量子计算的定义精选(九篇)

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第1篇：量子计算的定义范文

Mirco A.Mannucci The University of Queensland,Australia

Quantum Computing for

Computer Scientists

2008, 384pp.

Hardcover

ISBN 9780521879965

N.S.扬诺夫斯基等著

量子计算是计算机科学、数学和物理学的交叉学科。在跨学科研究领域中,量子计算开创了量子力学的许多出人意料的新方向,并拓展了人类的计算能力。本书直接引领读者进入量子计算领域的前沿,给出了量子计算中最新研究成果。该书从必要的预备知识出发,然后从计算机科学的角度来介绍量子计算,包括计算机体系结构、编程语言、理论计算机科学、密码学、信息论和硬件。

全书由11章组成。1.复数,给出了复数的基本概念、复数代数和复数几何;2.复向量空间,以最基本的例子Cn空间引入,介绍了复向量空间的定义、性质和例子,给出了向量空间的基和维数、内积和希尔伯特空间、特征值和特征向量、厄米特矩阵和酉矩阵、张量积的向量空间;3.从古典到量子的飞跃,主要内容有古典的确定性系统、概率性系统、量子系统、集成系统;4.基本量子理论,主要有量子态、可观测性、度量和集成量子系统;5.结构框架,主要包括比特和量子比特、古典门、可逆门和量子门;6.算法,包括Deutsch算法、Deutsch-Jozsa算法、Simon的周期算法、Grover搜索算法和Shor因子分解算法;7.程序设计,包括量子世界的程序设计、量子汇编程序设计、面向高级量子程序设计和先于量子计算机的量子计算;8.理论计算科学,包括确定和非确定计算、概率性计算和量子计算;9.密码学,包括古典密码学、量子密钥交换的三个协议(BB84协议、B92协议和EPR协议)、量子电子传输;10.信息论,主要内容有古典信息和Shannon熵值、量子信息和冯•诺依曼熵值、古典和量子数据压缩、错误更新码;11.硬件,主要包括量子硬件的目标和挑战、量子计算机的实现、离子捕集器、线性光学、NMR与超导体和量子器件的未来。最后给出了5个附录,附录A量子计算的历史,介绍了量子计算领域中的重要文献;附录B习题解答;附录C 使用MATLAB进行量子计算实验;附录D 了解量子最新进展的途径:量子计算的网站和文献;附录E选题报告。

本书适合计算机科学的本科学生和相关研究人员,也适合各级科研人员自学。

陈涛,硕士

(中国传媒大学理学院)

Chen Tao,Master

第2篇：量子计算的定义范文

白炽灯、荧光灯、高压钠灯、高压汞灯等传统光源，应用于农业和生物领域，存在低生物光效、高能耗和高运行成本的不足，以人工光植物工厂为例，光源能耗费用约占系统运行成本的40%～60%。相对于传统照明，LED光源能形成与植物光合作用及其形态建成基本吻合的光谱吸收峰值，具有效率高、耗能小、无汞污染、精准波长、系统智能可控等优点，系统节能达50%以上，在温室补光、植物组培、植物工厂以及遗传育种等众多领域具有广阔的应用前景。

本文梳理了植物生长用LED光照的标准进展，并探讨植物生长用LED照明标准体系框架。国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）自2012年起开始植物生长用LED光照标准化工作，2013年第1项团体标准T/CSA021-2013《植物生长用LED平板灯 性能要求》；之后，推动制定国家标准GB/T 32655《植物生长用LED光照术语和定义》、团体标准T/CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》等。

团体标准T/CSA 021-2013《植物生长用LED平板灯性能要求》

植物生长用LED照明产品形式众多，如平板灯、双端灯、柔性灯带等，并将随着技术的发展而逐步变化。在2013年前后，LED平板灯主要应用在组培育苗。该标准规定了植物生长用LED平板灯的术语和定义、分类与命名、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。标准内容上显示出植物生长用LED光源的基本衡量指标，与生活照明用光的参数差异较大。

该标准定义了植物生长用LED平板灯的主辐射波长，是指辐射波长范围为600～700 nm的红-橙辐射波段和400～500 nm的蓝-紫辐射波段，以此为基础定义蓝-紫辐射照度、红-橙辐射照度，进而定义了红蓝辐射照度比；该标准基于物理量定义了总辐射通量（单位：W）、总辐射照度（单位：W/m2），以支撑植物生长LED光照领域的生产、检测、验收等工作。标准定义了光合光子通量密度[单位：μmol/（m2・s）]，指是植物进行光合作用时单位时间内单位面积上接收到的灯发射的一定波长范围内的光子数目，但因为植物进行光合作用接收到的光子数目不好计量，其技术要求并未体现在该标准中。

该标准提出了植物生长用LED平板灯应该符合的GB7000基本安全要求，控制装置符合GB19510.14、GB/T 24825要求，电磁兼容性能要求；在电气特性方面，规定了功率、功率因数要求；在辐射性能方面，规定了初始辐射通量/辐射效率、辐射强度分布、射照度和红蓝辐射照度比、辐射照度的均匀性；在辐射光谱特性、寿命特性等方面也作出了要求。

团体标准T/CSA 032-2016《植物光照用LED灯具通用技术规范》

该项标准重点关注LED灯具产品通用的技术性能及其评价指标。由于应用于植物光照产业的灯具产品种类繁多，规格型号各有不同，性能质量良莠不齐，亟需建立相对统一的性能指标的判别和评价标准。由于这一产业属于新兴产业，尽早推出相关标准，便于引导产业技术发展及产品定位，但因为有些技术性能的评价不够成熟，有些参数（如光子通量效能、光源的光谱分布与植物光谱的吻合程度分等）的要求有待进一步完善。

该标准根据应用环境的要求，补充了根据植物光合循环模式分类的C3植物、C4植物、CAM植物等术语。按照灯具用途、植物光合作用方式、控制方式对植物光照用LED灯具进行了分类。对植物生长用LED灯具的安全性能、结构外观、电学性能（功率、功率因数）、光学性能、可靠性、电磁兼容性等进行了规范，对灯具的光子通量效能进行了分级，针对技术要求给出了检测方法。

在结构外观要求中，对灯具表面的防腐（达到WF2）、抗紫外线老化等提出了要求；在光学性能要求中，规定了光子通量、光子通量效能[实测值不应低于0.7 μmol/（s・W）]、光谱分布、配光曲线等参数要求；可靠性部分主要针对光子通量维持率、环境适应性做了要求；在灯具的能效分级中，首先对应高压钠灯[1.9 μmol/（s・W）]和荧光灯[1.3 μmol/（s・W）]的光子通量效能关键点，将LED光源的光子通量效能分为三类：一类[ηP≥1.9 μmol/（s・W）]、二类[1.3 μmol/（s・W）≤

ηP1.9 μmol/（s・W）]和三类[（0.7 μmol/（s・W）≤

ηP1.3 μmol/（s・W）]。其次，按照光源光谱分布的吻合程度将光源按不同纬度可以分成3个类别或3个等级，能效等级的划分同时考虑光源的光子通量效能和光谱分布的吻合程度2个因素，综合上述2个因素，将能效分为3等3类共9级。

国家标准GB/T 32655-2016《植物生长用LED光照 术语和定义》

该项标准定义的术语内容大体上分2个部分：一部分是有关植物生长方面的内容，主要来自我国生产、教学和科研中正在使用的术语，这部分内容是国内外首次制定；另一部分是有关LED产品和检测涉及术语的内容，引用IEC 60050和GB/T 24826-2016（IDT IEC62504）标准中的部分术语，以保证标准系统的协调。标准中易混淆的术语解释对比如下：

