对量子计算机的认识精选(九篇)

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第1篇：对量子计算机的认识范文

1.架构方面：计算机正想着网格化的方向发展。网格计算的特点在于能够都部分资源进行良好的集成以及协同，在更高的层次上对信息进行了运用，对于当前存在的信息孤岛问题也能够加以解决。

2.环保化：计算机性能的提高也将产生更多的能耗，无论是生产还是生活中，大量的使用计算机必定会损耗更多的电量。为了解决这个问题，在不久的将来计算机技术将会向环保型发展，通过提高计算机的效率减少能耗。例如，使用量子技术和光子技术代替原来的硅架构。

3.软件生产构件化：计算机技术应用的领域是十分广泛的，为了适计算机硬件的发展解决供需矛盾，计算机软件生产也要实现构件化。目前，对软件生产的重点是其可生产性和并行处理，在软件开发的问题上也将会以更高的水平对其进行解决。

4.智能化：在今后，计算机技术将会有更多的新技术出现。例如，第五代计算机技术，这种技术具备联想、判断和学习等智能化的功能。能够使得人从枯燥的信息处理中走出来，使得人们的学习和生活得到变革，人类的生活空间也将得到拓展。

二、计算机种类发展趋势

在计算机技术不断发展的过程中，新型计算机也将层出不穷，而且是愈加的完善和高性能化。

1.量子计算机：量子计算机是以量子力学为基础进行高速数学和逻辑运算的新型计算机。量子计算机的优势在于其能够对量子信息进行计算和处理，当计算机运行量子算法时我们可以称之为量子计算机。计算机领域中使用量子技术是一项新的研究，而量子计算机与当前的计算机相比较而言，其存储空间是巨大的，而且在进行计算时其速度也是当前计算机无法比拟的。对于量子计算机的应用，初步预测在2030年能够实现，以当前计算机技术发展的速度和趋势来看，实现量子计算机的使用的时代将很快到来。

2.分子计算机：分子生物计算机是指通过分子来处理信息的计算机。这种计算机主要是通过分子晶体运行的，其优势在于实现了高效的组织排列，而且体积小，速度快，存储时间长等。在不久的将来，当分子技术在不断的发展的时候分子计算机的出现也指日可待。

3.生物计算机：所谓生物计算机就是指通过生物芯片集成晶体管而制成的计算机。生物计算机的优势在于，耗能低，运算的速度很快且其存储空间巨大。不过，这种计算机也存在一定的缺陷，譬如从生物计算机中提取信息比较困难，因而生物计算机要得到发展以目前的计算机技术条件还无法得到广泛的应用。不过在未来计算机发展下，其缺陷会得到解决，其前景也将会是良好的。

4.神经网络计算机：该计算机是通过模仿人的大脑神经脉络制成计算机网络系统加以运行的新型计算机。和人脑运行的速度相比，电脑功能是无法达到的，在这个基础上神经网络计算机被视为巨大的机器，其要处理很多繁杂的信息。因而，在此过程中，神经网络计算机可以在判断和处理信息时得出结果。其内部的信息组要是在神经元的网络中被存储，而一旦神经元结点出现问题，该计算机还能够对原来存储的信息进行备份，确保这些信息不丢失。

三、计算机技术未来发展的建议

1.做好技术革新经济的发展促使人们对计算机技术改进有了更高的关注。在计算机技术发展的过程当中，为了更好地推进其发展就会做好创建计算机技术的相关措施，对在其发展中有可能面临的问题做出相应的处理。而要做好这点首先要对其进行全面的认识，对计算机技术的实施形成系统的了解，在开发新技术时也要遵循自然以及经济的规律，体现其科学性和实效性等等。兼顾这些在计算机技术改进和发展中才能更加的完善，为人所用。

2.增强计算机研发人员的培训实现计算机技术发展的关键在于有一批具备高素质和高技能的技术研发人员，要想计算机技术的发展能够得到保障就要依赖于这些研发人员在掌握技术要领和工作规范的基础上进行工作。同时，提高研发人员的责任意识和创新意识，拥有责任意识的员工能够确保计算机技术发展得到重视，而创新意识则是推动计算机技术革新的动力。在生产和生活中计算机技术发挥了很大的作用，要使得生活水平得到进一步的提高，就要能够确保计算机技术更为完善和顺利的发展。

3.加强对计算机技术研究的鼓励我国的计算机技术研发工作同发达国家相比还存有差距。为了促进计算机技术的发展，我国应该加大对计算机技术研发的保护，鼓励相关机构进行技术研发，并对有突出贡献者提供奖励。

第2篇：对量子计算机的认识范文

未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作为Moore定律驱动下成功企业的典范Inter预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器，并预计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器，其性能为10万MIPS（1000亿条指令／秒）。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。

同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。

传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。

新型计算机系统不断涌现

硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。

量子计算机

量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。

量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。

光子计算机

光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。

与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。

目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。

生物计算机（分子计算机）

生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。

20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据。如果能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。

蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接与生物活体相联。预计10～20年后，DNA计算机将进入实用阶段。

纳米计算机

“纳米”是一个计量单位，一个纳米等于10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标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。

