅速，并且取得了前所未有的成就，推动着我国各行业的发展。计算机在各行业都得到广泛的应用，计算机的发展也将不断的前进。

二、计算机应用技术的概述

1、计算机应用技术的概念。所谓的计算机应用技术就是指研究计算机应用于社会中各个行业和领域的理论、技术、方法以及系统的一门边缘性的学科，它计算机学生的组成的很重要的一部分，它也是促进计算机学科与其他学科有效融合的一个载体。通常情况下，计算机应用的分类一般分为数值计算领域和非数值应用领域两大类，这两大领域都具备着自身独特的特点，但对于促进科学技术的进步都是有着重要的作用的。

2、计算机应用技术的发展情况。我国计算机的最开始是在上个世纪40年代中期出现的，在这个阶段计算机应用情况还都是数值领域的计算机应用，主要都应用于国防武器的生产和研发方面。之后，从20世纪50年代计算机逐渐向非数值应用的领域发展，其主要都应用于企业信息管理、工商业事物处理以及数据处理等方面。从20世纪70年代开始，计算机已经被广泛的应用到了社会经济等更多的领域了，随着我国计算机应用技术的不断发展，计算机应用技术现阶段已经被广泛的应用到了服务行业、农业以及文化教育行业中了，同时计算机也已经走入到了人们的家庭生活中了。近些年来，计算机应用技术与网络技术也已经很好的结合到一起，这也大大的促进了计算机应用技术的快速发展，也加快了信息化社会的发展速度。

三、我国计算机应用发展现状及存在的问题

1、我国计算机应用发展现状

我国计算机拥有量、互联网用户、网站数飞速增长。我国计算机互联网用户、网站及域名“九．五”期间飞速增长。在各个领域都取得了长足的发展。但是也有相对不足之处。

（1）发展中的成效。①农业科技领域：计算机在农业中已建成全国的农业生产流通信息网络，开通农业科技信息网络，农村供求信息全国联播系统每月颁布信息6千条，内容详查13万条，中国农业信息网每月点击已达1千万次。②文艺创作领域：计算机在文艺创作、影视制作中，三维动画技术的应用也很广泛。③医疗系统领域：医疗系统同时也需要计算机的辅助，如启动金为工程，辅助治疗等。④公安系统领域：公安系统网络建设取得实质性进展，网上追捕逃犯，已抓获20几万逃犯，法院系统办公自动化水平显著提高。⑤辅助教学领域：计算机的辅助教学，远程教育迅速发展，统计显示全国约10万多所中小学已经普及计算机课，一万多所中小学已建成校园网，67所网上大学。⑥日常生活领域：计算机在近几年的人们的生活工作方式和购物习惯上的影响也是非常大的，人们的生活更加的便洁，工作更加的高效。

（2）发展中存在的不足。①我国信息产业发展滞后：我国信息产业尚不能完全满足信息化发展与计算机应用对软硬件产品的需求。重大应用工程与大型应用系统所用的软硬件产品主要依靠国外公司，科技成果转化速度慢。②相关政策法规尚待完善：计算机应用、信息化的市场经济和政策法律环境尚待完善。③区域发展不平衡：国内计算机应用发展很不平衡，和地区信息化指数高低相差20多倍，互联网用户及计算机拥有量在东西部地区、大陆与台湾地区差距很大台湾互联网用户有540万，网民占人口比例达26%，连网主机85万台，企业有50％已开展电子商务，大陆开展电子商务企业不到10％。④我国计算机应用水平整体偏低：我国计算机应用水平低，上网企业与上网家庭数量还较少，企业信息化水平低。⑤与与市场经济的需求还有差距：企业管理体制、机制、管理理念与组织机构尚不能适应市场经济的要求。企业采用信息技术尚缺少内在的动力、人力、财力、和物理。基础工作薄弱，信息技术人才欠缺，职工文化素质亟待提高。

2、存在的问题

虽然计算机的普及给人们的生活带来了方便，但与此同时，在其发展过程中，还存在很多问题，主要包括：首先，国家在宏观战略上缺乏相应的规划及技术政策指导。其次，计算机标准体系尚未建立，电子商务标准有待加强，缺少相应的网络犯罪法律法规。再次，当前，计算机在我国的发展处于较低的水平，计算机的普及率有待提高。此外，计算机在我国不同地区的发展是不平衡的。主要体现在东部发达地区计算机普及率较高，而西部欠发达地区计算机普及率较低。最后，我国企业的信息化水平有待提高。目前，国家重大的计算机项目及软硬件都是依靠进口，自主研发的系统较少，缺乏竞争力。部分企业缺乏对计算机的足够重视，缺少专业的计算机人员。

四、计算机发展趋势

1、光计算机的各种优点

第一，光器件允许通过的光频率高，范围大，也就是所库存的带宽非常大，传输和处理的信息量极大，两束光要发生干涉，必须频率相同，振动方向一致和有不变的初始位相差。因此，同一根光导纤维中能并行地传输很多很多波长不同或波长相同但振动方向不同的光波，它们之间不会发生干涉。第二，信息传输中畸变和失真小，信息运算速度高。光和电在介质中传播速度都极快，但光和电不同，光计算机是“F我”导线计算机，光在光介质中传输不存在寄生电阻，电容和电感问题，光器件又无接地电位差，因此，传输所造成的信息畸变和的失真较小，光器件的开关速度比电子器件快得多。第三，光传输和转换时，能量消耗极低，尽管集成电路中的电流十分微弱，但由于集成度的提高，功耗仍然是个大问题。光计算机却不同，除了激光源需要一定的能量以外，光在传输和转换时，能量消耗却极低。

2、量子计算机

量子计算机的优越性在于它具有进行“平行”运算处理的能力。如果某人需要从一个有几百个办公室的大楼中寻找一份遗失的文件，用传统计算机的串行方式寻找就要逐个办公室去进行搜索，但是量子计算机能够按照某人寻找文件的条件和要求迅速“复制”出代表人自己以及与他自己相同的“副本”，同时进入大楼的每一个办公室进行文件的寻找工作，最后，其中一个“副本”找到了该文件。那时，除了找到文件的那个“副本”之外，所有代表某人的其他副本都将自动消失。量子计算机在寻找广播电台搜索地址方面的优越能力对因特网系统的发展具有很大好处。因特网的网址数据库很大，应用量子计算机进行搜索的运算速度优势将更为显著。如果要在1亿个网址中搜索某一个网址，应用传统计算机大约需要进行5000万次的运算才能找到该网址。然而，应用量子计算机大概只可能找到该网址。数据库搜索是计算机技术中的一个重要的基础任务，所以量子计算机将对于大批量计算机数据的处理任务产生重大影响。

3、化学计算机

化学计算机在运行机理上，它以化学制成品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输和储存。因此，它具有更小的体积，更快的运算速度和巨大的计算机能力，其信息传输速度甚至有可能比人脑思维速度还要快若干倍，具有十分诱人的发展前景。

4、生物计算机

生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机地结合起来，尤其是能够与大脑和神经系统相连，这样，生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥，成为人脑的辅助装置或扩充部分。

5、人体细胞吸收营养补充能量，因而不需要外界能源，它将成为能植入人体内成为帮助人类学习，思考，创造，发明的最理想的伙伴。另外，由于生物芯片内流动电子间碰撞的问题可能极小，几乎不存在电阻，所以生物计算机机的能耗极小。把生物学和工程学结合起来制造生物计算机已不再是天方夜谭。

五、结束语

近年来计算机技术发展迅速，为我国的发展带来巨大的动力，同时也日益改变着人们的生活方式，推动人类的发展。计算机应用的未来发展趋势将是非常的前景，相信未来计算机会更好。

参考文献

[1]刘清.浅谈我国计算机的应用现状及发展趋势[J].计算机光盘软件与应用,2012.

