量子計算發展精選(九篇)

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第1篇：量子計算發展范文

關鍵詞:量子力學 量子計算機

中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A文章編號:1007-3973 (2010) 02-106-01

1量子力學對計算機技術發展的影響

自1646年第一臺電子計算機問世以來,其芯片發展速度日益加快。按照芯片的摩爾定律 ,其集成度在不久的將來有望達到原子分子量級。在享受計算機飛速發展帶來的種種便利的同時,我們也不得不面臨一個瓶頸問題,即根據量子力學理論,在芯片發展到微觀集成的時候,量子效應會影響甚至完全破壞芯片功能。因此,量子力學對計算機技術發展具有決定性作用。

1.1量子力學簡介

量子力學是近代自然科學的最重要的成就之一. 在量子力學的世界里,一個量子微觀體系的狀態是由一個波函數來描述的,而非由粒子的位置和動量描述,這就是它與經典力學最根本的區別。

1.2量子力學與量子計算機

量子力學的海森堡測不準原理決定了粒子的位置和動量是不能同時確定的()。當計算機芯片的密度很大時(即很小)將導致很大,電子不再被束縛,產生量子干涉效應,而這種干涉效應會完全破壞芯片的功能。為了克服量子力學對計算機發展的限制,計算機的發展方向必然和量子力學相結合,這樣不僅可以越過量子力學的障礙,而且可以開辟新的方向。

量子計算機就是以量子力學原理直接進行計算的計算機.保羅•貝尼奧夫在1981年第一次提出了制造量子計算機的理論。量子計算機的存儲和讀寫頭都以量子態存在的,這意味著存儲符號可以是0、1以及它們的疊加。

2量子計算機的優點

近年來的種種試驗表明,量子計算機的計算和分析能力都超越了經典計算機。它具有如此優越的性質正在于它的存儲讀取方式量子化。對量子計算機的原理分析可知,以下兩個個特性是令量子計算機優越性的根源所在。

2.1存儲量大、速度高

經典計算機由0或1的二進制數據位存儲數據,而量子計算機可以用自旋或者二能級態構造量子計算機中的數據位,即量子位。不同于經典計算機的在0與1之間必取其一,量子位可以是0 或者1,也可以是0和l的迭加態。

因此,量子計算機的n個量子位可以同時存儲2n個數據,遠高于經典計算機的單個存儲能力; 另一方面量子計算機可以同時進行多個讀取和計算,遠優于經典計算機的單次計算能力。量子計算機的存儲讀取特性使其具有存儲量大、讀取計算速度高的優點。

2.2可以實現量子平行態

由量子力學原理可知,如果體系的波函數不能是構成該體系的粒子的波函數的乘積,則該體系的狀態就處在一個糾纏態,即體系的粒子的狀態是相互糾纏在一起的。而量子糾纏態之間的關聯效應不受任何局域性假設限制,這使兩個處在糾纏態的粒子而言,不管它們離開有多么遙遠,對其中一個粒子進行作用,必然會同時影響到另外一個粒子.正是由于量子糾纏態之間的神奇的關聯效應, 使得量子計算機可以利用糾纏機制,實現量子平行算法,從而可以大大減少操作次數。

3量子計算機發展現狀和未來趨勢

3.1量子計算機實現的技術障礙

到目前為止,世界上還沒有真正意義上的量子計算機,它的實現還有許多技術上的問題。

量子計算機的優越性主要體現在量子迭加態的關聯效應. 然而,環境對迭加態的影響以及迭加態之間的相互作用會使這種關聯效應減弱甚至喪失,即量子力學去相干效應.因此應盡量減少環境對量子態的作用。同時,萬一由于相干效應引入了錯誤信息,必需能及時改正,這需要進一步的研究和實驗。

另一方面,量子態不能復制,使得不能把經典計算機中很完善的糾錯方法直接移植到量子計算機中來.由于量子計算機在計算過程中不能對量子態測量, 因為這種測量會改變量子態, 而且這種改變是不可恢復的,因此在糾錯方面存在很多問題。

3.2量子計算機的現狀

由于上述兩種原因,現在還無法確定未來的量子計算機究竟是什么樣的, 目前科學家門提出了幾種方案.