现在纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。

目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。

互联网络继续蔓延与提升

今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加入网络的计算机越来越难以见到，另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过去如火如荼地发展，其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样，剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与Internet相连，使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet与世界各地的其它用户自由地进行通信，可从Internet中获得各种信息。

回顾一下我国互联网络的发展，就可以感受到互联网普及之快。近三年中国互联网络信息中心(CNNIC)对我国互联网络状况的调查表明我国的Internet发展呈现爆炸式增长，2000年1月我国上网计算机数为350万台，2001年的统计数为892万台，翻一番多；2000年1月我国上网用户人数890万；2001年1月的统计数为2250万人，接近于3倍；2000年1月CN下注册的域名数为48575，2001年1月的统计数为122099个，接近于3倍；国际线路的总容量目前达2799M，8倍于2000年1月的351M。

人们已充分领略到网络的魅力，Internet大大缩小了时空界限，通过网络人们可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算机”的概念被事实一再证明，被世人逐步接受。

在未来10年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传输速率将提高100倍。在Internet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，未来我们可以通过无线接入随时随地连接到Internet上，进行交流、获取信息、观看电视节目。

移动计算技术与系统

随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高，新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和随时能够交换和处理信息所提出，业已成为产业发展的重要方向。

移动计算包括三个要素：通信、计算和移动。这三个方面既相互独立又相互联系。移动计算概念提出之前，人们对它们的研究已经很长时间了，移动计算是第一次把它们结合起来进行研究。它们可以相互转化，例如，通信系统的容量可以通过计算处理（信源压缩，信道编码，缓存，预取）得到提高。

移动性可以给计算和通信带来新的应用，但同时也带来了许多问题。最大的问题就是如何面对无线移动环境带来的挑战。在无线移动环境中，信号要受到各种各样的干扰和衰落的影响，会有多径和移动，给信号带来时域和频域弥散、频带资源受限、较大的传输时延等等问题。这样一个环境下，引出了很多在移动通信网络和计算机网络中未遇到的问题。第一，信道可靠性问题和系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应用必须建立在一个不可靠的、可能断开的物理连接上。在移动计算网络环境下，移动终端位置的移动要求系统能够实时进行配置和更新。第二，为了真正实现在移动中进行各种计算，必须要对宽带数据业务进行支持。第三，如何将现有的主要针对话音业务的移动管理技术拓展到宽带数据业务。第四，如何把一些在固定计算网络中的成熟技术移植到移动计算网络中。

第3篇：对量子计算机的认识范文

[关键词]网络支付信息安全量子计算量子密码

目前电子商务日益普及,电子货币、电子支票、信用卡等综合网络支付手段已经得到普遍使用。在网络支付中,隐私信息需要防止被窃取或盗用。同时,订货和付款等信息被竞争对手获悉或篡改还可能丧失商机等。因此在网络支付中信息均有加密要求。

一、量子计算

随着计算机的飞速发展，破译数学密码的难度也在降低。若能对任意极大整数快速做质数分解，就可破解目前普遍采用的RSA密码系统。但是以传统已知最快的方法对整数做质数分解，其复杂度是此整数位数的指数函数。正是如此巨额的计算复杂度保障了密码系统的安全。

不过随着量子计算机的出现,计算达到超高速水平。其潜在计算速度远远高于传统的电子计算机，如一台具有5000个左右量子位(qubit)的量子计算机可以在30秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的问题。量子位可代表了一个0或1,也可代表二者的结合,或是0和1之间的一种状态。根据量子力学的基本原理,一个量子可同时有两种状态,即一个量子可同时表示0和1。因此采用L个量子可一次同时对2L个数据进行处理,从而一步完成海量计算。

这种对计算问题的描述方法大大降低了计算复杂性，因此建立在这种能力上的量子计算机的运算能力是传统计算机所无法相比的。例如一台只有几千量子比特的相对较小量子计算机就能破译现存用来保证网上银行和信用卡交易信息安全的所有公用密钥密码系统。因此，量子计算机会对现在的密码系统造成极大威胁。不过，量子力学同时也提供了一个检测信息交换是否安全的办法，即量子密码技术。

二、量子密码技术的原理

从数学上讲只要掌握了恰当的方法任何密码都可破译。此外，由于密码在被窃听、破解时不会留下任何痕迹，用户无法察觉，就会继续使用同地址、密码来存储传输重要信息，从而造成更大损失。然而量子理论将会完全改变这一切。

自上世纪90年代以来科学家开始了量子密码的研究。因为采用量子密码技术加密的数据不可破译，一旦有人非法获取这些信息,使用者就会立即知道并采取措施。无论多么聪明的窃听者在破译密码时都会留下痕迹。更惊叹的是量子密码甚至能在被窃听的同时自动改变。毫无疑问这是一种真正安全、不可窃听破译的密码。