[2]龚炳铮.我国计算机应用发展的回顾与展望[J].自动化博览,2003.

[3]侯晓璐.浅析计算机应用的发展现状及趋势[J].科技创新与应用,2012.

第2篇：量子计算发展现状范文

关键词：计算机；多媒体；现状；发展趋势

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01

The Status and Development Trend of Computer Technology

Wu Shaopei

(Lishui University,Lishui323000,China)

Abstract:With the advent of the 21st century,the era of information technology has been gradually entering our lives,this day and age the most important symbol is widely used computer.More and more technology experts recognize that the substantial increase will inevitably encounter insurmountable obstacles in the traditional computer based on the performance of the computer,up from the basic principle is the correct road of looking for a breakthrough in the development of computer.The future of computer technology will certainly be moving in the direction of the high-speed,small and super-intelligent.It all depends on the components of the progress and the improvement of the system architecture and software development.This article mainly about the development status and outlook of the new computer.

Keywords:Computer;Multimedia;Status;Development trends

计算机技术的发展可以称得上是日新月异，未来计算机的技术一定会向超高速、平行处理以及智能化的方向发展。然而，计算机的发展并不是独立的，它还取决于系统体系结构的改进、元器件的进步和以及软件的开发。元器件的进步是决定硬件性能的基本因素。计算机由第一代一直发展到现在的第四代，从根本上讲就是由于在元器件上的不断更新换代。计算机用集成电路到现在为止依然是以硅半导体器件为主。在使用了硅芯片的基础上，计算机核心的部件CPU的性能尽管受到了物理极限的约束，但仍然在不断的持续增长。直到现在，人们还在一直不断的追求性能更好的器件。

一、3D异类器件集成

两个有着天壤之别的方向发展的力量一直在推动着3D的阵列当中集成半导体器件。第一个发展方向主要是跟在公共平台上集成的不同技术来提供信息的最佳处理和解决方案的需要有着关联。很明显，微缩的CMOS之外的新兴技术通过混合搭配应用需要适应特定的技术，具有非常大的性能改进的潜力。不同技术的组合的需要功能3D集成的不同技术，至微处理器SlC和DRAM在这些技术下，光学和心脏MEMS到RF和模拟。这类不同的技术到包括将分子、塑料和快速单磁通(single―flux)量子超导体以及其他新兴技术以后很有可能直接3D集成到硅的平台上。

二、量子胞自动开关

在量子胞自动开关(QCA)当中，包含了多个量子点规则排列的细胞构成了一种局部互联的架构。用静电互想的感应的作用，来给细胞之间提供联系，而并不是依靠线路。在向细胞内注入一对电子的时候，这一对电子的方向就决定着单元的状态。磁QCA是另外一个刚刚发展起来的技术，目前电子QCA正处于主导地位，暂时还不能对它的性能来进行评价分析。将这些QCA组合在一起，可以实现和使用布尔逻辑门电路完全不一样的电路功能。

三、量子计算与量子计算机

量子计算机是在量子效应的基础上开发的，它利用利用激光脉冲改变分子的状态和链状分子聚合物的一种特性来表示开和关的状态，是使信息沿着聚合物的移动，来进行运算的。量子计算机在特征上介于器件和构架之间。量子计算机中的数据用的是量子位存储。由于量子的叠加效应，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机要大得多，一个量子位就可以存储2个数据了。同时量子计算机的运算速度有可能会比目前个人计算机的PentiumUl晶片还要快十亿倍。实现量子计算的方法有很多，目前出现了很多的实现方法，但是处理量子信息显然需要新架构。相干的量子器件依靠量子波函数的相位信息保存和操纵信息。

四、生物计算机与光子计算机

生物计算机的运算过程就是周围物理化学介质与蛋白质分子的相互作用过程。由酶来充当计算机的转换开关，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中非常明显地表示出来。20世纪末，人们发现脱氧核糖核酸DNA处于不同状态的时候可以代表信息的有或者没有。DNA分子中的遗传密码就相当于存储的数据，DNA分子间再通过生化反应，从一种基因代玛转变成另外一种基因的代码。反应前的基因代码相当于输入的数据，反应后的基因代码则相当于输出的数据。如果能控制这一个反应的过程，那么我们就可以成功的制作DNA计算机了。蛋白质分子彼此之间的距离很近，比硅晶片上电子元件要小得多，生物计算机完成一项运算所需要的时间仅仅可以用微微秒还计算，由此可见，它比人的思维速度要快上百万倍。

五、纳米计算机

目前，计算机使用的硅芯片已经到达了它的物理极限，体积没有办法太小，其耗电量也没有办法再减少，通电和断电的频率也没有办法再提高，。曾经有科学家这样认为，要想解决这个问题的途径就是采用纳米晶体管来制作“纳米计算机”。他们估计纳米计算机的运算速度将会是现在的硅芯片计算机的1、5万倍那么多，而且它所耗费的能量也会减少很多。纳米技术是从20世纪80年代初才迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终的目的是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品出来。

未来计算机技术必定会在互联网、移动计算技术与系统方面有长期、稳定、快速的发展。计算机肯定会比我们人类更加的聪明。进化论告诉我们，一种生物总是会被具有更优适应性的物种所替代。

参考文献：

[1]UhnL Gustafson.Sun’sHPCSapproach：Hero.省略/casc/meetings/CASC2pdf,2003,8

[2]Uim Mitchel1.Sunhighproductivitycomputingsystemsresearch program.research.省略/sunlabsday/decs/talks/1.01-Mitchel1.pdf,2004

第3篇：量子计算发展现状范文

关键词：通信工程；发展现状；网络安全；解决对策

1发展现状

我国通信工程专业是源于电机系电机工程专业，并由有线电、无线通信、电子技术等专业相互渗透、相互补充而发展起来的一门综合产业。在20世纪的初期，我国的多所大学就曾经先后建立过“无线电门”和“电讯组”，建国以后，我国高等学校在苏联高等教育的基础上，对各高校的电机系和电机工程专业进行大规模的调整，为现代通信工程技术的人才培养积蓄着雄厚的力量。

通信工程在我国真正地进入快速发展是在20世纪80年代，这个时期从美、日、英等发达国家吹过来的信息革命这股飓风。为我国通信工程专业的发展增添了强劲的动力，也是从这时起，通信工程专业有了它现在的名称。大量的技术成果如：晶体纤维生长与晶体光纤器件的研究，光纤高温传感器、光纤环形腔的细度及环形激光器的研究，窄线宽可调谐半导体激光器及相关技术等都走在了世界的前沿。

2存在的问题

随着信息技术的广泛应用。人类社会经历着一场前所未有的全方位的深刻变革，网络通信已广泛地应用于政治、军事，经济及科学等各个领域，它改变了传统的事务处理方式，对社会的进步和发展起着很大的推动作用，与此同时，人们也越来越意识到信息安全的重要性，因此，信息在网络通信中的安全性、可靠性日趋受到通信网络设计者与网络用户的重视。