第一種方案是核磁共振計算機. 其原理是用自旋向上或向下表示量子位的0 和1 兩種狀態,重點在于實現自旋狀態的控制非操作,優點在于盡可能保證了量子態和環境的較好隔離。

第二種方案是離子阱計算機. 其原理是將一系列自旋為1/2 的冷離子被禁錮在線性量子勢阱里, 組成一個相對穩定的絕熱系統,重點在于由激光來實現自旋翻轉的控制非操作其優點在于極度減弱了去相干效應, 而且很容易在任意離子之間實現n 位量子門。

第三種方案是硅基半導體量子計算機. 其原理是在高純度硅中摻雜自旋為1/2的離子實現存儲信息的量子位,重點在于用絕緣物質實現量子態的隔絕,其優點在于可以利用現代高效的半導體技術。

此外還有線性光學方案, 腔量子動力學方案等.

3.3量子計算機的未來

隨著現代科學技術的發展,量子計算機也會逐漸走向現實研制和現實運用。量子計算機不但于未來的計算機產業的發展緊密相關,更重要的是它與國家的保密、電子銀行、軍事和通訊等重要領域密切相關。實現量子計算機是21 世紀科學技術的最重要的目標之一。

參考文獻:

[1]胡連榮. 速度驚人的量子計算機[J].知識就是力量

[2]付剛.“量子計算機”解密[N].中安在線-安徽日報

[3]譚華海.量子計算機研究的最新進展[J].教育部科技發展中心內刊.

第2篇：量子計算發展范文

關鍵詞量子；墨子號；量子通信衛星；量子通信

2016年8月16日凌晨1時40分，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”由我國酒泉衛星發射中心成功發射。全國人們為此歡呼雀躍，各大媒體也爭相報道這一科研壯舉。目前，我國已經成為世界上首個實現太空一地面量子通信的國家，然而對于普通人來說基于量子物理學發展而來的量子通信技術依然是晦澀難懂的深奧科學。那么，我們便基于量子衛星的發射來談一談量子衛星所涉及的基本科學問題。

1量子衛星

1.1量子衛星“墨子號”名稱的由來

在我國古代，墨子先生不僅創立了墨家學說，更是在傳世的《墨經》一書中提出了“光學八條”的理論。在“光學八條”中不僅描述了我國古代人民對光線的認識，也設計出了我國最早的小孔成像實驗，這是我國有關光學研究的基礎。為了紀念墨子先生，我國發射的全球首顆量子科學實驗衛星便被命名為“墨子號”。

1.2“量子”的定義

在1900年，著名的物理學家普朗克為了解釋黑體輻射現象提出了一個假設，即黑體輻射的能量只能取某一基本能量的整數倍。基于這一假設，在之后幾十年的研究中，研究者們陸續發現其他物理量也表現出了不連續的量子化現象，那么這些物理量中所存在的最小的基本單位便可以稱之為量子。量子理論的提出嚴重地沖擊了古典物理學，到20世紀早期，法國物理學家德布羅意便在普朗克

愛因斯坦的光量子論和玻爾的原子論的啟發下建立了量子力學理論。量子力學在現代科學技術中的多個領域中均有應用和突出貢獻，而量子通信技術也是基于量子力學發展而來的，對未來科學技術和文明的進步具有重要意義。