辐射度量

（电磁）辐射能相关术语

为了描述辐射源的性能，引入了辐射能及相关术语。辐射能定义是以电磁波形式的发射或传播的能量Φe（单位：J）（图1）。

上述术语都是为描写辐射源性质而引入的，为了描写辐射能的时间特性就要增加“通量”定义，辐射通量即单位时间内的辐射能量；为了描写辐射通量的方向特性就要增加“强度”定义，强度是点辐射源的、有方向的、单位立体角的辐射通量；辐射出射度即单位面积发出的辐射通量；辐射亮度即单位立体角单位面积的辐射通量。

唯独照度描述的是被照物接收到的辐射，辐射照度即为单位面积接收的辐射通量，对植物光照而言，这是一个很重要的物理量，也称为通量密度，其意义不亚于光照度对人眼的重要性。

光子量

光子量相关的物理量有很多，根据量子力学，光子具有波粒两象性，光子的能量E为

E=hν

h为普朗克常数，ν为电磁波频率。因此只要将上述辐射度量改为光子量，所有关系式都成立。

光子量多用于研究，辐射量多用于工农业生产。相互可以换算，各有有利之处。

光谱量

光谱分布（辐射量、光度量或光子量X（λ）的）/光质/光谱密集度定义为：在波长λ处，包含λ的波长间隔dλ内的辐射量或光度量或光子量dX（λ）与该波长间隔之商：

Χλ= dΧ（λ）

dλ

单位：[X]/m，例如W/m，lm/m等。光谱响应函数dR（λ）意义相仿。从植物光合有关的辐射量可以扩展一系列的术语。

光合量

光合有效辐射

光合有效辐射定义为：能为植物光合作用所利用的特定波长的辐射。光合有效辐射是植物辐射度的基础。

光合光子通量

光合光子通量定义为：能为植物光合作用所利用的光子通量[单位：μmol/（m2・s）]。

在植物生理学范畴中，光子的数量通常用微摩尔（μmol）表示，1 μmol代表6.023×1017个光子，1 mol代表6.023×1023个光子。

光合光子通量密度

光合光子通量密度定义为：能为植物光合作用所利用的光子通量密度。

光合速率

光合速率定义为：植物光合作用中，单位时间内单位叶面积上吸收CO2的量或放出O2的量，或者光合产物的干物质积累量，单位有μmol/（m2・s）、μmol/（m2・h）和g/（m2・h）等。

由于植物光合作用时同时进行呼吸作用，所以光合速率又分总光合速率、表观光合速率（净光合速率）。总光合速率为表观光合速率与呼吸速率的代数和。

量子效率/量子产额

量子效率定义为：光合作用中每吸收一个光子所产生的光合产物量（即固定的CO2或释放出的O2的分子数）。量子效率因计算方法的不同，可分为表观量子效率和实际的量子效率。

相对量子效率曲线（光合作用的）

相对量子效率曲线（光合作用的）定义为：在各个波长上，单位光子通量密度所产生的植物光合速率与波长的函数关系。其辐射波长范围为400～700 nm。相对量子效率曲线示意图如图2所示。

光合光谱响应曲线（光合作用的）

光合光谱响应曲线（光合作用的）定义为：在各个波长上，单位辐照度所产生的植物（净）光合速率与波长的函数关系。

相对光合光谱响应曲线（光合作用的）

相对光合光谱响应曲线（光合作用的）即归一化后的光合光谱响应曲线，其示意图如图3所示。

光合作用的响应曲线是植物辐射度学的基础，有了它可以建立起植物光照的主要物理量。

上述量子效率曲线和光合响应曲线很重要，是植物光照评价的基础。

度量系统

辐射度量系统

辐射度量系统是与辐射能量有关量的测量系统。该系统以辐射通量单位瓦（W）为计量单位。

辐射量、光度量、光子量和光合辐射量――这4种量都有相同的基本符号，为了区别分别加注下脚标e（能量）、v（视觉）、p（光子）、ph（光合），例如：Φe，Φv，Φp，Φph。

因为历史原因，该度量系统用于植物光合作用辐射量的测量时，其光合有效辐射的波长范围通常定为320～780 nm。

光度量系统

光度量系统依据给定的光谱光视效率函数，如V（λ）（图4），评价辐射量的测量系统。以流明（lm）为单位，波长范围为380～780 nm。对于植物光合作用辐射量的测量，不宜采用该度量系统。

量子度量系统（光合辐射量的）

量子度量系统依据给定的光合作用的量子效率曲线RQE，评价有关的辐射量的测量系统。该系统以光子通量密度单位μmol/（m2・s）为计量单位。

光合度量系统（光合辐射量的）

光合度量系统依据给定的光合光谱响应曲线，评价光合作用的有关的辐射量的测量系统。该系统以光子辐射通量单位为计量单位。

光合度量D换因子（CVF）

各种光合度量系统之间可通过光合度量转换因子进行换算。

CVF= ∑300 R1 （λ）・Q1，λ ・Δλ

∑300 R2 （λ）・Q2，λ ・Δλ

式中，Qλ是辐射源发射的每单位波长间隔Δλ内光谱辐射量；R（λ）为对应度量系统的相对光合光谱响应。该公式也适用于同一度量系统不同响应曲线之间的转换。

辐射量、光合辐射量（植物）、光合光子量（植物）之间的联系可类比辐射量与光度量（人眼视觉）之间的关系，示意图如图5所示。辐射量和光度量可通过人眼视见函数V（λ）来进行转化。（相对）光合光谱响应曲线对于光合辐射量来说，相当于光度量的人眼视见函数，通过它可以将辐射量和光合辐射量进行转化。而辐射量与光合光子量则是通过相对量子效率曲线进行转化。

植物生长LED光照领域具有多学科交叉、跨领域应用的特点，在LED光源、光电参数、植物光生理反应、使用环境、测量方法等方面以及定义、术语方面均不同于通用照明，存在混用、借用以至错用现象，模糊不清，影响了LED在设施农业中的应用和推广，本标准对LED照明在植物光照中应用的基本名词术语进行定义和规范，避免了定义混乱、术语不统一的情况，确保植物生长LED光照领域产品的生产、检验、验收、测试的规范与统一，为LED在我国农业中标准化应用及推广奠定基础。

植物生长用LED光照标准体系探讨

植物生长用LED光照应用，如设施种苗、叶菜、果菜等方面，具有跨领域、跨行业的特点，是当前国际的研究热点。在理论方面， 主要研究LED光环境对设施作物生长发育的影响机制；在LED光源技术方面，主要研究工作在LED光配方参数优化、光效率提升、智能管控技术等。

标准化工作是促进科研成果产业化、支撑产业规范发展的重要手段。标准体系的编制是动态的，需要考虑近期和长远的需求，随着技术发展可以进行适当的调整。图6显示了植物生长用LED光照的标准体系，标准的制定建议结合标准、技术报告等多种形式开展，综合服务与科技成果的转化。

第3篇：量子计算的定义范文

Physics of Nanostructured

Solid State Devices

2012，551p

Hardcover

ISBN9781461411406

随着现代科技的进步，人类科技已进入纳米时代，应用于光子学、电子学等的纳米结构固体器件正以飞速发展的态势引起人们越来越浓的研究兴趣。当器件尺寸接近甚至小于电子的特征自由程时，量子现象开始占据统治地位，一些固体器件展现了新颖的特性。对于这些特性背后的物理原理和概念，本书进行了细致深入的分析。