鉴于信息安全开始对国家安全产生了重大的影响，需要准确认识信息安全的基本问题与表现方式，清晰了解保障信息安全所依赖的信息网络化的客观规律。从而做到有的放矢，以便真正发挥作用，在这里我们着重讨论通信工程中的网络通信安全。网络通信安全一般是指网络信息的机密性、完整性、可用性、真实性、实用性、占有性。从技术层面上来看，反映在物理安全、运行安全、数据安全、内容安全四个不同的层面中。而现在网络通信的安全问题可以大体分为；内网通信安全和网络问信息传播安全两个方面。

3解决对策

3.1内网通信安全

3.1.1采用安全交换机

由于内网的信息传输采用广播技术，数据包在广播域中很容易受到监听和截获，因此需要使用安全交换机。利用网络分段及VLAN的方法从物理上或逻辑上隔离网络资源，以加强内网的安全性。

3.1.2操作系统的安全

从终端用户的程序到服务器应用服务、以及网络安全的很多技术，都是运行在操作系统上的。因此，保证操作系统的安全是整个安全系统的根本。除了不断增加安全补丁之外，还需要建立一套对系统的监控系统。并建立和实施有效的用户口令和访问控制等制度。

3.1.3使用网关

使用网关的好处在于网络数据包的变换不会直接在内外网络之间进行，内部计算机必须通过网关。进而才能访问到Internett这样操作者便可以比较方便地在服务器上对网络内部的计算机访问外部网络进行限制。

3.1.4使用密钥管理

在现实中，入侵者攻击Internet目标的时候，90％会把破译普通用户的口令作为第一步。以Unix系统或Linux系统为例，先用“fjnger远端主机名”找出主机上的用户账号。然后用字典穷举法。

如果这种方法不能奏效，入侵者就会仔细地寻找目标的薄弱环节和漏洞，伺机夺取目标中存放口令的文件shad－OW或者passwd.然后用专用的破解DES加密算法的程序来解析口令。

在内网中系统管理员必须要注意所有密码的管理。如口令的位数尽可能的要长；不要选取显而易见的信息做口令；不要在不同系统上使用同一口令；输入口令时应在无人的情况下进行；口令中最好要有大小写字母、字符、数字；定期改变自己的口令：定期用破解口令程序来检测shadow文件是安全。没有规律的口令具有较好的安全性。

3.2网络间信息传播安全

所谓的网络信息传播安全主要是指网络信息在传播的过程中应保持信息本身的完整性、可用性和机密性。信息网络的通信是由通信协议堆栈完成的，通信协议大致可分为应用层、传输层、网络层、链路层和物理层，采用通信协议分层的方式对网络通信进行安全控制可满足信息网络安全通信的需要，保障信息传输的机密性、完整性和可用性，接下来，我们就保证信息传播安全的技术和方法进行探讨。

3.2.1采用数字签名技术

所谓“数字签名”就是通过某种加密算法生成一系列符号及代码组成电子密码进行签名，来代替书写签名或印章，对于这种电子式的签名还可进行技术验证，其验证的准确度是一般手工签名和图章的验证而无法比拟的。它能验证出文件的原文在传输过程中有无变动。确保传输电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。这样数字签名就可用来防止有人修改信息等情况的发生，可以进一步保证信息的完整性、保密性，强化身份识别功能和不可抵赖性，同时数字签名技术还可以提高交易的速度和准确性。

3.2.2数字集群系统网络技术

数字集群系统的信息安全主要涉及用户鉴权、加密、分级用户管理、日志管理、虚拟专网。数字集群系统分为专网运营和共网运营两种方式。数字集群网络对于网络的容量、通信覆盖率、呼叫建立成功率等都有更高的要求。

数字集群通信系统经常应用于应急通信，因此其业务量具有突发性，拥塞控制对于数字集群通信网络也就尤其的重要。拥塞控制可以通过多种方式来实现。数字集群网络的网络结构还具备更高的抗灾变能力，对于重点地区进行基站的双覆盖，由于数字集群系统担负着应急通信的重大使命。因此通常其社会效益要重于经济效益，因此有必要投入一定的资金来提升网络的可靠性。

3.2.3采用量子密码信息加密技术

量子密码术是密码学与量子力学结合的产物，这种加密方法是用量子状态作为信息加密和解密的密钥。量子的一些神奇性质是量子密码安全性的根本保证。到目前为止主要有三大类量子密码实现方案：一是基于单光子量子信道中海森堡测不准原理的方案；二是基于量子相关信道中Bell原理的方案；三是基于两个非正交量子态性质的方案。

量子密码的研究进展顺利。某些方面尤其是量子密钥分发已经逐步趋于实用。面对未来具有超级计算能力的量子计算机，现行基于解自然对数及因子分解困难度的加密系统、数字签章及密码协议都将变得不安全。而量子密码术则可达到经典密码学所无法达到的效果。可以说，量子密码是保障未来网络通信安全的一种重要的技术，我们即将进入到一个量子信息时代。

第4篇：量子计算发展现状范文

关键词：计算机技术 发展创新

中图分类号：S126

一、前言

“蒸汽技术革命”以蒸汽机的改良为典型代表，将机械动力应用于大规模生产中，减轻了人力负担，大大提高了生产效率。“电力技术革命”以新能源的开发为最主要特征，实现了电气化、自动化，将电能等新能源应用于生活、生产等方方面面，大大改变了世界面貌。“第三次科技革命”是以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志。自计算机技术被发明应用之后，计算机技术得到了快速的推广应用，短短几十年来，计算机技术成为了当今社会发展中最重要的科技技术，在各个行业领域有着广泛的应用，更是带动了整个工业时代走向了信息时代。而计算机技术之所以能够在短时间内得到如此大的发展，离不开计算机技术不断的创新。

二、计算机技术的发展现状

计算机技术作为当前社会发展中最重要的科技技术，其给社会所带来的贡献是非常巨大的，可以说计算机技术是一种划时代的科技技术，极大了促进了社会生产力的变革。目前，从计算机的发展现状来看，其先进的技术主要有以下几种：

1、现代微型处理器。总所周知，处理器是计算机硬件系统中的重要组成部分，是整个系统的核心，为此对处理器的技术改进是计算机技术中的重中之重。从处理器的发展趋势来看，其正向着越来越小的体形发展，目前我国的计算机处理器已经相当小，但还需要做出进一步的微型化处理，受一些量子效应的影响与限制，目前处理器中所采用的紫外光源由于波长过短，已经不是适宜再应用在计算机处理器技术中，为此，我们就需要不断创新发展，提高计算机处理器的研发技术。

2、纳米技术在电子元件中的应用。由于计算机信息技术的应用不断扩大，使得计算机需要处理的信息量更大，提高计算机的运行效率与处理信息速度就显得非常重要。而当前大多数计算机仍然是采用电子元件作为数据信息处理的基础元件，而电子元件的信息处理能力还较为欠缺，不能很好的满足现代计算机技术的快速发展需求。而纳米技术的应用，形成了新的纳米元件，极大的提高了计算机元件的集成度，使得计算机的信息处理能力大大提高。

3、分组交换技术。通过分组交换技术将要进行传输的数据进行分割，使其成为长度相等的数据段，然后再每段数据的前面加上相应的信息，来对数据发送的位置进行标识，然后根据这个标识进行数据的传输。这种数据传输方式采用逐段的方式对通信链路进行使用，使得通信的效率大大的提升。

三、计算机技术创新发展的趋势预测

按照当前计算机技术的应用现状来看，计算机技术还会在未来得到更为广阔的应用与发展，为了适应社会发展需求，计算机技术仍然需要不断创新。在此，笔者对未来计算机技术的创新发展趋势进行了大胆预测，认为计算机技术会向着以下几个发展方向不断创新改革，进一步的提高计算机的技术水平。