1.3量子通信

量子通信是利用量子態和量子糾纏效應進行信息或密鑰傳輸的新型通信方式。量子通信的主要目的便是保證信息傳輸過程中的無障礙傳送和信息安全。而在量子通信技術研究之前，人們為了保證傳輸信息過程中的安全問題，便選擇對所傳輸的信息進行加密。信息加密便是將我們要傳輸的信息（“明文”）轉化成別人不可識別的亂碼（“密文”）。在20世紀前中期，信息加密技術依然有其優越之處，也是人們普遍使用的方法。但是，電子計算機的出現使基于特定參數所建立的密鑰并不再安全。隨著現代電子計算技術的發展，直至量子計算機的研制成功，計算機的能力急劇加強，那么這種基于基本算法的信息加密技術在量子計算機面前形同虛設。為了保障新時代背景下的信息安全，量子通信技術得到快速發展。量子通信是基于早期的對稱密碼：“一次一密”。一次一密的概念在1917年由Vernam提出，然后于1949年被Shannon證明是無條件安全的。隨著量子理論的發展，在1984年，科學家Bennett和Brassard首次提出了第一個實用性的量子密碼的通信協議，該協議以兩者的名字命名。在其后，美國科學家完成了世界上第一個量子信息傳輸實驗，從此量子通信技術進入了蓬勃發展的時期。在1995年，我國中科院物理所在實驗室內完成了試驗性質的量子信息傳輸實驗。進入21世紀之后，量子通信技術蓬勃發展，先后實現了遠距離信息傳輸和量子密碼傳輸。

量子通信技術在信息傳輸的安全性和傳輸能力上具有極大的優勢。首先，在利用量子通信技術傳輸信息的過程中，由于信息的載體是光量子，而光量子的量子狀態是難以截獲的，因而利用量子通信傳輸的信息是不可能被盜取的。在現有的技術條件下，利用量子通信技術傳輸的信息是無條件安全的。其次，在量子通信過程中，量子態隱形傳輸技術可以實現無障礙通信。所謂的量子m纏態，便是兩個相互糾纏的粒子，當其中一個粒子的狀態發生變化時，另一個粒子的狀態會立即發生相應的變化。這種無視空間距離的和即時的信息傳輸能力是量子通信的巨大優勢。

1.4量子通信衛星

量子通信衛星是量子通信技術中的重要硬件設施。簡單來說，量子通信衛星的作用就是為傳輸的信息分配密鑰。量子通信過程中，負載信息的光量子在傳輸的過程中會逐漸衰減直至消失，因此光量子的傳輸存在著距離的限制。一般而言，當光量子在空氣中傳播100km時，光量子的信號已經難以檢測到了。但是，量子通信衛星在太空中進行光量子傳輸時，光信號在到達地表之前僅僅需要經過10km左右的大氣層，地面基站可以輕松地收到量子通信衛星發射的信號。量子通信衛星先向地面基站發送量子密鑰，經過比對之后建立絕對不可破譯的量子密鑰，繼而擁有相同量子密鑰的兩個地面基站，便可以把已經加密的信息通過傳統的信息傳輸方式（如互聯網、無線電話等）互相傳輸，而且所傳輸的信息也是絕對安全的。量子通信衛星的使用可以實現全球距離的信息傳輸。

2我國量子通信技術的發展

1）我國國家政策和戰略布局高度重視量子通信技術的研究和發展。量子通信技術已被列入國家“十二五”科技發展規劃綱要中，屬于國家重點發展的具有引領新興產業發展潛力的前沿技術。

2）我國的量子通信技術布局較早，發展較快，成果也更為顯著。早在1995年，中科院物理所便在實驗室內完成了我國首個的量子密鑰分發實驗演示。在其后，我國先后成立了中國科學技術大學量子物理與量子信息研究部、中國科學院量子技術與應用研究中心和中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心。這些研究中學的成立將會進一步推進我國量子通信技術領域的技術進步，使我國的量子通信技術研究始終走在全球前列。

“墨子號”衛星的發射僅僅是開始，在未來更多的量子衛星將會發射升空，進一步為我國建立洲際量子通信，乃至全球量子通信網絡。

第3篇：量子計算發展范文

關鍵詞：智能信息處理技術；量子計算智能導論；教學實踐

人類正被數據淹沒，卻饑渴于知識。面臨浩瀚無際而被污染的數據，人們呼喚從數據中來一個去粗取精、去偽存真的技術。而數據挖掘就是從大量數據中識別出有效的、新穎的、潛在有用的，以及最終可理解的知識和模式的高級操作過程，所以數據挖掘也可以說是一個模式識別的過程，因此模式識別領域的許多技術經過一定的改進便可以在數據挖掘中起重要的作用。計算智能(Computational Intelligence-CI)方法是傳統人工智能(Artificial Intelligence，AI)的擴展，它是模式識別技術發展的新階段[1]。