以往密码学的理论基础是数学，而量子密码学的理论基础是量子力学，利用物理学原理来保护信息。其原理是“海森堡测不准原理”中所包含的一个特性，即当有人对量子系统进行偷窥时，同时也会破坏这个系统。在量子物理学中有一个“海森堡测不准原理”,如果人们开始准确了解到基本粒子动量的变化，那么也就开始丧失对该粒子位置变化的认识。所以如果使用光去观察基本粒子,照亮粒子的光(即便仅一个光子)的行为都会使之改变路线,从而无法发现该粒子的实际位置。从这个原理也可知，对光子来讲只有对光子实施干扰才能“看见”光子。因此对输运光子线路的窃听会破坏原通讯线路之间的相互关系,通讯会被中断,这实际上就是一种不同于传统需要加密解密的加密技术。在传统加密交换中两个通讯对象必须事先拥有共同信息——密钥，包含需要加密、解密的算法数据信息。而先于信息传输的密钥交换正是传统加密协议的弱点。另外,还有“单量子不可复制定理”。它是上述原理的推论,指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的,因为要复制单个量子就必须先做测量,而测量必然会改变量子状态。根据这两个原理,即使量子密码不幸被电脑黑客获取,也会因测量过程中对量子状态的改变使得黑客只能得到一些毫无意义的数据。

量子密码就是利用量子状态作为信息加密、解密的密钥，其原理就是被爱因斯坦称为“神秘远距离活动”的量子纠缠。它是一种量子力学现象，指不论两个粒子间距离有多远，一个粒子的变化都会影响另一个粒子。因此当使用一个特殊晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子后，即使相距遥远它们也是相互联结的。只要测量出其中一个被纠缠光子的属性，就容易推断出其他光子的属性。而且由这些光子产生的密码只有通过特定发送器、吸收器才能阅读。同时由于这些光子间的“神秘远距离活动”独一无二，只要有人要非法破译这些密码，就会不可避免地扰乱光子的性质。而且异动的光子会像警铃一样显示出入侵者的踪迹，再高明的黑客对这种加密技术也将一筹莫展。

三、量子密码技术在网络支付中的发展与应用

由于量子密码技术具有极好的市场前景和科学价值，故成为近年来国际学术界的一个前沿研究热点，欧洲、北美和日本都进行了大量的研究。在一些前沿领域量子密码技术非常被看好，许多针对性的应用实验正在进行。例如美国的BBN多种技术公司正在试验将量子密码引进因特网，并抓紧研究名为“开关”的设施，使用户可在因特网的大量加密量子流中接收属于自己的密码信息。应用在电子商务中，这种设施就可以确保在进行网络支付时用户密码等各重要信息的安全。

2007年3月国际上首个量子密码通信网络由我国科学家郭光灿在北京测试运行成功。这是迄今为止国际公开报道的惟一无中转、可同时任意互通的量子密码通信网络，标志着量子保密通信技术从点对点方式向网络化迈出了关键一步。2007年4月日本的研究小组利用商业光纤线路成功完成了量子密码传输的验证实验，据悉此研究小组还计划在2010年将这种量子密码传输技术投入使用，为金融机构和政府机关提供服务。

随着量子密码技术的发展，在不久的将来它将在网络支付的信息保护方面得到广泛应用，例如获取安全密钥、对数据加密、信息隐藏、信息身份认证等。相信未来量子密码技术将在确保电子支付安全中发挥至关重要的作用。

参考文献:

[1]王阿川宋辞等:一种更加安全的密码技术——量子密码[J].中国安全科学学报,2007,17(1):107～110

第4篇：对量子计算机的认识范文

关键词:计算科学计算工具图灵模型量子计算

1计算的本质

抽象地说,所谓计算,就是从一个符号串f变换成另一个符号串g。比如说,从符号串12+3变换成15就是一个加法计算。如果符号串f是x2,而符号串g是2x,从f到g的计算就是微分。定理证明也是如此,令f表示一组公理和推导规则,令g是一个定理,那么从f到g的一系列变换就是定理g的证明。从这个角度看,文字翻译也是计算,如f代表一个英文句子,而g为含意相同的中文句子,那么从f到g就是把英文翻译成中文。这些变换间有什么共同点？为什么把它们都叫做计算？因为它们都是从己知符号(串)开始,一步一步地改变符号(串),经过有限步骤,最后得到一个满足预先规定的符号(串)的变换过程。

从类型上讲,计算主要有两大类:数值计算和符号推导。数值计算包括实数和函数的加减乘除、幂运算、开方运算、方程的求解等。符号推导包括代数与各种函数的恒等式、不等式的证明,几何命题的证明等。但无论是数值计算还是符号推导,它们在本质上是等价的、一致的,即二者是密切关联的,可以相互转化,具有共同的计算本质。随着数学的不断发展,还可能出现新的计算类型。

2远古的计算工具

人们从开始产生计算之日,便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此,计算和计算工具是息息相关的。

早在公元前5世纪,中国人已开始用算筹作为计算工具,并在公元前3世纪得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后来,人们发明了算盘,并在15世纪得到普遍采用,取代了算筹。它是在算筹基础上发明的,比算筹更加方便实用,同时还把算法口诀化,从而加快了计算速度。

3近代计算系统

近代的科学发展促进了计算工具的发展:在1614年,对数被发明以后,乘除运算可以化为加减运算,对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年,冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1850年,曼南在计算尺上装上光标,因此而受到当时科学工作者,特别是工程技术人员广泛采用。机械式计算器是与计算尺同时出现的,是计算工具上的一大发明。帕斯卡于1642年发明了帕斯卡加法器。在1671年,莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器,是长1米的大盒子。自此以后,经过人们在这方面多年的研究,特别是经过托马斯、奥德内尔等人的改良后,出现了多种多样的手摇计算器,并风行全世界。