1、大力发展纳米技术。纳米技术用于计算机元件中，能够有效的打破当前所使用的电子元件的性能限制，从而发展出生物计算机甚至是量子计算机，从而使计算机的性能得到质的飞跃，而这种计算机是当前计算机发展的重要趋势。由于纳米技术不受计算机集成以及处理速度这两方面的限制，因此需要大力发展该项技术。随着纳米技术的发展，可以产生量子计算机和生物计算机，无论它们的运算速度，还是它们的存储能力都远远超过目前的计算机。

2、改善计算机的体系结构。当前计算机在结构设计方面主要是进行多任务的并行计算，这样可以利用同一台机器进行多个任务的处理。为了提升当前计算机和用户之间的交互性，应该重点发展集群性的计算机系统，强化系统的可靠性以及兼容性。

3、网络技术的应用与软件技术的发展。在计算机技术不断发展的同时，网络技术的研发应用也在快速发展，计算机网络技术的结合使用实现了相互促进的良好发展局面，提高了计算机的应用水平，扩大了计算机的应用范围。再加上各种软件新技术的不断研发，更是促进了计算机技术的进一步应用与发展。目前软件技术已经有了很大的发展，相信在未来通过网络技术的应用，软件技术会更加完善成熟，从而为计算机信息技术发展更好的提供服务。

4、多媒体性能。多媒体性能的开拓与进展把服务器、路由器以及转换器诸多互联网需要的设施的技术明显提高，其中包含有用户端、内存、图形片诸多硬件性能。互联网使用人不再像原来一样被动地接受解决信息的形态，而是更加以踊跃主动的形式来进入现在的互联网空间。除此以外还有蓝牙技能的发明运用，令多媒体通信技能无线电、数字信息、个人区域网络、无线宽带局域网等快速更新。基于新一代的互联网络的多媒体软件开发，结合以前的各类多媒体工作，便可以令PC无线网络发挥得淋漓尽致，兴起互联网新时期的潮流。多媒体性能数字化是促使将来技能扩展的主要方面，数字多媒体芯片性能就会变成将来多媒体性能生命里的核心。

四、创新是促进计算机技术发展的主要动力

计算机技术之所以能够得到快速的发展，主要是因为其拥有永不衰竭的源泉，那就是创新能力。正是在不断的创新下，才促使了计算机信息技术以及其相关的产业技术不断发展，才为人们的生活带来了这巨大的转变。而在计算机技术的创新发展中，要注意结合实际需要，并注重与传统产业相互配合，只有这样，才能更好的促进计算机技术的创新发展。

缔造发明许多有关计算机科技用品的假设都是因为受到社会需要而产生，但是与此同时，又受很多外在条件的影响，比如经济条件、文化差异、组织的规模等也会对计算机科技的缔造产生阻碍。另外，传统、专有、封闭的科技体制的文化、构造、机构产生了与计算机科技体制相似的由专有发展到开放的变化。由此可见，计算机科技的缔造基于社会的发展，而社会的发展及需求也带动了计算机科技的缔造，是协调合作的。计算机科技的迅速发展，由此也产生了许多比起人们需求还要多的有效科技。

五、总结语

计算机技术作为一种新兴技术，其对社会发展以及人们生活方式有着巨大的影响，并促进了信息时代的快速到来，成为了一种不可缺少的生活必需品。而这些，都依赖于不断的技术创新。在软件、互联网、纳米等技术的不断发展下，必将会实现高速化、智能化、多元化和微型化的计算机技术，因此还需要进一步加强技术创新。

参考文献：

第5篇：量子计算发展现状范文

关键词 控制科学与工程 学科建设 自动化

中图分类号：G640 文献标识码：A

0 引言

自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。

自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术。在我国研究生培养体系中，自动化对应的一级学科“控制科学与工程”下属有七个二级学科：“控制理论与控制工程”、“检测技术与自动装置”、“系统工程”、“模式识别与智能系统”、“导航、制导与控制”、“企业信息化系统与工程”和“生物信息学”。控制科学与工程对相关学科的发展起到了有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使控制科学与工程学科所涉及的研究领域不断扩大。

1 我国控制科学与工程学科发展现状

控制科学与工程学科经过几十年的发展，在诸多方面取得了一些重要的进步，按照二级学科分类，主要发展现状归纳如下。

1.1 控制理论与工程

控制理论以动态系统为主要研究对象。20世纪80年代以来，计算机、网络和通信等信息技术的发展为现有的控制理论提供了广泛的应用空间，同时也带来了巨大的挑战，促使控制理论自身的发展，也催生出新的学科增长点。控制理论方面，在鲁棒控制、非线性控制、离散事件动态系统、量子控制等方面都取得了重要进展。鲁棒控制研究内容涉及鲁棒极点配置、鲁棒镇定、鲁棒观测器设计、鲁棒故障诊断等一系列鲁棒控制问题。分布参数控制研究涉及可控性、随机控制、非线性系统、稳定性、最优性、数值求解最优控制及时间延迟问题。离散事件动态系统的研究主要集中在离散事件动态系统的优化理论与方法上，理论成果被成功应用到从机械或半导体制造到电网规划、石油化工等多个行业的实际工程问题。量子控制的研究涉及量子态的制备、最优控制、控制能力、反馈控制、消相干控制、纠缠动力学、动态解耦等多个方面。智能控制方面，在模糊不确定性理论、复杂系统的模糊控制与稳定性分析、神经网络控制、智能优化等方面都有重要贡献。模糊不确定性理论对于主观上的不确定事件，给出了不确定变量的期望值、不确定变量的关键值、不确定事件测度的定义，并将它们应用于机器学习、系统控制和管理等问题。自模糊集合诞生至今，模糊控制作为一种有效的非线性控制方法受到了广泛关注和应用，模糊控制器形式常见的有模糊逻辑控制、模糊PID控制、神经模糊控制、模糊滑膜控制、自适应模糊控制及基于T-S模型的模糊控制等。模糊控制系统的稳定性分析，是模糊控制领域一个持续研究的课题。现有的结果，主要是在前有理论基础上，提出放松稳定性条件，并将模糊控制的概念引入网络控制系统。在神经网络控制方面，主要利用神经网络对非线性系统的逼近能力和特性，与一些控制算法相结合，探讨复杂系统的建模与控制问题。智能优化方面主要是结合模糊推理和神经网络自适应为主的模糊神经控制，并结合智能算法实现对算法的优化。智能机器人技术方面，除了在机构、视觉及传感系统、运动建模、规划与导航等提出一些新的设计和改进的算法外，中国学者在救灾救援机器人、网络环境机器人、医疗机器人、仿生机器人、飞行机器人、仿人机器人、人-机器人交互等方面取得了重要进展。在控制的应用方面，智能控制理论在电力系统调度、发电机励磁控制、风电场功率预测等方面已有初步应用。在多智能体与网络控制方面，研究涉及复杂系统与系统复杂性理论、混合系统与多模态切换、多智能体系统及网络控制。