本书共分为9章：1.稳态的“漂移扩散模型”在固体中的电子传输。本章从介绍基本的漂移扩散模型开始，引入有效的漂移扩散方程用来计算稳态的运输下固体器件中载体浓度和电流密度。2.讨论了更复杂的基于电荷传输模型的玻耳兹曼的输运方程（BTE）。本章从基本原理出发，推导广义力矩方程中存在的电荷传输局域和非局域的影响。3.回顾了量子力学中的基本概念、算符以及一些定义，介绍了量子阱、量子线和量子点，以及随时间变化的扰动理论等。本章目的是为纳米结构的固态器件提供必不可少的理论知识和必备的量子理论基础。4.基于时间无关微扰理论中，计算能带结构的方法。能带结构在纳米固体器件中，特别是光器件，起着至关重要的作用。本章讨论了4个不同的能带结构的计算方法：近自由电子法、正交平面波（OPW）扩展方法、紧约束近似（TBA）和波矢动量理论。5.在传输机制中时间有关的微扰理论的应用。6.电子- 光子相互作用及其对固体器件性能的影响，介绍了光学中的一些概念，如自发辐射、受激发射等。7.在磁场中的电子的行为，介绍了狄拉克方程和泡利方程、薛定谔方程，以及量子霍尔效应（FQHE）。8.一些通常的量子输运方程。9.基于第8章原理而开发研制的一些实际的量子器件。

作者Supriyo Bandyopadhyay 在全美三个大学教授电子学理论、固体物理的研究生课程长达25年，具有非常丰富的教学研究经验。本书依据作者的教学材料所编撰。一旦读者们能够把握并熟悉掌握书中提出的概念，他们将能够很容易地处理更加困难和专业的研究论题。

本书适合电子学和物理学专业背景的本科毕业生及一年级的研究生，读者应对固态物理、量子力学有一定的了解。本书可使读者对电子学和应用物理学中的重要概念有更深入的理解和认识。

杨盈莹，助理研究员

（中国科学院半导体研究所）

第4篇：量子计算的定义范文

关键词： 微磁学 交换作用 经典交换作用

1.引言

在真实的磁化过程中，交换作用能、磁各向异性能和静磁能中任何一项都不能忽略。如果这些能量项作为微扰加入海森堡哈密顿量中，然后用量子力学的方法求解，那就是最为理想的了。但是，实际上即使不附加其他能量项，也必须做粗略的近似才能求解。所以，微磁学应运而生，它没有顾及量子力学，忽略了物质的原子本性，而采用介质的经典物理方法处理问题，这种经典理论是与M（T）的量子理论（忽略了静磁作用）并行发展起来的，它起源于1935年Landau和Lishitz关于两个反方向磁畴间畴壁结构的论文及1940―1941年W.F.Jr.Brwon的几篇论文。Brwon将此经典理论命名为“微磁学”，此理论忽略了原子理论的微观性质，用宏观的观点讨论问题并认为材料是连续的。因而，采用了经典矢量来代替自旋，并且在“连续介质”的极限下，为了使其能与麦克斯韦方程组一起使用，采用了一项经典的能量项来代替量子力学中的交换作用能。本文主要考虑交换作用能经典的代替项，并通过分析，讨论它的适用性与局限性。

2.何为“交换作用”

在顺磁体中，其原子磁矩只与外磁场相互这样。而在铁磁体中情况却不相同，其原子的自旋之间存在着相互作用，每个自旋都力图使其他自旋沿着它的方向取向，自旋间的相互作用来源于自旋的量子力学性质，交换作用没有经典的对应物，是量子力学中电子波函数的重叠引起的。这些自旋之间存在着一种力，这种力试图使所有的自旋平行排列，这就是所谓的交换作用，可以用自旋和自旋之间的交换作用能表示，交换作用能正比于•

ε=-′J

其中，求和符号旁边的分号表示求和时排除i=j，因为能与自旋发生作用，除此之外，此式遍及材料中所有的原子自旋。系数J称为交换积分。系数的正负是这样定义的，如果J为正，则自旋平行取向，如果J为负，则自旋反平行取向，分别意味着铁磁性耦合与反铁磁耦合。

对于交换积分J，目前尚不能根据基本原理计算出，只能假设给出哈密顿量，而J作为一个参量，其数值由理论与某些实验（通常是居里温度）值的比较来确定。

3.“经典”的交换作用

“交换作用”是一种非常“短程”的作用力，它只能在邻，也可能在次近邻自旋之间产生作用，而对较远的自旋没有作用，将自旋算符近似地用经典矢量表示，则交换作用能有〈1〉式给出，如果只能是最邻近自旋之间的J不等于零，则：

ε=-′J•=-JScosφ

其中，φ为自旋和之间的夹角。

可以预期，相邻自旋之间的夹角“总”是很小的，因为交换作用是极短程的作用力，不允许产生大的夹角。当φ很小时。可以假设每个平面上有几个自旋，这些平面相互平行，此时则有：

ε=JSφ

在计算中将所有自旋相互平行的状态作为参考状态，减去参考状态的能量即得到上述表示式。这意味着重新定义了交换作用能的零点。但是，不必担心，只要互相一致，重新定义是合理的。

如图1所示，设为平行于局域自旋方程的单位矢量，在小角度的场合，|φ|≈|-|。需指出，这一定义也意味着平行于磁化强度矢量的局部方向。不仅定义在格点上，而且是一个连续变量，其泰勒级数展开的一级近似为：

|-|=|（•）|

其中，是从格点i到格点j的位置矢径

将〈4〉式代入〈3〉式，则得：

ε=JS•［（•）］

上式中的第二个求和遍及格点i到所有邻近的位置矢径，例如对晶格常数为a的简单立方晶格，需要六个位置矢径S=a（±1，±1，±）求和。对于三种立方晶格很容易求和，计算表明三种立方晶格的表达式相同，只是系数因子不同。

将对i的求和变换为对整个铁磁体求积分，则立方晶体交换作用能的表达式为：

ε=?蘩wd?，w=1/2C［（m）+（m）+（m）］

其中C=c

上式中，a为晶胞棱边的长度，c为常数，其数值对于简单立方，体心立方，面心立方分别为1，2和4。

4.交换作用与“经典”的交换作用

前面已经提到，交换作用没有经典的对应物，是量子力学中电子波函数的重叠引起的。实际的交换能量论即〈1〉式来源于库仑作用，因为它应用了反映pauli不相容原理的行列式。根据pauli不相容原理，两个相同自旋的电子不能处于同一个位置，因此，它们的重叠就比经典电子的重叠小（详情参见文献1），因为交换能量项的主要特征是其积分中包含了对自旋波函数的求和，因自旋波函数是彼此正交的，如果自旋不平行取向，则积分为零。所以，这一项能量实际上表征了两个自旋爬行取向，以及反爬行取向的两个姿态的能量“岔值”，其作用在于力图使自旋彼此平行取向（或者反平行取向，这取决于交换积分的正负）。

但是，在“经典”的交换作用中，恰恰忽略了交换作用最为重要的一点，即电子的自旋波函数，而是以经典的矢量来代替自旋。而这一变化，促使了经典的能量论代替了量子力学的交换作用能，这一变化，使得交换能量的计算显得更加简捷方便，也便于解决目前考虑到量子力学性质时难以解决的问题，比如，对三种立方晶格即（简单立方，体心立方，面心立方）交换作用能的积分，以及对两个反方向磁畴间畴壁结构的求解问题等。