科學家預言：“21世紀，人類將從經典信息時代跨越到量子信息時代”。創立了一個世紀的量子力學隨著20世紀90年代與信息科學交叉融合誕生的量子信息學，已成為量子信息時代來臨的重要標志[2]。量子計算智能導論作為信息科學、計算機科學、智能信息處理、人工智能等相關專業的研究生專業課程，已經在越來越多的高等學校開設。

由于量子計算智能是一門跨越包括物理學、數學、計算機科學、電子機械、通訊、生理學、進化理論和心理學等學科在內的深奧科學，因此量子計算智能導論的教學內容和側重點的安排目前仍處在探索階段，尤其作為研究生課程如何使得學生在掌握深奧理論的基礎上結合實際應用，將理論轉化為技術與工具，從而提高動手能力，這是每個研究生專業課任課老師的核心探索所在，因此就要求老師在授業解惑的同時關注前沿，以該學科的前沿領域為教學指引，進而更好的培養研究生主動探索知識的能力。

1教材選擇

一本好的教材為教學起到了畫龍點睛的作用，因此教材的選擇即是老師對教學內容，教學目標和教學方法的選擇。我們選擇教材，期望該教材由淺入深、深入淺出、可讀性好，具有系統性、交叉性、前沿性等特點。由于量子計算智能導論為全校研究生的專業課程，而量子計算智能是一門多學科交叉的綜合型學科，因此我們要考慮到來自學校不同專業背景，以及在物理，數學，工程優化和進化理論基礎有限的兩難困境，所以首先選擇了一本關于量子計算的英文原版書作為教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，該書全面介紹了量子計算與量子信息學領域的主要思想與技術。到目前為止，該領域的高速進展與學科交叉的特性使得初學者感到困惑而不易對其主要技術與結論有綜合性的認識，而該書特色在于對量子機制和計算機科學給予了指導性介紹，使得那些沒有物理學或計算機科學背景的學生對此也易于接受，為學生提供了詳實的關于量子計算的物理原理和基本概念；另外考慮到這門課程面向研究生，無論將來他們是直接就業還是繼續深造，都要注重實踐動手能力的培養，要能夠將自己所學的書本知識轉化為技術和工具，去解決實際的工程和科研問題，因此我們還選擇了另外一門書，由李士勇教授所著的《量子計算與量子優化算法》[4]，哈爾濱工業大學出版社于2009年出版，該書著重講解了量子優化算法，為實際工程應用提供了新的思路，并啟發大家在量子計算機沒有走出實驗室的今天，如何利用現有的數字式計算機構造具有量子特性的快速算法。當然考慮到全校研究生的專業知識背景不同，我們也推薦了中南大學蔡自興教授等編著，2004年由清華大學出版社出版的《人工智能及其應用：研究生用書(第三版)》[5]，該書是蔡自興為主講教授的國家精品課程人工智能的配套教材，該本書中系統全面的講解了高級知識推理、分布式人工智能與艾真體、計算智能、進化計算、群智能優化、自然計算、免疫計算以及知識發現和數據挖掘等近年的熱點智能方法，從而輔助學生了解人工智能，以及人工智能如何發展到計算智能，使得學生全面認識學科的發展和傳承性，為今后學習量子計算智能打下堅實的理論基礎。

2教學內容

本課程從量子計算的基本概念和原理出發，重點講解量子計算基礎和基本的量子算法；并從量子優化算法拓展開來。該門課程我們安排了46學時，具體安排如下：第1章，量子力學基礎(2學時)；第2章，量子計算基礎(4學時)；第3章，基本量子算法(4學時)；第4章，Grover量子搜索算法的改進(4學時)；第5章，量子遺傳算法(8學時)；第6章，量子群智能優化算法(8學時)；第7章，量子神經網絡模型與算法(8學時)；第8章，量子遺傳算法在模糊神經控制中的應用(8學時)。

3教學方法

3.1理論與實踐相結合的教學方法

量子計算智能導論是一門多學科交叉的綜合型學科。選課的同學來自全校，各個的專業背景不同，但是大家的共同需求是一樣的，就是從課程中掌握一種用于解決實際問題的工程技術，但是工程技術的掌握也需要理論的支撐，因此我們在教學實踐中總結出了一套方法，具體做法是將教學內容劃分為：理論型和實踐型。