4电动计算机

英国的巴贝奇于1834年,设计了一部完全程序控制的分析机,可惜碍于当时的机械技术限制而没有制成,但已包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。此后,由于电力技术有了很大的发展,电动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计算器。1941年,德国的楚泽采用了继电器,制成了第一部过程控制计算器,实现了100多年前巴贝奇的理想。

5电子计算机

20世纪初,电子管的出现,使计算器的改革有了新的发展,美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机。电子计算机的出现和发展,使人类进入了一个全新的时代。它是20世纪最伟大的发明之一,也当之无愧地被认为是迄今为止由科学和技术所创造的最具影响力的现代工具。

在电子计算机和信息技术高速发展过程中,因特尔公司的创始人之一戈登·摩尔(GodonMoore)对电子计算机产业所依赖的半导体技术的发展作出预言:半导体芯片的集成度将每两年翻一番。事实证明,自20世纪60年代以后的数十年内,芯片的集成度和电子计算机的计算速度实际是每十八个月就翻一番,而价格却随之降低一倍。这种奇迹般的发展速度被公认为“摩尔定律”。

6“摩尔定律”与“计算的极限”

人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升?传统计算机计算能力的提高有没有极限?对此问题,学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高,最终地球上所有的能量将转换为计算的结果——造成熵的降低,这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的,因此,传统电子计算机的计算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)为代表的理论科学家认为到21世纪30年代,芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度(1纳米=10-9米),此时,导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律——牛顿力学沿导线运行,而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象,从而导致芯片无法正常工作;同样,芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸(约5纳米)后,晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。

哲学家和科学家对此问题的看法十分一致:摩尔定律不久将不再适用。也就是说,电子计算机计算能力飞速发展的可喜景象很可能在21世纪前30年内终止。著名科学家,哈佛大学终身教授威尔逊(EdwardO.Wilson)指出:“科学代表着一个时代最为大胆的猜想(形而上学)。它纯粹是人为的。但我们相信,通过追寻“梦想—发现—解释—梦想”的不断循环,我们可以开拓一个个新领域,世界最终会变得越来越清晰,我们最终会了解宇宙的奥妙。所有的美妙都是彼此联系和有意义的。”[论/文/网LunWenNet/Com]

7量子计算系统

量子计算最初思想的提出可以追溯到20世纪80年代。物理学家费曼RichardP.Feynman曾试图用传统的电子计算机模拟量子力学对象的行为。他遇到一个问题:量子力学系统的行为通常是难以理解同时也是难以求解的。以光的干涉现象为例,在干涉过程中,相互作用的光子每增加一个,有可能发生的情况就会多出一倍,也就是问题的规模呈指数级增加。模拟这样的实验所需的计算量实在太大了,不过,在费曼眼里,这却恰恰提供一个契机。因为另一方面,量子力学系统的行为也具有良好的可预测性:在干涉实验中,只要给定初始条件,就可以推测出屏幕上影子的形状。费曼推断认为如果算出干涉实验中发生的现象需要大量的计算,那么搭建这样一个实验,测量其结果,就恰好相当于完成了一个复杂的计算。因此,只要在计算机运行的过程中,允许它在真实的量子力学对象上完成实验,并把实验结果整合到计算中去,就可以获得远远超出传统计算机的运算速度。

在费曼设想的启发下,1985年英国牛津大学教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理学定律推导出一种超越传统的计算概念的方法即推导出更强的丘奇——图灵论题。费曼指出使用量子计算机时,不需要考虑计算是如何实现的,即把计算看作由“神谕”来实现的:这类计算在量子计算中被称为“神谕”(Oracle)。种种迹象表明:量子计算在一些特定的计算领域内确实比传统计算更强,例如,现代信息安全技术的安全性在很大程度上依赖于把一个大整数(如1024位的十进制数)分解为两个质数的乘积的难度。这个问题是一个典型的“困难问题”,困难的原因是目前在传统电子计算机上还没有找到一种有效的办法将这种计算快速地进行。目前,就是将全世界的所有大大小小的电子计算机全部利用起来来计算上面的这个1024位整数的质因子分解问题,大约需要28万年,这已经远远超过了人类所能够等待的时间。而且,分解的难度随着整数位数的增多指数级增大,也就是说如果要分解2046位的整数,所需要的时间已经远远超过宇宙现有的年龄。而利用一台量子计算机,我们只需要大约40分钟的时间就可以分解1024位的整数了。

8量子计算中的神谕

人类的计算工具,从木棍、石头到算盘,经过电子管计算机,晶体管计算机,到现在的电子计算机,再到量子计算。笔者发现这其中的过程让人思考:首先是人们发现用石头或者棍棒可以帮助人们进行计算,随后,人们发明了算盘,来帮助人们进行计算。当人们发现不仅人手可以搬动“算珠”,机器也可以用来搬动“算珠”,而且效率更高,速度更快。随后,人们用继电器替代了纯机械,最后人们用电子代替了继电器。就在人们改进计算工具的同时,数学家们开始对计算的本质展开了研究,图灵机模型告诉了人们答案。