可是，既然经典交换作用已经忽略了物质的原子本性，不以经典矢量来代替自旋。那么，我们在利用经典交换作用解决问题时，就必须忽略它带来的局限性和一些限制。

5.经典交换作用的应用和限制

在上一节中已经提到，经典交换能量式为：

ε=JS•［（•）］

其对三种立方晶格交换作用能的表达式为：

ε=?蘩wd?，w=1/2C［（m）+（m）+（m）］

其中C=c

a为晶胞棱边的长度，c为常数，而对六角密堆晶体，譬如能对Si的体积同样给出〈6〉式，只是系数C不同，其值为：

C=

其中a为最邻近原子间的距离。

对于低对称性的晶体，〈6〉式需做某种修改。不多对于大多数有实际意义的情况，可以认为这一表达式仍然是交换作用的很好近似，比如连续介质的假设是物理真实的很好近似一样。将常数C看作是材料的一个物理参数，其数值可以通过理论计算结果及测量数据的拟合而求得。当然，如果已知交换积分J，那么从理论表达式〈7〉和〈8〉也可求出常数C。

不过，J与温度有关。靠近居里温度T的J值不再适用于微磁学计算，因为微磁学往往适用于室温附近。通常用铁磁共振实验可以较准确地测出交换常数C，对于铁和镍，其数量级C≈2×10erg/cm。

对于解决晶体中磁化强度矢量的方向随空间位置变化的问题〈6〉式给出的交换作用能量是非常有用的工具。假设磁化强度矢量的数值在晶体内处处相同，且等于M（T），再均匀磁化，即晶体各点的磁化强度矢量均平行取向时，磁化强度的微商为零。交换作用能随磁化强度矢量的空间变化率的增大而增加，正如所预期的，交换作用能力图避免磁化强度矢量随位置的急剧变化。

但是，交换作用能的使用是有其限制的，我们绝不能在超出其有效的近似范围去应用它。它主要有以下限制。

5.1与材料是连续的基本假设有关

如果所涉及的任何特征长度都远大于晶胞的尺寸，则材料是连续的，这个假设是合理的。但是，事先并不能完全保证这一点，不过，必须牢记，如果某个微磁学计算中涉及以长度为量纲的参数，只有在这些参数的数值远大于晶格常数是结果才是可信的。

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5.2温度不能太高

将格点上的自旋变为连续变量时，的数值在整个晶体内便自动的变为一个常数。同时实验证实，磁畴中的数值是材料常数M（T），只与温度有关，格点上具有固定自旋的图像对于实际材料并不是一种很好的近似（参见文献1）。下式给出的实验事实

||=M（T）

只有在较大的体积中求平均时才正确，而当涨落足以使从一点到另一点有差别时，在每个点上（9）式就不满足了。因为缺乏更好的模型，微磁学理论仍假设〈6〉式到处成立。因此，这个理论不能应用于居里点附近，因为居里点附近很小的“局部”场都会改变的数值。

同时对此理论来做必要的修改前，不能应用于高温。如果假设尚不清楚，不过已有一些推行此理论的尝试，其中取得重大步骤的是Minnaja（参见文献2），他证明在存在热涨落的情况下，应该用下列交换作用能密度的表达式代替〈6〉式。

w=［（m）+（m）+（m）］

其中，M为矢量的数值，是位置的函数。但是，这一理论仍存在问题，没有用确定值的另一关系式代替（9）式，因而这部分工作尚未完成。另外在“成核问题”（Nucleation）的研究中（9）式是可以忽略的。

5.3这些近似只适用于相邻自旋间“小夹角的情况”

不过，由于交换作用力是极短程的作用力，一般地讲：相邻自旋间的夹角预期是很小的。但是，这一普遍的规则并不排除一些非寻常情况下的例外，譬如在材料拐角处，由于其他能量项的制约磁化强度必须翻转方向，如果以为〈6〉式是严格正确的，那么，形式上自旋夹角的不连续跃变会使交换作用能变为无穷大。因此，不能认为〈6〉式是严格成立的，因为它毕竟是〈2〉式的近似表达式。而自旋跃变时，〈2〉式并不趋于无穷大。〈3〉式总是有限的，而取近似的结果导致无穷大。这意味着这种近似方法不适用此特殊情况，应该采用别的方法进行研究。

6．结语

虽然经典的交换作用的使用存在诸多限制，在应对一些特殊情况时，问题也的确存在。但不可否认的是，对于大多数的问题，目前来说，别无选择，只能采用〈6〉式。对于特殊的问题，我们就需采用一些特殊的技术。因而，在没有找到更好的办法之前，经典的交换作用不失为一种很好的方法。

参考文献：

［1］A.Aharoni.铁磁学性理论导论［M］.兰州：兰州大学出版社.

［2］Minnaja.N（1970）.Micromagaetics at high temperature.phy.s.Rev.B.1，1151-9.

［3］钟文定.铁磁学（中）［M］.北京：科学出版社，1998.

第5篇：量子计算的定义范文

关键词：量子进化；蚁群算法；节水灌溉；优化渠道

中图分类号：TP301.6；S274 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0676-02

据统计，中国农业用水每年约4 800亿m3，但是只有1/3的水能被利用，大部分水资源被浪费。2011年中央1号文件中强调，把水利作为国家基础设施建设的优先领域，把农田水利作为农村基础设施建设的重点任务。为对农业配水渠道线路进行优化，在蚁群算法的基础上， 把量子进化算法中的量子位编码和量子旋转门引入蚁群算法，从而加快了算法的收敛速度和全局寻优能力。试验结果表明，量子蚁群算法比基本蚁群算法可以更好地解决农业节水灌溉渠道优化问题，路径长度缩短了9%左右，从而使有限的水资源发挥更大的作用。

1 量子蚁群算法

量子蚁群算法是近几年由李盼池等[1]、杨佳等[2]引入量子计算理论和进化计算理论并将其与蚁群算法相融合，发展起来的一种基于量子计算[3]原理的概率优化算法，是将量子计算与蚁群算法相结合的一种崭新的优化方法。

1.1 量子编码特性

量子比特（Qubit）是一个充当信息存储单元的物理介质的双态量子系统，是定义在二维复向量空间中的一个单位向量，该空间由一对特定的标准正交基{|0>，|l>}张成。因此一个量子位的状态可表示为：

其中α和β是一对复数，表示量子态的概率幅，即量子态|φ>以|α|2的概率坍缩到|0>或以|β|2的概率坍缩到|1>，且满足

1.2 蚂蚁位置更新[4]

量子蚁群算法是种群中的蚂蚁在信息素强度和启发信息指导下照状态转移规则和转移概率采用量子旋转门操作进行自适应迭代寻优的过程[4]。

量子旋转门进化为[α′j， β′j]T的过程可以描述为：

式中，θj为旋转角。

1.3 蚂蚁位置变异[5]

在许多情况下，蚁群优化算法容易陷入局部最优主要是因为种群在搜索空间中多样性的丢失[5]。因此进化算法当中引入变异算子来增加种群的多样性，避免算法早熟收敛。此次提出的量子蚁群算法中使用一种通过量子非门设计的变异操作，具体步骤如下：①以概率Qm从量子蚂蚁种群中选取若干个个体；②对选中的量子蚂蚁个体按概率Pm确定一个或多个变异位；③对选中位量子比特的几率执行量子非门操作。

1.4 量子蚁群算法主要步骤描述如下[6]：

步骤1 nc为迭代次数，nc0；

对τij和Δτij进行初始化；将m个蚂蚁置于n个顶点上。

步骤2将各蚂蚁的初始出发点置于当前解集中；

对每个蚂蚁k（k=1，2，…，m）按转移概率Pk，及其他要求移至下一顶点j；将顶点j置于当前解集中。

步骤3 计算各蚂蚁的目标函数值zk，k=1，2，…，m；

记录当前的最好解。

步骤4 按更新方程修改轨迹信息素强度。

步骤5 按量子旋转门来更新量子信息。

步骤6 对各边弧（i，j），置Δτij0；ncnc+1。

步骤7 若nc小于预定的迭代次数且无退化解（即找到的都是相同解），则转步骤2。

步骤8 输出目前的最好解。

2 节水灌溉管线部署优化仿真测试

选择陕西省渭南某田间地块坐标仿真测试。以下坐标均为各地块相对位置坐标，具体坐标（单位：km）如下：

x=[5.311，6.287，4.729，4.174，1.231，4.762，

1.546，3.516，3.854，2.543，4.401，4.701，1.109，5.067，2.609，3.248，7.539，6.267，4.098， 6.560，7.125]；

y=[1.523，3.621，4.894，2.465，3.835，8.201， 2.897，

2.215，6.578，1.621，1.912，2.845，6.478，1.004，4.705，4.413，8.469，1.301，9.356，7.230，5.620]。