理論型教學指的是發展完善的量子計算基本原理和方法。其內容包括：量子位、量子線路、量子Fourier 變換、量子搜索算法和量子計算機的物理實現等。而其中量子位、量子線路以及量子算法都是以量子相對論為基礎的，這也是量子計算的本質原理，而較之我們熟悉的數字式計算機和計算方式有著本質的區別。我們在教學中由淺入深，通過PPT授課，采取理論與實例相結合的講授方式。下面給出了一個我們在教學中的實例：將量子計算問題形象化。具體內容如下。

讓我們想象一下下面這個問題。我們要找一條穿過復雜迷宮的路。每次我們沿著一條路走，很快就會碰到新的岔路。即使知道出去的路，還是容易迷路。換句話說，有一個著名的走迷宮算法就是右手法則――順著右手邊的墻走，直到出去(包括繞過絕路)。這條路也許并不很短，但是至少您不會反復走相同的過道。以計算機術語表述，這條規則也可以稱作遞歸樹下行。現在讓我們想象另外一種解決方案。站在迷宮入口，釋放足夠數量的著色氣體，以同時充滿迷宮的每條過道。讓一位合作者站在出口處。當她看到一縷著色氣體出來時，就向那些氣體粒子詢問它們走過的路徑。她詢問的第一個粒子走過的路徑最有可能是穿過迷宮的所有可能路徑中最短的一條。當然，氣體顆粒絕不會給我們講述它們的旅行。但是 量子算法以一種同我們的方案非常類似的方式運作。即，量子算法先把整個問題空間填滿，然后只需費心去問問正確的解決方案(把所有的絕路排除在答案空間以外)。這樣以來，一個枯燥晦澀的量子算法就被很形象的解釋，因此增強了學生的記憶也加深了理解，從而提高了學生的學習興趣。

實踐型教學指的是正在發展中的量子計算智能方法的熱點問題。其內容包括：量子遺傳算法，混沌量子免疫算法，量子蟻群算法，量子粒子群算法，量子神經網絡模型與算法，和這些算法在實際工程優化中的應用。這部分內容屬于本學科的前沿，但也是熱點問題，因此這部分我們在教學中忽略理論推導，重點強調實際操作，在PPT課件中增加仿真實例的講解；并在課下布置相應的上機操作習題，配合上機實踐課程，鍛煉學生的動手能力，同時也引導學生去關注這些前沿，從而培養他們的科研素養。

為了體現該門課的教學特點，我們在考核方式上，采取考試與報告相結合的方式，其中理論部分我們采取閉卷考試，占總考評分數的40%；實踐部分采取上機技術報告考核，內容為上機實踐課程布置的大作業，給出詳實的算法流程圖和仿真結果與分析，占總考評分數的40%；出勤率占總考評分數的20%。

3.2科研素養的培養與實踐能力的提高

科研素養的最核心部分，就是一個人對待科研情感態度和價值觀，科研素養的培養不僅使學生獲得知識和技能，更重要的是使其獲得科學思想、科學精神和科學方法的熏陶和培養。正如溫總理說的那樣：“教是為了不教，學是為了會學”，當學生將課本內容遺忘后，遺留下來的東西即是他們所具備的科研素養。因此，在教學中，我們的宗旨也是提高學生的科研素養，量子計算智能導論是一門理論和實踐緊密結合的學科，該學科的發展日新月異，在信息處理領域的關注度也越來越高。在教學實踐中，我們采用了上機實踐和技術報告相結合的教學方式。掌握各種量子計算智能方法的原理和流程是這門課程教學的首要任務，因此學生結合各自研究方向實現量子智能算法在實際科研任務中的優化問題求解。在上機實踐中，學生不僅要掌握該智能算法的流程而且重點關注學生對