量子计算的出现,则彻底打破了这种认识与创新规律。它建立在对量子力学实验的在现实世界的不可计算性。试图利用一个实验来代替一系列复杂的大量运算。可以说。这是一种革命性的思考与解决问题的方式。

因为在此之前,所有计算均是模拟一个快速的“算盘”,即使是最先进的电子计算机的CPU内部,64位的寄存器(register),也是等价于一个有着64根轴的二进制算盘。量子计算则完全不同,对于量子计算的核心部件,类似于古代希腊中的“神谕”,没有人弄清楚神谕内部的机理,却对“神谕”内部产生的结果深信不疑。人们可以把它当作一个黑盒子,人们通过输入,可以得到输出,但是对于黑盒子内部发生了什么和为什么这样发生确并不知道。

9“神谕”的挑战与人类自身的回应人类的思考能力,随着计算工具的不断进化而不断加强。电子计算机和互联网的出现,大大加强了人类整体的科研能力,那么,量子计算系统的产生,会给人类整体带来更加强大的科研能力和思考能力,并最终解决困扰当今时代的量子“神谕”。不仅如此,量子计算系统会更加深刻的揭示计算的本质,把人类对计算本质的认识从牛顿世界中扩充到量子世界中。

如果观察历史,会发现人类文明不断增多的“发现”已经构成了我们理解世界的“公理”,人们的公理系统在不断的增大,随着该系统的不断增大,人们认清并解决了许多问题。人类的认识模式似乎符合下面的规律:

“计算工具不断发展—整体思维能力的不断增强—公理系统的不断扩大—旧的神谕被解决—新的神谕不断产生”不断循环。

无论量子计算的本质是否被发现,也不会妨碍量子计算时代的到来。量子计算是计算科学本身的一次新的革命,也许许多困扰人类的问题,将会随着量子计算机工具的发展而得到解决,它将“计算科学”从牛顿时代引向量子时代,并会给人类文明带来更加深刻的影响。[论*文*网]

参考文献

[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputationandQuantumInformation[M].CambridgeUniversityPress,2000.

第5篇：对量子计算机的认识范文

[关键词]计算机技术；发展态势

中图分类号：TP3-1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0122-01

1.计算机技术分析简介

计算机技术是进行计算机硬件系统设计、制造和软件开发并应用于各领域的技术，它是实现现代化的关键技术之一[1]，它主要包括数值计算领域和非数值应用领域两大部分。计算机技术的发展让计算机从军事领域进入社会生活领域，丰富了人们的生活，给人们的生产关注带来了便捷。计算机技术在科学领域占重要的地位，是一个国家科技水平的标志，其发展正得到世界各国的高度重视。计算机技术是第三次科技革命的标志，是推动整个人类科学技术发展的重要力量，是半个世纪以来发展最快、影响力最大的科技领域之一。

2.计算机发展历程

2.1 计算机电子管时代

20世纪40～50年代，最早的计算机是靠电子管来运行的，电子管时代是计算机发展最初形态，在这一时代，计算机的运行需要大量的电子管同时运作，占用体积很大，电子管也会产生大量热量，电子管因无法及时散发大量热量造成故障频发，计算机也因此经常无法正常工作，其程序是用人工手编的机器指令程序和符号语言，存储器采用水银延迟线，没有系统软件，运算采用二进位制技术，用程序处理存贮信息，这些硬件和软件技术，奠定了现代电子计算机技术基础。

2.2 计算机晶体管时代

进入20世纪60年代，电子管计算机已经不能适应人类科学技术的发展要求，科学家研制出了晶体管计算机。晶体管计算机比上一代电子管计算机处理数据速度快，不必担心因电子管需要散发大量热量而造成故障频发，因此使用寿命更长，这一时期的的计算机不但在硬件上比电子管时代更先进，科学家还给计算机设计了更高级的计算机的语言，让人们的操作更容易。

2.3 计算机集成电路时代

到了60年代后期，随着集成电路技术的发展，集成计算机应运而生，它的出现在计算机发展史上是具有里程碑意义的。集成电路把几千个晶体管元件集成在比手指甲还小的晶片上，它让计算机体积大大缩小；在这一时期还产生了操作系统，使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序，让人们更加便捷的操作和使用，计算机正式变成了大众化的科学工具。

2.4 计算机大规模集成电路时代

传统集成电路结构复杂，功能单一，已经不能满足社会发展需求，于是大规模集成电路出现了，从中央处理器、输入设备到输出设备，更多的元件被集合在一个芯片上，大大简化了计算机的硬件结构，运算速率更快，性能更强，因此正是大规模集成电路的出现让计算机变成了可以进入千家万户的“电脑”。

3.计算机技术发展趋势

3.1 巨型计算机

巨型计算机尽管其基本组成组件与我们常见的普通计算机相似，但规格与性能是普通计算机无法匹比的，具有超强的计算和处理数据的能力，它可以用极快的速率处理超大容量的数据。巨型计算机特点是：①运行速度非常快，巨型计算机的运算速度可以达到每秒百亿次以上；②存储空间巨大，其内存容量可达几百兆；③功能强大、应用范围广，被广泛用于国土、国防、航空航天、军事、气象、卫星等行业[2]。