模拟上述田间各地块管线散点图，见图1。

选取基本蚁群算法与量子蚁群优化算法进行比较，在单位面积相同的情况下，根据渭南某田间地块地理位置，将上述编程在Visual C++中实现，并将相应的（x，y）坐标系进行1、2、…、21编码。

用基本蚁群算法求出的仿真走线过程为9-16-15-13-5-7-10-8-11-14-18-1-12-4-3―2―21―20-17-19-6，最终优化路径长度的为33.162 km，具体见图2。

用量子蚁群算法求出的仿真走线过程为16-15-13-5-7-10-8-4-12-11-14-1-18-2-21-20-17-19-6-9-3，最终优化路径的长度为30.164 km，具体见图3。

3 优化配水方案对比

对上面两种算法进行比较，在条件相同的情况下，采用量子蚁群优化算法进行灌溉布管，可以更好地实现节水灌溉，路径长度缩短了9%左右，下面是两种算法在不同迭代次数情况下，对路径长度进行优化的对比分析结果（图4）。

4 小结

通过仿真试验结果可以看出，量子蚁群算法可以优化配水路径，使得在路径实现上较短，从而有效利用水资源，达到节水灌溉的目的。但是蚁群算法是一种拟生态系统智能优化算法，今后对参数的设置和算法的优化还需要进一步研究和完善。

参考文献：

[1] 李盼池，李士勇.求解连续空间优化问题的量子蚁群算法[J].控制理论与应用，2008，25（2）：237-240.

[2] 杨 佳，许 强，张金荣，等.一种新的量子蚁群优化算法[J].中山大学学报（自然科学版），2009，48（3）：22-27.

[3] 郑建国，覃朝勇.量子计算进展与展望[J].计算机应用研究，2008，25（3）：641-645.

[4] 苏日娜，王 宇. 基于量子蚁群算法的网格任务调度研究[J].计算机工程与应用， 2011，47（12）：44-49.

第6篇：量子计算的定义范文

本次会议的宗旨是探讨信息哲学的基础理论及其时代意义和价值。会议主题报告的内容主要集中在以下几个方面。

一、关于信息本质和信息本体论

北京邮电大学的钟义信教授以《再探“信息”》为题做了本次研讨会的首场主题报告，他认为信息概念是一类与物质和能量都很不相同的复杂对象，只能采取主客互动的研究视角加以研究。在信息的本体论定义和认识论定义中，前者是后者的源头，后者是前者被认识主体所感知的结果，人类能够获得、处理和利用的只能是认识论信息。 基于此，他探讨了信息运动的基本规律，即“信息转换定律”，并强调了其超过能量转换定律的重要性。

中国人民大学的苗东升教授首先对当前学术界关于“信息”概念的多维理解进行了评述，赞赏了由此而产生的世界信息科学和哲学的多元协同发展现状。其中，他尤其强调了当前中国信息科学和哲学研究仍然存在着唯西学马首是瞻的诸多弊端，而事实上，中国学术界已经取得了一些优秀的、很有价值的研究成果，例如邬教授在信息哲学研究中，历经30多年的辛苦而创立的思想体系，已然形成了能与西方分庭抗礼的“中国学派”。苗教授还意味深长地呼吁广大学者立足自身，心无旁骛搞研究，力争信息科学与哲学的“中国学派”的长足发展，相信在不久的将来，中国的信息科学和哲学研究必然有所成就，为西方所不可及。

北京大学的罗先汉教授以《物信论及其应用》为题做了主题报告。他首先指出广义信息可由物质的实在状态及其相关规律来表示，由此，他所提出的物信论认为在存在上，信息要依赖于物质；而在运动变化上，物质则要依赖于信息，物质与信息既彼此不同又相辅相成的对立统一规律，才是宇宙的根本规律。

莱顿大学的詹姆斯・W・麦卡利斯特对经验数据的信息内容：方法论和形而上学意义进行了详述，他认为经验数据是科学观察和测量的结果，包含着关于世界的信息，表达着世界的结构。科学定律的功能并不在于精简经验数据集，而是表征其中的意义模式，且正是这些模式对应着现象。那么，多少模式能够真正地表征现象呢？这里并没有一个确定的标准，科学实践表明具有所有可信属性的模式都对应着现象，所以世界也就具有所有可能的结构。

俄罗斯科学院的康斯坦丁・科林（由约瑟夫・ E・布伦纳代讲）提交了题为《信息的现实结构、科学世界观和哲学根本问题》的论文。他提出了一种关于科学化世界和哲学基本问题内容的新理解，基于对现实结构的多元组分中的具体信息现象的分析，他认为除了物质客体、过程和事件之外，在现实世界中，还存在着不可见客体、过程和条件等信息内容。所以，哲学的基本问题研究应将关系看作一种关于现实的可见与不可见的构成要素。

武汉大学的李宗荣等人认为，在计算机芯片植入人体体内以后，能够与人的神经系统联合工作，这个事实告诉我们，处于信息进化论过程的这两个极端被连通起来了。这样，宇宙间的“信息统一性”被无可怀疑地以理论与实践相结合的方式证明了。宇宙万物都具有“物质―信息二重性”，对它们既可以进行物质与信息的一分为二，又可以进行物质与信息的合二为一。信息具有非物质的特征，但它又必须具有物质的载体，因而信息也是物质的。

二、 关于哲学发展和信息哲学研究方法论

西安交通大学的邬教授做了题为《哲学的发展与哲学的根本转向》的主题报告，他首先指出现代主流哲学数次转向的倾向性实质，乃是沿着向认识主体内部日益狭隘的因素的追求来限定哲学研究的主题内容，如此，哲学必将丧失其应有的功能。人类哲学的发展还有另外一条路径，这就是在一般科学发展的过程中所孕育和展现出来的哲学自身的发展。按照信息本体论的理论，世界（存在）是由物质和信息两大领域构成的，物质和意识之间通过自在信息的中介相互过渡和转化。由此，信息本体论学说的建立为变革哲学的所有其他领域提供了一个统一的基础。由于信息哲学首先在存在领域的分割方式这一哲学最高范式的层面上把传统哲学的“存在=物质+精神”的一般信条改变成了“存在=物质+信息”，并在信息活动高级形态的意义上重新解读了精神活动的本质，所以，当代信息哲学的诞生导致了人类哲学的第一次根本性转向。

华中科技大学的欧阳康教授以《前提性反思与合理性评价――信息哲学研究的方法论问题》为题做了主题报告。他首先提出哲学思考的最大特点是致极性与超越性，寻找信息问题的极限与边界，进而从发生学、社群学、存在论、认识论、价值论等角度，阐释了事物与信息的同时同步关系、信息作为环境或存在领域的本质构成、信息作为认识过程的介质及其与价值世界的相关性等论题。最后，他还指出信息的哲学思考具有非常广阔的领域，包含非常丰富的内容，面临非常复杂的挑战，需要非常多维的视角，尤其是综合化和整体性的研究。