自己科研任務的建模，學會系統分析問題，建立合理的數學模型，并給出理論分析。上機實踐驗收中，我們不但考察其結果展示，更增加了上機實踐的技術報告，用來分析模型建立的合理性，從而培養學生對待科研問題的分析素養和建模素養。在技術報告中，我們要求學生給出幾種可供參考的建模模型，并分析各自的優勢，和選擇這一解決方案的依據。由于量子計算智能導論是面向研究生開設的課程，在教學中，我們更佳關注其分析問題的能力，和解決問題的合理性的思考能力，從而培養學生的科研素養。

4結語

把教學當做一門藝術，是我們作為高校老師畢生追求的目標，如何做到重點講透，難點講通，要點講清，這也是我們多年教學中一直關注的關鍵點。我們在教學中反對“灌輸式”，強調“啟發式”，以實際應用先導教學是非常可取的，也收到了良好的效果。量子計算智能導論是一門綜合型交叉學科，且面向研究生開設，因此在教學實踐中，我們十分重視學生科研素養的培養。通過上機實踐和技術報告的形式引導學生積極動手，積極思考。希望這些教學中的點滴供同行們交流探討。

參考文獻：

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[3]Michael A. Nielsen ,Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information [M]. 北京:高等教育出版社,2003.

[4] 李士勇,李盼池. 量子計算與量子優化算法[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2009.

[5] 蔡自興,徐光v. 人工智能及其應用:研究生用書[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2004.

Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence

LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng

(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)

第4篇：量子計算發展范文

【關鏈詞】計算機發展趨勢 新型計算機

一、 前言

計算機的發展將趨向超高速、超小型、并行處理和智能化。自從1944年世界上第一臺電子計算機誕生以來，計算機技術迅猛發展，傳統計算機的性能受到挑戰，開始從基本原理上尋找計算機發展的突破口，新型計算機的研發應運而生。未來量子、光子和分子計算機將具有感知、思考、判斷、學習以及一定的自然語言能力，使計算機進人人工智能時代。這種新型計算機將推動新一輪計算技術革命，對人類社會的發展產生深遠的影響。

二、智能化的超級計算機

超高速計算機采用平行處理技術改進計算機結構，使計算機系統同時執行多條指令或同時對多個數據進行處理，進一步提高計算機運行速度。超級計算機通常是由數百數千甚至更多的處理器(機)組成，能完成普通計算機和服務器不能計算的大型復雜任務。從超級計算機獲得數據分析和模擬成果，能推動各個領域高精尖項目的研究與開發，為我們的日常生活帶來各種各樣的好處。最大的超級計算機接近于復制人類大腦的能力，具備更多的智能成份.方便人們的生活、學習和工作。世界上最受歡迎的動畫片、很多耗巨資拍攝的電影中，使用的特技效果都是在超級計算機上完成的。日本、美國、以色列、中國和印度首先成為世界上擁有每秒運算1萬億次的超級計算機的國家，超級計算機已在科技界內引起開發與創新狂潮。

三、新型高性能計算機問世

硅芯片技術高速發展的同時，也意味看硅技術越來越接近其物理極限。為此，世界各國的研究人員正在加緊研究開發新型計算機，計算機的體系結構與技術都將產生一次量與質的飛躍。新型的量子計算機、光子計算機、分子計算機、納米計算機等，將會在二十一世紀走進我們的生活，遍布各個領域。

1.量子計算機

量子計算機的概念源于對可逆計算機的研究，量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。量子計算機是基于量子效應基礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態.使信息沿著聚合物移動.從而進行運算。量子計算機中的數據用量子位存儲。由于量子疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此，一個量子位可以存儲2個數據，同樣數量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠實行量子并行計算，其運算速度可能比目前計算機的Pentium DI晶片快10億倍。除具有高速并行處理數據的能力外，量子計算機還將對現有的保密體系、國家安全意識產生重大的沖擊。

無論是量子并行計算還是量子模擬計算，本質上都是利用了量子相干性。世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。目前已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。量子編碼采用糾錯、避錯和防錯等。量子計算機使計算的概念煥然一新。

2.光子計算機

光子計算機是利用光子取代電子進行數據運算、傳翰和存儲。光子計算機即全光數字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數據，可以對復雜度高、計算量大的任務實現快速地并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎上呈指數上升。