3.2 神经网络计算机

神经网络计算机是模拟人类大脑神经高效的运算方式和功能而研究出的计算机，因此其显著特点就是可以模仿人脑进行判断。它有完善的神经网络算法，能够判断处理对象的性质与状态，它对信息的存储方式与传统的计算机不同，不存储在存储器，而储存在神经节点上，并有记忆、恢复能力，这种存储数据的方式的优点就是可以有效地避免数据泄露或丢失。

3.3 生物计算机

生物计算机也称仿生计算机，其结合了仿生学原理，芯片不再使用电子元件，用“蛋白质分子”构成的芯片替代了半导体硅片，利用有机化合物存储数据，其处理数据速度是现在计算机的10万倍，但能量消耗却只有现在计算机的十亿分之一，并具有很强的抗电磁干扰能力及超大容量的存储空间。生物计算机缺点是从其中提取信息比较复杂，使用不方便，这一缺点也使得其未能大规模推广使用。

3.4 光计算机

光计算机是利用光学原理开发研制的，其利用光进行计算和存储相信，取代了传统的电子。它以不同波长的光代表不同的数据，用光学将数据从一个芯片传送到另一个芯片上，这种处理数据的方式具有速度快、能耗低的特点。它取代了传统硅芯片计算机用总线将运算器、存储器、输入和输出设备相连接的体系结构，以空间光调制器为基础部件，把运算部分与存储部分之间用光内连技术连接，实现了运算部分可直接对存储部分进行并行存取。从物理特性上来说，光比电子更适合信息的传输， 使用光传输数据信息的优势有：①不易出错；②更强稳定性；③高速传输[3]。利用光波来处理计算机数据将是计算机发展的重要的一步，它会给我们带来更加快速的计算速度和强劲的运算能力，甚至将来会与生物科学等领域交叉融合，应用领域更加广泛。

3.5 纳米计算机。

纳米技术是一种新兴的技术，纳米本是计量单位，是10亿分之一米。纳米计算机是将纳米技术运用到计算机科学领域而研制的新型计算机，采用纳米技术制造的纳米芯片，其成本非常低，不需要大型的制造生产设备和车间，不需要庞大的员工队伍，只要在室内把设计好的分子合成就能制造纳米元件，再将纳米元件集成为芯片应用到计算机系统中的数据处理系统中，计算机的输入输出设备等主要部件等都可以用纳米元件制作，然后集成在纳米芯片上构成一个系统。纳米芯片可以大幅度提高计算机的性能，且基本不耗电，比今天的计算机在性能上强大很多。

3.6 量子计算机

量子计算机是应用量子力学规律进行高速的数据处理和存储信息的新型计算机技术，信息的存储能力要远比普通计算机大。量子计算机是本世纪人类科学界最伟大的科技挑战之一，它会改变传统的计算机计算方式，其基于量子力学规律的信息处理方式让其具有超快的运算速度和超强的运算能力，在解决一些复杂问题和海量数据搜索上具有巨大的潜力和价值。此外，量子计算机也可以模拟其他一些量子系统，在化学和生物学相关的复杂分子领域发挥作用。量子计算机会在不远的将来走出实验室，在人们的生活中产生深刻影响。

4.结束语

计算机的出现在科技界是革命性的，它无时无刻不在改变着我们的社会，给我们的工作和生活带来了诸多便利。计算机技术的发展一直是社会关注的热点，本文回顾了计算机的发展历史，展望分析了计算机技术发展态势，使读者了解了计算机技术的产生、对人类的影响和未来发展方向，以及如何更好地服务人类，认识到人类在计算机技术进步上做出的巨大努力。计算机技术发展态势必将会继续朝着更高、更强发展，持续为科学界带来无可估量的改变。

参考文献

[1]张艳斌.计算机技术发展趋势探析[J].学园.2012年9月第17期

第6篇：对量子计算机的认识范文

[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7篇：对量子计算机的认识范文

量子力学课程是工科电类专业的一门非常重要的专业基础课程。通过该课程的学习，使学生初步掌握量子力学的基本原理和基本方法，认识微观世界的物理图像以及微观粒子的运动规律，了解宏观世界与微观世界的内在联系和本质的区别。量子力学课程教学质量的好坏直接影响后续的如“固体物理学”、“半导体物理学”、“集成电路工艺原理”、“量子电子学”、“纳米电子学”、“微电子技术”等课程的学习。

量子力学课程的学习要求学生具有良好的数学和物理基础，对学生的逻辑思维能力和空间想象能力等要求较高，因此要学好量子力学，在我们教学的过程中，需要充分发挥学生的学习主动性和积极性。同时，随着科学日新月异的发展，对量子力学课程的教学也不断提出新的要求。如何充分激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习主动性和能动性，切实提高量子力学课程的教学质量和教师的教学水平，已经成为摆在高校教师目前的一项重要课题。

该课程组在近几年的教学改革和教学实践中，本着高校应用型人才的培养需求，强调量子力学基本原理、基本思维方法的训练，结合物理学史，充分激发学生的学习积极性；充分利用熟知软件，理解物理图像，激发学生学习主动性；结合现代科学知识，强调理论在实践中的应用，取得了良好的教学效果。