西班牙萨拉格萨大学的佩德罗・C・马里胡安作为外方主席，做了本次研讨会的第二场主题报告。他认为，随着越来越多的研究实践转向信息科学中的诸多论题，一门严格的信息科学能否最终产生，不仅仅依赖于信息哲学的积极讨论，最重要的是要在信息科学自身中构造一种新的思维方法。它建基于主体/客体、元观察者、自创生、传播和信息流等方面进行思考，其要点在于关注通向信息实体的经验性进路；将信息的“不可见的手”作为包括不同信息领域中所有复杂性的巨大成形器；考察信息在其所激发的转换和不同主体或行动者领域之中的符号化流动，以及在适应性地调整物质结构与自创生过程中的自身呈现。

三、关于信息哲学与其他哲学的关系

汉密尔顿学院的肯・赫罗尔德针对时间和计算的哲学问题，追溯至笛卡尔，强调其时间概念建基于一种行动的同步观念，因而减少了对于记忆的依赖。而图灵，还有维纳，都探讨了经验的纵向维度。由此出发，他采用格鲁普的时间替论，解释了数据和信息之间的一种经由直觉和计算的不同步的逻辑界面。这种时间的界域哲学导向了一种对在吉尔伯特的共同知识的信息结构中的状态和共同回忆的阐释。

哥本哈根商学院的索伦・布赫尔考量的问题在于能否通过将基于现象学的符号学与基于系统和控制论的信息概念结合起来获得一个关于认知和通讯的跨学科理论。生物符号学就是这么一种试图整合生物学和符号学的发现，以构造一个关于生命和意义作为自然世界的内在特征的新观点。生物符号学家强调编码是三元符号化过程的一部分，在这个过程中，解释项在对象和符号（表征项）之间建立动机化的连接。

山西大学的魏屹东教授从信息哲学的视角出发，揭示了信息与认知或者心灵、表征与语言和知识的相关性，认为信息是认知与表征的内容，认知是一种信息处理过程，而表征则是信息的再描述。在本体论上，信息是构成物理世界的一种存在形式（form），“inform”就是“在形式中”，因此，“形式”就是信息的根隐喻，柏拉图的形式理论是信息哲学的基础。由此，信息是心灵对自然现象的认知与表征，它似乎是无处不在的、半透明的、非绝对的、离散的、无维的和难以言明的，但可以肯定，信息哲学将与认知哲学联手探讨信息问题。

法国跨学科研究中心的约瑟夫・布伦纳就“人格同一性的信息过程”进行了详细的报告。他认为，人格同一性作为一种复杂现象，对它的思考不能离开对同一性和多元性，以及作为动态过程的二者关系的理解。而他所倡导的现实逻辑恰恰提供了一种对同一性和多元性之间的本体论关系的新理解。同时，邬先生所创立的信息哲学和元哲学则首先从本体论上对此给予了支持。基于二者的综合，他指出人格同一性现象的稳定与变化的复杂性乃是一种本体论过程。邬所提供的人类信息活动的等级结构图景，有助于人格同一性的建构，而这正是他所建议的一种人格同一性的本体―认识论之路。

四、关于信息社会、互联网及其伦理问题

维也纳技术大学的沃尔夫冈・霍夫基希纳（由罗伯特・雅恩代讲）提交了题为《“全球性可持续信息社会”――对未来的展望》的论文。他认为社会系统是一种另类的多元进化系统，其所具有的综合效果便是所谓的共同性。社会系统表现着个体化和社会化的辩证关系，如果个体因素处于中心舞台，那么共同性则是其附属。今天，在全球化挑战的时代，共同性附属变得不再稳定，因此需要建构一种超系统，以关照所有演员之间的多元化的整体关系，而这正是一种全球稳定的信息社会视野的理论依据所在。

重庆邮电大学的徐仲伟教授在对大数据时代互联网本质的思考中认为，“大数据”的本质就是对社会事物从量的角度，通过今天的互联网等技术所产生的，让我们认识到的，体量浩大、类型复杂、迅速生成、价值巨大的社会事物量的表现（或者说记载、信息）。大数据的出现，是人们对社会事物从量的角度对许许多多的社会事物认识和反映的结果，有自身内在的规律和外在的形式。互联网在人们的当代生活和工作中从多个维度展现着其巨大魅力，如果从互联网所表现内容的角度看，其本质实际上就是它的社会性，它所反映的完全就是我们的现实社会。从技术手段的角度看，互联网的本质仍然是它的工具性。

重庆邮电大学的代金平教授从价值哲学层面对网络化传播境域下的信息文化进行了深入分析，他指出网络时代滋生出诸多问题或矛盾，其中最为突出的当属人类在网络化传播境域下信息化生存所面临的全新的价值判断、选择和重构等问题。网络文化作为信息文化在网络化传播境域下的具体表现形式，以自由为根本旨向，然而这种网络自由必须是在一定的网络规范约束下的自由，由此便构成了网络化传播境域下信息文化的基本价值冲突，进而影响着网络时代信息文化的其他二元价值冲突。基于信息文化视角的深入分析，他总结认为网络行为主体的自律才是解决网络自由与网络规范冲突的重要途径，构建和谐的信息文化环境才是解决网络自由与网络规范冲突的必由之路。

印第安纳大学的科林・艾伦认为，在互联网时代，能够获得极大数量学术文本的数字途径为人文学科研究者提供了机遇和挑战。而应对这些挑战，需要拥有适合机器和人们使用的高质量的数字资源的内容说明。对这些内容的不同归类方式必然建基于不同目的，因此会导致不同归类图式之间更进一步的问题出现。他讨论了哲学概念的归类根据，并分析了一些主要的归类途径是如何处理不断变化的资料的，进而描述了印第安纳哲学本体论计划的目标和方法，并提供了这类利用模型方法的分析案例。

维也纳技术大学的罗伯特・雅恩就内在价值本体论进行了探讨，他认为技术和社会经济的快速变化引起了困惑，使得哲学尤其是伦理的复兴成为必要。假定道德价值不是物质 （根据物质一元论），而是道德评价者的一种内在的偶发属性，那么信息伦理必须建基于这些价值，因为对于人类来讲，这些价值仍然与信息时代之前的道德普遍原则相契合。信息有其不同的定义，作为一个价值事物的潜在组成，它影响价值的具体性，也就是说信息和通信技术作为评价主题必须展现自己的价值，而道德行为者也必须证明他所认知的属性是充分的。

五、关于量子信息、信息量子和计算问题

华南理工大学的吴国林教授以《量子信息与不确定性的哲学思考》为题做了主题报告。他首先将量子信息与经典信息区别开来，指出本体论量子信息是微观事物的状态与关联方式的自我显现，认识论量子信息是微观事物的状态与关联方式对认识主体的显现。进而，他从量子纠缠的关联程度和量子信息的度量入手，阐述了量子信息和不确定性之间的关系，即前者是后者的消除。量子信息表达了量子系统的确定性，不确定性在量子信息（量子技术）作用下可以发生改变，而量子世界又是确定性与不确定性的统一，因此量子世界的不确定性可以受到量子信息的控制。由此，普遍而言，物质与信息是统一的。

四川社会科学院的有梁教授对“质量―信息关系式与信息量子”进行了深入的哲学思考。他首先从香农―维纳公式推导出一般不确定原理，以及作为一般不确定原理的特殊情况的海森伯不确定原理。基于此，他又结合爱因斯坦的质能关系式得到质量与信息、能量与信息的关系式，阐明了质量、能量、信息三者之间的关系。此外，他还提出了“信息量子”、“信息寿命”、“信息长度”的新概念和新公式，进而分析了引力波的“信息量子”及探测引力波困难的原因。