1.2 模式识别与智能控制

随着20世纪40年代计算机的出现以及50年代人工智能的兴起，人们当然也希望能用计算机来代替或扩展人类的部分脑力劳动。模式识别在20世纪60年代初迅速发展并成为一门新学科。在生物信息学方面，在高通量组学数据的处理、计算基因组学的研究、医学群体遗传学中的生物信息学、蛋白质功能结构与亚细胞定位上、生物分子网络的构建与分析等方面有了重要进展。机器学习与数据挖掘方面，研究涉及提高学习系统泛化能力、样本标记问题、降维与度量学习、数据挖掘、在视频与图像分析方面的应用。脑—机接口就是要实现生物脑与电脑之间的直接对话。基础理论研究与实验研究并重是脑—机接口研究的重要特点。脑—机接口研究是一个全新的领域，许多方面的问题还有待于深入地研究。在医学信息学、分子影像方面，多模态分子影像成像理论方法与关键技术、分子探针与药物研发、分子影像验证与应用是现在的研究热点。

1.3 系统工程

系统工程是实现系统最优化的科学。系统工程的主要任务是根据总体协调的需要，把自然科学和社会科学中的基础思想、理论、策略和方法等从横的方面联系起来，应用现代数学和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，借以达到最优化设计，最优控制和最优管理的目标。在工业过程建模方面，研究主要涉及过程建模方法与应用及面向高端应用的工业建模技术与软件。在生产调度优化方面，随着经济全球化进程的加快和计算机技术的提升，结合实际生产背景的生产调度问题优化理论与方法成为自动化学科的研究热点。公共安全应急管理决策的研究主要集中在公共安全应急决策的理论、方法和技术上。在信息服务的研究上，在服务组合、服务计算环境、服务部署与调度、服务计算模式/模型、数据集成等关键问题上都有了较大的进展。智能交通系统是解决目前城市交通拥堵、气体和噪声污染的主要途径，目前主要的研究领域集中在先进交通分配和出行诱导技术、城市高速路与普通路网集成交通控制、交通分配与交通控制一体化研究以及交通信息获取与服务系统的研制。

1.4 导航、制导与控制

导航、制导与控制学科一直突出为国防、航天服务的特色，注重理论与工程实际的结合，重视高素质人才的培养，建立起一支梯队结构合理、学术方向稳定、能打“硬仗”的科研队伍。半个世纪里，导航、制导与控制学科先后开辟出导航技术、飞行控制、精确制导等研究方向。在导航技术方面，研究涉及卫星导航、惯性导航及惯性基组合导航。在飞行控制方面，国内飞行控制研究领域取得了丰富的研究成果，在飞行控制理论的改进和完善、先进飞行控制技术的研究与探索以及飞行控制技术在航空器、航天器和临近空间飞行器的应用方面都取得了长足的进展。在精确制导技术方面，研究的主要内容包括高精度导引控制技术和精确探测技术。高精度导引控制技术主要体现在制导控制规律的设计方面，而精确探测技术主要体现在各类导引系统探测技术的发展史上。

1.5 检测技术与自动化装置

检测技术与自动化装置是将自动化、电子、计算机、控制工程、信息处理、机械等多种学科、多种技术融合为一体并综合运用的复合技术，广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建材等各领域自动化装备及生产自动化过程。检测技术与自动化装置的研究与应用，不仅具有重要的理论意义，符合当前及今后相当长时期内我国科技发展的战略，而且紧密结合国民经济的实际情况，对促进企业技术进步、传统工业技术改造和铁路技术装备的现代化有着重要的意义。在检测技术上，超导材料、稀土功能材料等功能材料新领域，功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，在低烧磁料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化。在动态系统的故障诊断技术方面，研究涉及基于模型的故障诊断技术及基于数据的故障诊断方法。

2 我国控制科学与工程学科发展趋势与展望

2.1 人才的培养和支持

由于我国控制科学与工程专业的毕业生长期以来供不应求，目前，设置该专业的院校逐渐递增。要注重培养学生的动手能力，多和实践结合，走出应试教育的桎梏。需要有人才成长的土壤，尽可能为科研人员提供良好的科研条件。需要加大国内外交流，提供交流的机会。总之，需要为人才的培养创造全方位立体的支持环境。

2.2 加大基础理论投入

我国自动化学科的发展的劣势主要是基础理论投入不足，要想改进这一点，需要从国家层次上进行引导，制定相关政策，鼓励科研院所和高校加大基础理论研究，经济允许的情况下加大资金投入，协调各个科研机构，发挥各单位优势，争取在基础理论上取得重大突破。

3 结束语

数代人的持续努力，使我国的经济保持高速增长的态势。一个国家的发达程度往往和科技水平成正比，科技会促进社会经济的发展，而经济的发展又会对科技发展提供支持。随着经济的发展，我国对自动化学科的研究将更多的转向基础理论的研究和新兴交叉方向的研究。也正是以此作为突破口，我国才更有可能在21世纪达到并且引领世界先进水平，成为自动化科技强国。

注：黑龙江省学位与研究生教育教学改革研究项目——自动化领域研究生培养质量保证体系研究与实践资助；哈尔滨工程大学2012年教育教学改革研究项目——自动化特色专业建设的探索与实践

第6篇：量子计算发展现状范文

关键词：电力系统；储电技术；埃弗雷特优化技术

引言

电能具有灵活度高、环保和功率稳定等优点，随着电力传输和电力储存技术的高速发展，大量用电设备如照明设施、起重机和船舶通信等设备广泛应用在船舶等海上作业平台上。为了实现船舶电网的稳定输出和降低电力能源的功率损耗，大型的船舶综合电力系统引起了广泛的研究。为了适应复杂的用电载荷和供电需求，保障整个船舶电力系统的平稳运行，船舶工业需要对传统的船舶电力系统进行技术革新。电力变换装置、电网拓扑结构和功率转换器等各种先进的电力技术近年来逐渐成熟[1]，这些新的技术和优化算法开始在船舶的电力系统上应用起来。传统的船舶电力系统主要有以下缺陷：1）系统冗余、集成控制不便。传统的船舶电力系统包括汽轮发电装置、储能模块、电网和船上用电设备，电能沿船上左右两侧的母线传输到各种用电终端。由于众多用电模块在功率和电压上相互影响，使得电力系统的性能下降甚至不稳定。船舶上各种用电设备相互独立运行，无法有效的对整个用电网络集成控制。2）电力系统网络复杂，维护困难。传统船舶电力网络在铺设过程中无法对整个系统进行协调，电路之间的并联、串联往往根据用电设备随机决定，因此电网的结构复杂无规律。这种复杂的电路一旦出现故障，检测和维修需要耗费大量的时间和工作量。3）系统供电效率低，电能损耗大。相对于采取网络拓扑结构的集成化电路，传统船舶电路的供电无法对负载用电变化做出及时的响应，这种供电电流和电压调整的滞后性会造成大量电能的损耗。由于船舶用电设备存在功率的突变，传统电力系统无法做出及时的调节，整体系统的用电效率就会降低。在船舶供电系统的电力变换装置设计时，需要将众多变换装置有机的协调才能使电力系统的安全性、可靠性达到最佳[2]。本文在设计船舶的电力系统时，充分考虑到电路网络拓扑结构的优化，结合量子学埃弗雷特算法对电路进行优化设计。经过优化后的船舶电力系统电路高度集成，故障诊断和维护方便；对负载用电变化的响应迅速，提高了供电系统的效率；系统内电力变换装置的耦合性好，整体上的电能损耗大大降低。