1 当前的现状及存在的主要问题

目前工科电类专业普遍感觉量子力学课程难学，其主要原因在于：第一，量子力学它是一门全新的课程理论体系，其基本理论思想与解决问题的方法都没有经典的对应，而学习量子力学必须完全脱离以前在头脑中根深蒂固的“经典”的观念；第二，量子力学的概念与规律抽象，应用的数学知识比较多，公式推导复杂，计算困难；第三，虽然量子力学问题接近实际，但要学生理解和解决问题，还需要一个过程；由于上述问题的存在，使初学者都感到量子力学课程枯燥无味、晦涩难懂，而且随着学科知识的飞速发展，知识的更新周期空前缩短，在有限的课时情况下，如何使学生在掌握扎实的基础知识的同时，跟上时代的步伐，了解科学的前沿，以适应新世纪人才培养的需求，是摆在我们教育工作者面前的巨大挑战。

2 结合物理学史激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师，在大学物理中，谈到了19世纪末物理学所遇到的“两朵乌云”，光电效应和紫外灾难，1900年，普朗克提出了能量子的概念，解决了黑体辐射的问题；后来，爱因斯坦在普朗克的启发下，提出了光量子的概念，解释了光电效应，并提出了光的波粒二象性；德布罗意又在爱因斯坦的启发下，大胆的提出实物粒子也具有波粒二象性；对于物理学的第三朵乌云“原子的线状光谱，”玻尔提出了关于氢原子的量子假设，解释了氢原子的结构以及线状光谱的实验。后来还有薛定谔、海森堡、狄拉克等伟大的物理学家的努力，建立了一套崭新的理论体系-量子力学。在教学的过程中，适当穿插量子力学的发展历史以及伟大科学家的传记故事，避免了量子力学课程“全是数学的推导”的现状，这样激发学生的学习兴趣和学习热情，通过对伟大科学家的介绍，培养刻苦钻研的精神。实践表明，这样的教学模式大大提高了学生的学习主动性。

3 结合熟知软件化抽象为形象

量子力学内容抽象，对一些典型的结论，可以用软件模拟的方式实现物理图像的重现。很多软件如matlab、c语言等很多学生不是很熟练，而且编程较难，结合物理结论作图较为困难；Excell是学生常用的软件之一，简单易学却功能强大，几乎每位同学都非常熟练，我们充分利用这一点，将Excell软件应用到量子力学的教学过程中，取得了良好的效果。

如在一维无限深势阱中，我们用解析法严格求解得到了波函数和能级的方程。而波函数的模方表示几率密度。我们要求学生用Excell作图，这样得到粒子阱中的几率分布，通过与经典几率的比较（经典粒子在阱中各处出现的几率应该相等）和经典能级的比较（经典的能量分布应该是连续的函数），通过学生的自我参与，充分激发了学生的求知欲望；从简单的作图，学生深刻理解了微观粒子的运动状态的波函数；微观粒子的能量不再是连续的，而是量子化了的能级，当n趋于无穷大时微观趋向于经典的结果，即经典是量子的极限情况；通过学生熟知的软件，直观的再现了物理图像，学生会进一步来深刻思考这个结论的由来，传统的教学中，我们先讲薛定谔方程，然后再解这个方程，再利用边界条件和波函数的标准条件，一步一步推导下来，这样的教学模式有很多学生由于数学的基础较为薄弱，推导过程又比较繁琐，因此会逐步对课程失去了兴趣，这也直接影响了后面章节的学习，而通过学生亲自作图实现的物理图像，改变了传统的“填鸭式”教学，最大限度的使学生参与到课程中，这样的效果也将事半功倍了，大大提高了教学的效果。

4 结合科学发展前沿拓宽学生视野

在课程的教学中，除了注重理论基础知识的讲解和基础知识的应用以外，还需介绍量子力学学科前沿发展的一些动态。结合教师的教学科研工作，将国内外反映量子力学方面的一些最新的成果融入到课程的教学之中，推荐和鼓励学生阅读反映这类问题的优秀网站、科研文章，使学生了解量子力学学科的发展前沿，从而达到拓宽学生视野，培养学生创新能力的目的。例如近年兴起并迅速发展起来的量子信息、量子通讯、量子计算机等学科，其基础理论就是量子力学的应用，了解了这些发展，学生会反过来进一步理解课程中如量子态、自旋等概念，量子态和自旋本身就是非常抽象的物理概念，他们没有经典的对应，通过对实验结果的理解，学生会进一步理解用态矢来表示一个量子态，由于电子的自旋只有两个取向，正好与计算机存储中二进制0和1相对应，这也正是量子计算机的基本原理，通过学生的主动学习，从而达到提高教学质量的目的。另外我们还要介绍量子力学在近代物理学、化学、材料学、生命学等交叉学科中的应用，拓宽学生的视野。

第8篇：对量子计算机的认识范文

1900年前后，马克 ・ 科特迪瓦等一批法国艺术家曾幻想世界上将会出现学习机器，只要把书本塞进机器，知识就会直接被“灌输”给大脑。100多年过去了，世界上至今也没有出现法国艺术家所描述的学习机器，我们的教育似乎没有发生什么变化。这样一个美好的幻想，代表着前人对于教育革命的一种愿景，我们不能嗤之以鼻。虽然学习机器的预言被淹没在历史的长河之中，但是，1946年世界上出现的第一台电脑埃尼阿克（ENIAC）和1969年世界上出现的计算机网络“阿帕网”（ARPAnet），在接下来的几十年内，深刻地改变着人类的生产和生活方式。特别是近年来智能终端和移动互联网的爆发性增长，使整个社会生态环境发生了巨大的变化。基于一种全新技术与服务的社会生态环境，教育将何去何从？这值得我们思考。