希伯来大学的以色列・贝尔夫对“信息―计算的转向：哈金式革命”进行了探讨。他所提倡的哈金式革命的标准是跨学科的，能够集中体现新的研究机构的建立和新的研究方向，而且与重大的社会实质性变革息息相关，所以也应是无边界的。概括而言，此革命实质在于计算模型和模拟的革命，涉及混沌、复杂性和系统理论中的涌现和还原论中的诸多论题。基于此，他揭示了一个比特的新语义场，其中，信息化手段和计算复杂程度是新的语言，量子比特、黑洞熵和全息原理是新的对象，信息时代（空间/时间/虚拟）则是社会变迁的标志。

亚眠大学的柳渝基于对“信息”与“问题”的西文字源与汉字基因的分析，认为P versus NP问题认知的困惑来自概念认知的困惑：“基于验证的定义”取代“基于求解的定义”，造成了NP欲捕捉的“不确定性”消失了。结合中国古代哲学家公孙龙提出的著名的逻辑问题“白马非马”，她指出P versus NP的关系只能从相对比较的角度来认知，在中国思想里，此认知表达为“阴阳互补原理”，这样不仅从整体观出发，能够解读P versus NP问题，而且能探讨科学与人文相结合的意义以及中西文化的互补性。

六、关于信息、智能与逻辑的关系

西安交通大学的王小红教授就人工智能问题，提出机器发现系统检验了以及正在检验着实在论者与反实在论者在观察与理论陈述的争辩中的立场。当数据和假设之间的严格边界崩溃之后，机器发现系统重新发现了更多的经验定律。她对旧的争辩和机器发现应用语义信息理论的生产，与应用于厘清人工智能系统和自然智能系统之间差别的成果进行了解释。

中国社会科学院的刘钢教授主要探讨了《易经》的成卦法中的大衍求一数问题，举例说，即在莱布尼茨的普遍字符和通用图灵机的理论基础上来讨论，使得一节较短的算法片段能够描述某一卦产生的进路。他认为大衍求一数、普遍字符和通用图灵机可以看作是等价的，而且因此便开启了一个从对《易经》的数学研究到现代计算机和信息科学的新路径。

第7篇：量子计算的定义范文

关键词：量子力学 氢原子 能量 本征函数

中图分类号：O413.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0193-01

从17世纪牛顿力学出现以后，直到19世纪，电动力学，热力学和统计力学也陆续被建立，从而形成了一个完整的经典物理学体系。可是，在解决黑体辐射、光电效应等实验时，经典物理学遇到了空前的挑战，需建立全新的理论来解决面临的困难。1900年，普朗克假说在黑体辐射上有新的突破，1905年，爱因斯坦用量子化解释了光电效应，1913年，玻尔建立“玻尔理论”。但玻尔理论具有一定的局限性，十年之后，量子力学体系逐步建立起来，才完全解释了原子问题。而氢原子是最简单的原子。因此，有必要用量子力学的方法对其进行严格的求解。

1 理论计算

氢原子是最简单的原子，它是由一个电荷为的原子核与一个电荷为的电子构成的。如果取无穷远为势能的零点，则质子与电子的库仑势能为V（r）=。则根据定态薛定谔方程可求出氢原子的能量及能量本征函。在以下的计算中，采用自然单位。为方便，给出氢原子的自然单位：长度的自然单位：，能量的自然单位：。氢原子的约化质量为，质子与电子的库仑势能为V（r）=。考虑到V（r）的球对称性，我们采用球极坐标系。而因为[]=0，所以角动量是守恒的，在球极坐标系下，薛定谔方程可表示为：

[]=E （1）

由于的各分量是守恒的，而各分量不对易，则根据简并定理可知能级有简并。是守恒量，且与的每一个分量都对易，因此体系的守恒量完全集可以方便的选为（），方程（1）的解同时选为的本征态，即：

…… （2）

代入式（1），可得出径向波函数满足方程：

=0 （3）

和满足方程：而为的本征值，待定。

对于式（3），若令，则在自然单位下满足：

（4）

r=0，是微分方程的两个奇点。

当时，按照波函数的统计诠释，在任何体积元中找到粒子的概率都应为有限值。因此，求解径向方程（3）时，只有渐进行为是∝的解才是物理上可接受的解。

当r时，我们只限于讨论束缚态（E﹤0），则方程（4）可化为：

（5）

该方程属合流超几何方程。方程（5）在邻域有界的解为合流超几何函数：（6）

当时，无穷级数解～不满足在无穷远处的束缚态边条件。为了得到物理上允许的解，只要等于0或负整数，可以满足这一条件。按式（6）并将其添上能量的自然单位，得出氢原子的能量本征值：（…），其中：。与相应的径向波函数可表示为：～其中（添上长度的自然单位），归一化的径向函数为：，

（7）

对于式（4），在球坐标系下，可表示成：

（8）

将式（7），（8）代入方程（4），并成为勒让德方程得：

（9）

在-1≤≤1的区域内，有两个正则奇点，其余各点均为常数。由此可知，只当（…）时，方程就有一个多项式解，即勒让德多项式：（≤m≤），它在-1≤≤1区域中是有界的，利用正交归一性公式，可以定义一个归一化的部分的波函数（实）：（）。满足。这样，（10）

由此可得，氢原子的束缚能量本征函数为：其中为式（8），为式（11）。

2 结语

本文运用量子理论，求解了氢原子在库伦势场中的定态薛定谔方程，得到了氢原子的能量及能量本征函数：

（1）氢原子的能量为：，其中：…（主量子数）；（2）能量本征函数为，其中：，。

参考文献

[1] 曾谨言.量子力学导论[M].北京：北京大学出版社，1998.

[2] 周世勋.量子力学教程[M].北京：高等教育出版社，1979.

[3] 李钰.一维、二维、三维氢原子能级和电子分布概率[J].广西物理，1998（19）.

第8篇：量子计算的定义范文

超高密度量子效应存储器存在的问题。随着科学技术的不断进步，纳米技术在计算机中的应用逐渐普及，纳米计算机也将成为一种发展趋势，而超高密度存储量子效应的电子“芯片”在纳米计算机中会成为一个主要的元件，是计算机信息系统的计算机可以提供高容量的存储设备与快速访问，但没有机械运动部件。然而，能够创建纳米电子逻辑设备，提出了新的挑战，量子效应的纳米电子制造业的超高密度存储阵列或设备使用相同的芯片。几万亿到前所未有的密度组装计算机纳米计算机连接问题。纳米电子元件需要巧妙的结构，布局合理，这其中需要考虑的一个重要的问题就是纳米计算机之间的互相连接的问题。计算机之间互相连接的问题，也就是计算机结构的各种输入与输出的问题。纳米计算机作为计算机发展的一个趋势，其工作原理是将巨大的信息量都存储在一个比较小的空间内，并且要对这些信息进行有效地利用。因此，这就需要纳米计算机之间，计算机与外部环境之间有准确的连接。当前，计算机的发展趋势是逐渐微型化，微型化又会出现一个问题，即如何保持电线之间的隔离，避免过热或或者串线，因此，要有一些几何约束，不能无限制地增加数量的连接。因此，为了纳米电子器件、量子效应的计算机系统，急需解决纳米计算机的连接问题。

2交互式电子技术手册的问题

交互式电子技术手册的发展经过了很长的一段时间，发展到现在，一共有五个阶段。但是目前还没有真正意义上的人工智能的集成故障诊断的综合电子技术手册。各种各样的电子技术手册虽然代表了不同的发展阶段，和优势的电子技术手册、低水平仍有其价值。随着电子信息技术组织、管理和传播的优势明显，收集。在信息化、数字化的时代，电子技术手册更关注的是对各种信息获取的便捷程度，展电子技术手册，不仅需要一个良好的外部组织环境，还需要良好的管理、用户手册等诸多内容。