1船舶电力系统

1.1船舶电力系统的发展现状

近年来，电工电子技术发展迅速，大规模的集成电路逐渐取代了传统复杂的电路。这种高度集成的电路可以显著提高电力系统的可控制性、运行的稳定性和系统的使用寿命，同时节省了维护和故障诊断的成本。传统的船舶电力系统主要为发电轮机和输电和配电设备两部分。其中，输电、配电设备又包括电力转换装置、步进电机装置、配电器、电池等储能元器件和变压器模块等。经过几代人的研究，模块化电子技术在船舶电力系统中逐渐应用起来。模块化电子技术是欧美等发达国家率先提出的，它的出发点是电路的网络拓扑结构。根据模块化拓扑结构设计的电路，充分考虑各个不同功能模块之间的相互联系，实现了电路在电压转换、电能输送、节能调度的最优化[3]。

1.2船舶电力系统的区域配电

船舶电力系统的区域化配电是基于模块化电工电子技术发展而来的，这种区域化配电模式可以根据船上用电设备的负载进行电能的分配。通常情况下，区域化配电的传输线路为船舶左右两侧的输电母线，然后根据用电量的大小将母线的电流分配给各个区域。该区域化配电结构如图1所示。相比较于传统的船舶配电方式，采用区域化配电技术的船舶电力系统具有以下优点：1）根据用电载荷进行电能的区域化分配，每个区域设计高度集成的电力转换器，使电力系统的动态响应迅速和准确。2）对于电力系统的压力泵和各类风机等辅机模块，采用区域化的配电方式可以针对辅机的频率和转速进行调节，确保辅机的工作效率。3）区域化的直流电分配方式减少了船舶电力系统的变压器转换级数，降低了功率损耗。

2采用埃弗雷特优化技术的船舶电力系统

2.1埃弗雷特优化算法

量子信息科学近年来逐渐兴起，其中量子计算和量子理论优化算法得到了长足发展。量子计算是由埃弗雷特率先提出的，他提出了物质的另一种状态-“量子态”，并指出任何现实生活中存在的物质，不论是宏观还是微观物质，都可以通过“量子态”进行描述[4]。基于量子理论的优化算法在处理某一特定工况的问题时，充分利用量子逻辑运算和耦合算法。相比于传统计算的迭代算法，量子计算在判定函数时仅需要运算一次就可将不确定的输入量转化为定量，具体的函数形式如图2所示。图2中，量子计算函数与传统函数具有明显不同，量子计算充分利用了量子的矢量可叠加特性，通过矢量变换H，将输入量x和y转化为叠加态，然后通过埃弗雷特算法进行计算，从而将非定值的物理量转化为对应的确定值物理量。量子理论的埃弗雷特优化算法在电路设计中发挥着重要的作用。他可以将复杂的函数求解过程进行简化，使得数据处理和运算过程更加简便。尤其对于回路中干、支路电流的网络设计和配电模块的耦合性，可以大幅提高耦合求解的效率，对电力系统结构的合理设计具有非常重要的意义。

2.2基于埃弗雷特优化技术的船舶电力系统

基于埃弗雷特优化的船舶电力系统，与传统电力系统最突出的区别是采用级联的方式对船舶区域配电。通过配置SSIM滤波器，将输入端和母线之间的三相电流衰减降低。起波形选择SSIM滤波器跟电路后端的整流器以级联的方式连接，作为一个子模块起配电的作用。采用级联式区域配电的船舶电力系统具有以下特点：1）在船舶的级联式电力系统中，每个配电区域都可以看作是独立运行的子系统，每个子系统的抗干扰能力也各不相同。子系统通常会受到不同程度的扰动，其中程度较小的扰动包括：用电设备的负载变化、系统自身的噪声扰动和线路不稳定产生的扰动等；程度较大的扰动包括：电路开闭瞬间产生的扰动和输电线路发生意外产生的扰动等[5]。2）电力系统采用级联的区域配电方式时，需要通过反馈系统对功率进行调节。通常情况下，配电区域的反馈包括电压反馈和电流反馈两种。采用电压反馈的配电模块当反馈电压和输入电压存在明显差异时，区域内的阻抗器就会发挥调节回路电压的作用，使系统输入电压与负载电压匹配。本文所述的级联式区域配电的等效模型如图3所示。图3中，G1为电力转化器的级联传递函数，G2为某区域配电的传递函数。Z0和Zin分别为配电器的输入阻抗和电力转换器的阻抗。由该级联模型可知，区域配电的输入阻抗和电力转换器的阻抗相互调节，可以保障区域的稳定性。在该电力系统中，每个配电区域之间的级联方式是通过埃弗雷特算法耦合起来的[6]。一方面，每个配电区域可以保障该区域内的用电需求和电力调节灵活性；另一方面，众多配电区域组成一个有机的系统，共同保障了整个船舶电力系统的正常运行。该级联式配电系统结构如图4所示。在该电力系统结构中，输入端为左右两侧的2个三相交流电源，PCM1-PCM4为电路的阻抗器和整流装置，SSCM为电路的变频器。

3结语

随着电工电力技术的发展，集成化和模块化的电路设计在船舶电力系统中的应用越来越广泛。本文基于埃弗雷特优化算法，对传统船舶电力系统进行优化设计，在原有的基础上设计了级联式直流配电模块。后期的功率和稳定性测试表明，该新型船舶电力系统功率损耗低且具有良好的供电稳定性。

参考文献：

[1]杨勇,耿攀,袁阳.基于DSP的舰船交流电力系统保护装置设计[J].船电技术,2012,32(5):50–52.

[2]戴剑峰,周双喜,鲁宗相,等.面向对象的船舶电力系统数字仿真研究[J].中国造船,2005,46(3):61–67.

[3]郭光灿.量子信息科学在中国科学技术大学的兴起和发展[J].物理,2008,37(8):556–561.

[4]Z.MALJKOVIC,关玉薇.故障和扰动引起的水轮发电机电路电压升高[J].国外大电机,2001(1):20–24.

第7篇：量子计算发展现状范文

[关键词]计算机；技术；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

引言

随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。随着计算机网络管理功能的强化，计算机硬件技术和软件技术都与网络技术融合到一起，近几年来应用程序的开发更发展到以WEB门户网站为界面，以与后台网络分布式数据库和实时交互操作的程序库，共同组成网络环境下的三层架构模式，这成了计算机应用程序开发模式的主流趋势。

一、我国计算机应用的发展现状

1 我国计算机拥有量、互联网用户、网站数飞速增长

我国计算机互联网的用户、网站及域名在“九.五”期间飞速增长，据有关部门统计：截止到2002年我国计算机安装台数达到3800万，联网计算机台数达到2083万，互联网用户达到5910万。上述统计的计算机台数都是通用台式机，我国还有上千万台工控机，几亿台嵌式入计算机。我国互联网的快速发展，也推动了计算机应用的网络化。

2 电子政务工程全面启动并初见成效

2002年电子政务进入全面的实施阶段，全国政府的采购投资就有350亿元其中硬件250亿，软件45亿，信息服务55亿元，比同期增长25％，2002年7月国信办公布了关于我国电子政务建设的指导意见，包含以下措施：(1)建立两个统一的电子政务网络平台，用内网处理办公，外网处理部门间及公众、企业服务义务。(2)推进12项金字工程的建设，（金税、金关、金财、金审等）。(3)加快重要战略性。

二、我国计算机应用发展中存在的问题

1 我国计算机应用水平低

企业信息化水平低，上网企业和上网家庭数量还是较少，信息技术在企业和家庭中的应用尚不够普及。同发达国家及发展中国家相比都还有很大的差距，据国家统计中心研究分析，我国的信息化能力不仅远落后于美日等发达国家，也落后于新加坡、菲律宾、韩国、埃及、印度等发展中国家；网民占人口的比例瑞典达67％，德国49％，瑞士60％，我国仅为3%。