郭善渡老师在本期《变革教学模式 已是当务之急》一文中指出，当前，传统的教学模式已经成为引进和充分发挥现代信息技术这一强大的“教育生产力”作用和效益的障碍。我们正处在一场教育变革的过程之中，一种全新技术与服务使教育适应于一种全新的社会生态环境。人类在适应客观世界的过程中，通过自然进化完成了对自身的改造，使人类的大脑机能日益完善，具有了抽象思维与逻辑思维能力，这为人类能够主动认识与改造客观世界打下了必要的物质基础。在人类改造客观世界的过程中，人类的灵感与智慧闪耀着无尽的光芒，人类通过个体的贡献与传承完成了对精神世界的构建。从被动使用到主动创造的过程中，不管是相对于物质世界的工具，还是精神世界的技术，人们都需要重新认识工具和技术的使能作用。

全新技术与服务的社会生态环境必将改变人们对客观世界的认识，加速人类认识与改造客观世界的能力。本刊STEM教育系列连载，一直在关注如何突破传统的课程观念，探讨基于现代信息技术环境下的科学、技术、工程与数学教育。本期连载文章从STEM整体的、多学科交叉的系统教学观的角度，探讨了STEM教育的活动模式。

当前，新技术如雨后春笋――云技术、物联网、虚拟现实、机器人等；新的学习模式层出不穷――联通主义、个性化学习、混合学习等，所有这些都是基于以计算机与互联网为代表的新技术及与其相适应的社会生态环境。由“教育生产力”推动的“教育生产关系”的变革，给教育带来的影响必定是深远的。在此背景下，本期专题策划《破解教育难题的战略选择》，聚焦“三通两平台”建设，重点关注打破传统教育形态的实验――“翻转课堂”、“半天授课制”、“电子书包”、 “未来课堂”、 “国家教育云”、“北京数字学校”等。这些实验必将星火燎原，推动破解“变革教育教学方式”、“提升教育质量”和“实现教育公平”等教育难题。

展望未来，基于一种全新技术与服务的社会生态环境将推动打造中国教育的升级版。登高望远，或许在未来的100年内，随着量子计算机、光子计算机及生物计算机的发展，学习机器这样美好的愿望可能会有实现的一天，我们的教育形态也将完全改变。

第9篇：对量子计算机的认识范文

2011年9月，意大利格兰萨索国家实验室的科研人员曾在一个名为OPERA的实验项目中，接收到了来自730公里外的欧洲核子研究中心的中微子，并意外测得它竟然“跑”得比光快了60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒）。这更使人们对穿越产生猜测。

在基本粒子家族中，中微子被美籍华人张操教授喻为“宇宙中的小精灵”，它不带电，是中性粒子，行为也难“捉摸”。通常，物理学家认为中微子是以光速运动。据张操介绍，超光速中微子虽然是一个高难度的高科技实验，但其测量原理却是小学生也懂的知识——速度等于距离除以时间。

该实验里的距离和时间是利用全球定位系统（GPS）测得的，测速方法可能存在问题，据欧核中心的声明，实验中连接电脑和GPS装置的光纤连接器有松动，须进一步测试才能下结论。张操认为，这倒说明了欧洲实验人员对于实验结果是高度负责的。

“跑过光”可能非偶然

其实，关于超光速中微子的假想由来已久。在1985年的一次国际会议上，张操就曾提出过“中微子可能是超光速粒子”的大胆猜想，并指出：在地球尺度，目前不能测量到超光速和光速的时间差。“1987年2月，超新星SN1987A爆发时，科学家就发现其中既有中微子又有光子，中微子到达地球的时间比光子早了3个多小时。”张操分析说，这一现象当时并未受到多大的关注，因为超新星究竟是怎么爆发的尚未可知，中微子比光子早到的原因可能是中微子“抢跑”，也可能是光子在途中遇到了阻碍。

假设有朝一日，超光速现象得到了公认，它和我们的生活又有何关系？张操说：“从基础理论到实际应用总有一个过程，至少需要二三十年的时间。目前可以预见的是，超光速粒子对量子计算机的研发会有帮助，它能提高计算机的速度和保密性。”

毕竟我们现在对世界的认识还非常有限，我们所知的物质数量只占世界物质总量的5%。需要有更多机会对物理学问题作深入探讨。

“时光倒流”无法实现

对很多“穿越迷”“时光机粉丝”而言，从超光速会联想到时间倒流，是否可美梦成真？张操指出，这其实是人们对超光速现象的一大误解。物理学中存在多种对时间的定义，既有相对时间又有绝对时间。“时间的定义不应局限于一种特定的物质运动，例如光的运动。世界上即使没有光线，也照样有时间。”

真实的时间和相对论时间是两回事。出现超光速时，仅仅说明狭义相对论定义的相对时间不再有效，可并不会破坏因果律和真实时间。