3在时间与频率标准方面的应用

时间和频率是对一个现象进行描述的重要参数，这两者之间，可以通过时间的标准来引导出频率的标准，也可以两者都使用同一个标准。可以通过标准的标准频率源，它可以是一个引用来分享。1952时间标准，建立国际天文联盟定义的基础上，地球的自转和革命，分别称为世界时（UT）和星历表时间（ET）。目前，世界上很多国家都制定出了相应的量子频率标准，如133铷原子频率标准（CS）、氢频率标准，一个标准的原子氢、甲烷、饱和度和他-Ne激光器频率标准和吸收。这样做之后，从过去的微观运动，在这场伟大的运动的原子结构的标准时间。另一方面，设备简单、体积和重量；另一方面，它大大提高了稳定性的频率标准（1430000000-1430000000-300000000秒）。1967年，国会通过了一项决议，规定：13个国际测量的时间第二阶段等于133919631的“770全国铯超精细跃迁”。时间基准，开发高精度频率测量技术，这将有助于太空飞行，太空探索，还可以促进现代微波技术、激光技术、雷达等方面的发展。有些应用程序在任何情况下，近似静态分析，关键问题在交互式电子技术手册，纳电子学的基本知识和挤压，在时间和频率标准和应用电子技术专业。在蓬勃发展的同时，在现代高新技术产业、先进的信息在我们的生活中，广泛应用新技术、建筑，没有科学，我们研究一个新的理论和国家经济建设和和谐社会建设、专业技能、实践在空气中，应用程序的理论。

4结语

第9篇：量子计算的定义范文

关键词：量子行为粒子群算法；冷链物流；客户满意度

中图分类号：N945.12 文献标识码：A 文章编号：1008-4428（2016）10-12 -03

一、引言

随着现代化制冷技术的发展，海、陆、空运输网络的建立，人们对生鲜冷冻食品的品质和安全提出了更高的要求，这为冷链物流的发展提供了有力的契机。冷链物流是指以保证易腐食品品质为目的，以保持低温环境为核心，以现代化制冷技术为手段的物流信息管理和配送系统。然而我国冷链物流的发展起步较晚，在物流设施、冷藏技术设备及配送管理等方面与欧、美、日发达国家差距较大。据不完全统计，我国每年由于冷链物流问题所带来的经济损失高达100亿美元。因此，优化配送运输路径成为降低社会经济损失，提高企业经济效益的有效途径之一。

二、文献综述

物流配送运输路径优化方法主要包括精确算法和群体智能算法两种。由于群体智能算法的并行性、分布式、易操作性等特点使得遗传算法、粒子群、蚁群等典型的群体智能算法在冷链物流研究中得到广泛的应用。刘镇等人在考虑多源实时交通信息的基础上建立了运输成本和配送时间的优化模型，并在云计算环境下利用粗粒度并行遗传算法对模型假设进行了有效性的验证；陶荣综合考虑配送、货损与惩罚三个主要成本要素建立了带有时间窗的优化配送运输模型，并通过蚁群算法验证了模型的有效性和可行性。他所提出的多温共配思想为冷链物流的发展注入了新鲜血液；量子粒子群（QPSO）优化算法是在粒子群（PSO）优化算法的基础上，从量子力学的角度提出的一种新型算法。QPSO算法通过建立δ势阱模型使处于量子束缚态的粒子按照一定的概率密度实现全局收敛，已经证实QPSO算法克服了PSO算法因速度限制搜索空间受限的问题。本文采用量子粒子群优化算法实现模型假设的验证。

三、冷链产品物流配送路径优化模型

冷链产品物流配送路径优化问题可描述为在一定范围内和约束条件下，将冷链产品通过储运的方式实现在多个配送中心与供给客户之间的空间位移，并使目标函数达到最优化。

假设冷链产品的配送中心有M个，运输车辆有P辆（载重量均为r），客户有N个（货物需求为ni其中i=1，2，…，N），且每辆运输车完成任务后均返回配送中心。客户与配送中心的编码分别为1，2，…，N，N +1，N+2，...，N+M；变量定义如下：

其中客户在[Bi，Li]内的意度为1，在该区间以外客户的满意度随时间ti而线性减少，α，β是客户对时间的敏感系数。

冷链产品的储运直接影响产品的质量与安全，因此，需同时考虑物流运输路径最短和客户满意程度两个最优化问题，构建数学建模如下：

其中Dij表示两个客户i，j之间的距离； 配送中心M具有PM辆储运货车。

目标函数需满足如下约束条件：

（1）参与储运的车辆不能超出配送中心的总车辆数，即

（2）参与储运的车辆的承载数量是有限的，约束如下：

（3）每个客户配送服务仅一次

（4）配送路径无子回路

在目标函数中引入罚函数以约束车辆容量，

其中ξ取值足够大时不可行解在迭代过程中将被淘汰。

四、基于QPSO算法的物流运输路径优化问题

（一） QPSO算法

QPSO算法从量子力学理论出发，通过建立δ势阱模型束缚粒子，在收索空间中受量子束缚的粒子以一定的概率密度分布，当粒子与中心的距离趋于无穷大时，其概率密度趋于零。

在一个M维的目标搜索空间中，由N个粒子组成的种群的决策变量为粒子第t次迭代的位置向量Xti，Xti=（Xti1， Xti2，…，xtim）， 粒子个体最好位置为Pti， Pti=（ Pti1， Pti2，…，Ptim）以最小优化问题minf（x）为例，Pti由下式确定：

当参数γ由1.0线性递减到0.5时效果较好。

（二）粒子编码

构造X1与X2两个N维子向量。X1为车辆信息，X1∈[1，p]，X2为车辆储运路径信息。假设2个配送中心，对12个客户进行储运服务，每个配送中心所拥有的车辆数分别为2，3，且这5辆车的编码分别为1至6。

（三）基于QPSO算法的物流运输路径规划算法

QPSO算法流程如下：

第一步：取种群规模为N，最大迭代次数T，对粒子进行编码；

第二步：粒子初始位置Xi0，取个体最好位置P0i=X0i；

第三步：利用公式（4-3）计算平均最好位置；

第四步：利用公式（3-3）计算Xti的适应值，利用公式（4-1）计算更新粒子的当前最好位置；

第五步：当粒子的适应值优于Ptg时，更新Ptg；

第六步：利用公式（4-2）置换粒子位置Xit+1；

第七步：转第三步继续迭代，达到迭代次T结束；

（四）仿真实验结果与分析

假设某地由3个配送中心对该地区的15个门店提供储运服务，每个配送中心1，2，3的车辆数分别为2，2，2，6辆车的编码分别为1，2，……，6；14个客户及3个配送中心在XOY平面的位置信息如下表2，表3所示

通过Matlab7.0对QPSO算法进行计算机仿真实验。结果表明了QPSO算法的可行性和有效性。储运路线如图1所示。

经粒子解码得到有效路径为：

配送中心1的车辆1：15101415

配送中心1的车辆2：154215

配送中心2的车辆3：16516

配送中心2的车辆4：1693716

配送中心3的车辆5：171211117

配送中心3的车辆6：17138617

仿真实验结果如下：

由上表可见QPSO算法在解决冷链产品物流储运路径问题中呈现出较强的稳定性与收敛性。

五、结束语

随着中国消费者对冷链产品需求量的增加及对产品质量安全性的重视，为冷链物流的发展提供了机遇，研究冷链产品的储运优化路径，是提高物流企业竞争力及消费者满意度的关键。本文从现代物流管理理念出发，以冷链产品的储运成本最小化与顾客的满意程度最大化作为优化目标，使得算法的研究与实现更具有现实意义。

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