2 国内计算机应用发展很不平衡

各地区的信息化指数高低相差20多倍，互联网用户、计算机拥有量在东西部地区、大陆和台湾地区的差距很大，台湾的互联网用户有540万，网民占人口的比例达26％，连网的主机达85万台，50％的企业已开展电子商务，大陆开展电子商务的企业还不到10％。

3 我国的信息产业尚不能完全满足信息化发展

计算机应用对软硬件产品的需求，国产化产品的技术水平和市场占有率较低，重大的应用工程和大型的应用系统所用的软硬件产品主要是靠国外公司，科技成果的转化速度较慢，系统的集成，信息的服务水平还有待提高，计算机应用的有关标准、规范既缺乏又不统一，急需有待加强。

4 计算机的应用、信息化的市场经济和政策法律尚待完善

目前还缺乏有力的技术、经济政策来推动信息技术的广泛应用，信息化的组织领导和管理体制尚待完善和加强，有关市场管理的法律法规、社会的信用体系还未完全进行建立，同时电子商务的发展所需要的市场环境还不完善。

5 企业的管理体制、机制、管理理念和组织机构等不能适应市场经济的要求

部分领导对信息技术应用的重要性、紧迫性还没有足够的认识。企业采用的信息技术等高新技术还缺少内在的动力、人力、财力和物力。基础工作的薄弱，信息技术人才，尤其是既懂信息技术又懂行业业务技术的复合型人才，更是缺少，广大职工的信息意识和信息技术应用知识欠缺，职工的文化素质急待提高。

4、计算机技术应用之管理信息系统

一定意义上说，管理信息系统的产生和发展是建立在电子计算机基础上的。硬件方面，自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机技术的发展可谓日新月异，从庞大的只能在实验里供研究使用的计算机到今天适应不同环境的满足不同需求的各种各样的计算机；运算速度从每秒几千次到每秒几百亿次；处理器从焊有几百万个电子管的大的惊人的电子板到只有指甲大小的集成电路；现在计算机在硬件方面的发展已达到了每三个月更新换代一次的惊人速度。软件方面，也已从机器语言、汇编语言、高级语言发展到现如今的第四代语言――非结构化、面向对象、可视化的语言。管理信息系统的发展管理信息系统的发展管理信息系统的发展管理信息系统的发展：管理信息系统通过对学校当前运行的地数据进行处理来获得有关数据，以控制学校的行为；利用过去的和现在的数据及相关的模型，对未来的发展进行预测；能从全局目标出发，对学校的管理决策活动予以辅助。

三、内容广泛，拓宽教学范围

计算机应用教学能够不受时间和空间的制约，延伸和拓展教学时空，通过影、音、色彩和动画，传递传授信息，解决由于时间和空间局限的教学疑难问题，使学习变得轻松易被理解和掌握，培养并发展了初学者获取信息、分析信息和处理信息的能力。

实践证明，计算机教学能充分激发调动、人们的学习兴趣，促进学习主动性。然而，正如万物都有正反面一样，计算机教学也有它的弊端，具体来说表现在以下几个方面：

1、容易改变教学者的主导地位

尽管计算机体系教学是一种高效、先进的教学模式，但它决不能取代教学者的主导地位。如果过分地依赖和习惯性的利用这种教学模式，那么结果将是导致一些人丧失动手能力，本末倒置、得不偿失。计算机是教师教学的一种工具，是教学的一种辅助方式方法。我们不能把“以教师为中心”的教学思想演变成了“以计算机”为轴心的教学思想，以至于失去了传统的教育理念，我们应该形成以“学”为主、“传统理念和先进的计算机教学互动”的教学思想。

2、一定程度上忽略了教和学两者之间互动关系

教学并不只是为了信息的传递，更重要的是为了各种技能的培训和掌握。而计算机教学在这方面则是提供了更多的现成答案，学习者从而缺乏了对细致过程的展示和求索精神。这样，初学在学习过程中就容易缺乏由教师引导的由浅入深、由具体到复杂、由简单到抽象的思维过程。久而久之就形成了懒惰的思想。

3、容易分散学习时的注意力

计算机教学手段形象生动，然而，许多学习者注意的只是音乐和动画，甚至有的还要讨论屏幕哪些地方怎么好玩，并提醒周围人们来注意，兴趣调动起来了，可注意力却分散了。

4、课件制作简单地以计算机代替一切

尺有所短，寸有所长，计算机是功能十分强大的工具，传统的教学手段似乎都可能由它来代替。总的来讲，计算机体系固然有其它媒体所无可比拟的优越性，但其它常规媒体的许多特色功能、教学模型的空间结构功能等，也是计算机所不能完全替代的。因此，教学需要选择合适的媒体，与其它有机配合、“和平共处”，而不要一味追赶时髦。

“总之，计算机多媒体教学的良性发展，任重道远。事物都有它的优点和缺点，我们不能因为它的优点而让它随意滋长、也不能因为它的缺点而对它敬而远之。正确地理解和使用计算机这个现代化学习工具，将给我国的现代化教育带来不可估计的巨大效益;。此时，正是它发展途中在这里我们要通过尝试，通过实践，总结经验，改善不足。

四、计算机的发展趋势

1 量子计算机

量子计算机是一类遵循量子力学规律，并进行高速数学与逻辑运算、存储及处理的量子物理设备。当某个设备是由两子元件组装，处理与计算的是量子信息，且运行的是量子算法时，这样的计算机就称为量子计算机。

2 神经网络计算机

人脑总体的运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能，可将生物大脑神经网络看作一个大规模的能紧密耦合的、并行处理的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机的设计模型，用许多处理机来模仿人脑的神经元机构，把信息存储在神经元之间的联络中，同时采用大量的并行分布式的网络就构成了神经网络计算机。

3 化学计算机

在运行机理上，化学计算机以化学制成品中的微观碳分子作为其信息载体，来实现信息的传输与储存。所以，它具有更小的体积，更快的运算速度，以及巨大的计算机能力，其信息传输的速度甚至有可能比人脑的思维速度还要快若干倍，具有着十分诱人的发展前景。

4 光计算机

光计算机是指以光、电作为介质与载体，对信息进行保存与传输的计算机。光计算机也是一个相对环保的产业，能量消耗很低。

5 生物计算机

人体细胞吸收营养进行补充能量，因此不需要外界的能源，它将成为能够植入人体内而成为帮助人类学习、思考、发明、创造的最理想的伙伴。此外，由于生物芯片内流动电子间的碰撞问题可能极小，几乎不存在电阻，因此生物计算机机的能耗极小。

五、结语

当今世界是飞速发展的信息时代，在各行各业中离不开信息处理，这正是计算机被广泛用于管理系统的环境。计算机的最大好处在于利用它能够进行信息管理。使计算机进行信息管理控制，不仅提高了工作效率，而且大大提高了其安全性。尤其对于复杂的信息处理，计算机能够充分发挥它的优越性。计算机进行信息管理与信息管理系统的开发密切相关，系统的开发是系统管理的前提。

参考文献：

[1]我国计算机教学的新发展”.《电化教育研究》。

第8篇：量子计算发展现状范文

关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体

1半导体材料的战略地位

上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。

2几种主要半导体材料的发展现状与趋势

2.1硅材料

从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。

从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。

理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。

2.2GaAs和InP单晶材料

GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。

目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。

GaAs和InP单晶的发展趋势是：

（1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。

（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。

（3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。

（4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。

2.3半导体超晶格、量子阱材料

半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。

（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。

GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。

虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。

为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。

（2）硅基应变异质结构材料。

硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。

另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。

尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。

2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料

基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。

目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。

在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。

与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。

王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。

低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。

2.5宽带隙半导体材料

宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED）和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN，GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。

以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。

II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。

宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配

异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。

目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题，如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶体

光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。

4量子比特构建与材料

随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。

所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。

这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。

5发展我国半导体材料的几点建议

鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。

5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位

至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。超级秘书网

5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议

GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。

5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议

（1）超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP，GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。

宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。

（2）一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。

第9篇：量子计算发展现状范文

关键字 计算机应用 发展趋势 应用前景

中图分类号：TP3 文献标识码：A

1计算机产生简介

早在17世纪，欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数学形式进行基本运算的数字计算机。1642年，法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置，制成了最早的十进制加法器。1678年，德国数学家莱布尼兹制成的计算机，进一步解决了十进制数的乘、除运算。

英国数学家巴贝奇在1822年制成的差分模型时提出一个设想，每次完成一次算术运算将发展成为主动完成某个特定的完整的运算过程。1884年，巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。这台分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的雏形，但限于当时的技术条件而未能实现。

1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔顿学院制成一台大型电子数字积分计算机（ENIAC），最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。而这台计算机完全的采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息储存的计算机。运算速度比继电器计算机快1000倍。这就是人们常常提到的世界上第一台计算机。但是这台计算机重量达到30吨，占地150平方米运算速度5000次/秒而它的组成只有1.9万电子管和100块集成电路。并且程序设备依然是外加式，储存容量相对也非常小。

2计算机技术的现状

目前，计算机应用技术在各个领域都得到了广泛的应用。比如电子产品愈发的普遍创新，计算机教育走进了城市到乡村的各个人们生活中，商业企业用户能够在最短的时间内通过互联网与世界接轨获得资讯信息，我们用计算机进行各种各样的娱乐活动，比如上网聊天，打游戏，查资料，听音乐看电影。我们还用计算机进行数据的储存，监视监控，开发软件与实验室创新处理等。计算机应用技术使我们的生活真正开始与数字化接轨，与信息化接轨，让我们体验到了人工智能带给我们的便捷与方便。而从教育角度看，目前，各大城市的孩子从小学开始就从事计算机教育的学习。孩子们从小就通过学习计算机提高自身的思维活动与判断能力。由此看来，计算机技术已然将我们领进到一个自动化的年代。计算机技术的发展还需要我们不断的探索与研究。

3计算机应用技术的发展趋势

3.1高性能计算机的发展

高性能计算的发展是计算机应用技术发展中必要的一个趋势。因为高性能计算机的出现，会使得未来的计算机向更加微小，高速，高性能的方向提高。其中有待实现的是纳米计算机和量子计算机。众所周知，纳米技术与量子技术都是集超小型超高性能与一身的技术，它可以让计算机技术以普通计算机速度的十亿倍高速运转，并且以最快的速度进行数字运算，逻辑操作与信息储存和处理。这些高性能计算机技术的研发与完善，将为人类跨向更加美好的明天提供无穷的力量。

3.2智能巨型化计算机的发展

计算机智能化与巨型化的结合也是未来计算机技术的发展趋势。因为智能化是当前计算机最应该具备的技术，也是人们在日常生活中最需要的技术。智能化可以使计算机在现代科学基础之上模拟人的思维逻辑过程与人的感官行为，代替人们进行日常的听说读写想等一些行为过程，预先设置好相关的运行属性与设施，加强计算机的防护与检测能力，从而增加计算机的判断与逻辑推理能力。方便于人们的生活。而巨型化计算机技术的研发则是注重巨型计算机的包容量大，运算能力强，功能强大的特点，它与微型计算机并不矛盾，各有各的优势。巨型计算机的储存量可以达到每平方厘米100TB的容量，运算速度可以达到每秒几百亿次。其运算速度准确，速度之快是未来计算机最应该具备的性能。也是满足人类需要最有效的能力。

4未来计算机的应用

未来的计算机解决了在各个方面难以解决的问题。并且覆盖了我们生活的每一方面，让我们无论是在科技、研究、教育方面都更加的方便。

（1）巨型化计算机的产生，将使运算速度更高、存储容量更大、功能更强。其运算速度可达每秒百亿次。而巨型化计算机的优越性体现在科研方面，它主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报，整理卫星照片，原子核物的探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等，制定国民经济的发展计划，项目繁多，时间性强，要综合考虑各种各样的因素，依靠巨型计算机就能顺利地完成，并且还可同时进行多个计算。存储大量各个方面的资料，当我们需要时，短时间之内就可以调出来查阅。这样不仅节省成本，也缩短了很多时间。而相对的微型计算机早已每个家庭、企业、办公必不可少的东西。就如电话一样。随身携带，它的体积小携带方便，上网方便。

（2）未来计算机网络的应用最终体现网络系统的目的性和系统功能。国家信息化、领域信息化、区域信息化和企业信息化最后都落实到了网络应用上面，而那时，各种网络系统已成为计算机网络部可分割的部分。未来计算机的（下转第5页）（上接第3页）网络化极大的丰富和方便人们的生活。而电信、信息、消费、娱乐等相关行业都也形成相互的链条。我们普通手机都能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体模式，而且还提供电话会议、电子商务等多种信息，完全就是一台小型计算机。那时计算机网络呈现给广大用户的将是更广泛的、更方便的网络、和各种各样的网络应用系统。

（3）智能化计算机的应用已经有了一个很大的突破，而量子计算机、光子计算机、分子计算机。纳米计算机都将面世。大大提高了计算机的能力，而且具有超高的运算速度、理解能力强、集成密度高。超大规模的信息存储量、散热低等优越条件。而纳米计算机将逐渐取代芯片计算机，因为它体积小、造价低、性能也要比现在计算机强大好多倍。推动计算机的行业的高速发展。同时智能计算机在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面，已有了显著的成效。例如，用计算机模拟人脑的全部功能进行思维学习、推理、联想和决策，具有和人类一样的“思维能力”。智能机器人，具有感知和理解周围环境，使用语言、推理、规划和操纵工具的技能，模仿人完成某些动作。机器人不怕疲劳，精确度高，适应力强，用于搬运、喷漆、焊接、装配等工作中。机器人完全代替人在危险工作中进行繁重的劳动，如在有放射线、污染有毒、高温、低温、高压、水下等环境中工作。甚至完全代替人类做他们的工作，未来智能化的计算机将具有亲和力，成为我们的人类的好朋友。进入到一个人机共存的时代。

5结束语

关于计算机未来的发展趋势，不同的人有不同的看法，不同的人也会从不同的方面去探讨，但无论如何，出发点都是为了能够更好地帮助人学习、工作、计算、娱乐等等，为了更能方便人的生活，更好地完成更加艰巨复杂的任务，所以，计算机会基于这些进行不断地改造与创新，当一种技术或基本架构遭遇瓶颈时，新的技术就会诞生，这就是计算机不断改进和创新的动力。

以上对于计算机的展望并不是全面的，也只是从一些侧面简单谈一谈计算机可能发展的方向，从第一台计算机诞生的那一天起，计算机就将注定改变人类的历史；从第一台个人计算机诞生的那一天起，计算机便注定与我们的生活有着密切联系。在当今社会，计算机已经渗透到社会的每一个角落，未来的计算机将发挥更大的作用，计算机技术也将带动各行各业的迅猛发展，为共同推动人类社会的进步做出贡献。

参考文献

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