3.分子計算機

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具備能在生化環境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮無法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自動機模型、仿生算法、分子化學反應算法等幾種類型。分子芯片體積可比現在的芯片大大減小，而效率大大提高，分子計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。美國已研制出分子計算機分子電路的基礎元器件，可在光照幾萬分之一秒的時間內產生感應電流。以色列科學家已經研制出一種由DNA分子和酶分子構成的微型分子計算機。預計20年后，分子計算機將進人實用階段。

4.納米計算機

納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質地堅固，有著極強的導電性，能代替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量單位，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域，最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產品。現在納米技術正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。美國正在研制一種連接納米管的方法，用這種方法連接的納米管可用作芯片元件，發揮電子開關、放大和晶體管的功能。專家預測，10年后納米技術將會走出實驗室，成為科技應用的一部分。納米計算機體積小、造價低、存量大、性能好，將逐漸取代芯片計算機，推動計算機行業的快速發展。

我們相信，新型計算機與相關技術的研發和應用，是二十一世紀科技領域的重大創新，必將推進全球經濟社會高速發展，實現人類發展史上的重大突破。科學在發展，人類在進步，歷史上的新生事物都要經過一個從無到有的艱難歷程，隨著一代又一代科學家們的不斷努力，未來的計算機一定會是更加方便人們的工作、學習、生活的好伴侶。

參考文獻：

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[3]陳連水，袁鳳輝，鄧放.分子計算機.分子信息學，2005，(3).

[4]官自強.納米科技與計算機技術.現代物理知識，2003，(15).

第5篇：量子計算發展范文

5月3日，這臺計算機的研制方――中國科學院量子信息與量子科技創新研究院在這里宣布，中國科學技術大學潘建偉院士及同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華研究組，構建了這臺基于單光子的量子計算機，這是世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機。

一時間評價紛至沓來：“中國科學家再次站在了創新的前沿”“量子計算將徹底改變人類未來的應用前景”……就連這次成果的焦點人物潘建偉也提到，“量子計算研究就像雨后春筍，到了爆發式發展的關鍵時刻。”那么這臺中國造的量子計算機究竟能有何能耐，又將為我們帶來什么？

計算速度加快2.4萬倍

量子計算機是指利用量子相干疊加原理，理論上具有超快的并行計算和模擬能力的計算機。計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長，可為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案。

曾有人打過一個比方：如果現在傳統計算機的速度是自行車，量子計算機的速度就如同飛機。例如，使用億億次的天河二號超級計算機求解一個億億億變量的方程組，所需時間為100年，而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01秒。

因為計算能力的革命性突破，如同蒸汽機之于工業文明，量子計算機將成為未來科技的引擎。實驗測試表明，該原型機的取樣速度不僅比國際同行類似的實驗加快至少2.4萬倍，同時，通過和經典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計算機和第一臺晶體管計算機運行速度快10倍到100倍。“這是歷史上第一臺超越早期經典計算機的基于單光子的量子模擬機，為最終實現超越經典超級計算能力的量子計算這一國際學術界稱之為‘量子稱霸’的目標奠定了堅實的基礎。”潘建偉指出。

計劃年底實現20個光量子比特的操縱

多粒子m纏的操縱作為量子計算的核心資源，一直是國際角逐的焦點。在光子體系，潘建偉團隊在多光子糾纏領域始終保持著國際領先水平，并于2016年底把紀錄刷新至十光子糾纏。在此基礎上，團隊此次利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機。

“量子計算領域有幾個大家共同努力的指標性節點：第一，展示超越首臺電子計算機的計算能力；第二，展示超越商用CPU的計算能力；第三，展示超越超級計算機的計算能力。我們實現的只是其中的第一步，也是一小步，但同時是重要的一步。”潘建偉說。

曾經有科學家預測，除非量子計算機操控的比特數超過50個，量子計算機才能超過現有的經典計算機。此次，中國科學家的成果為10個超導量子比特，超過了之前由谷歌、美國航天航空局和加州大學圣芭芭拉分校公開報道的9個超導量子比特的紀錄。

但也有分析稱，盡管歐美等國公開報道的成果是9個，但谷歌之前已經放話，要在今年底之前把超導量子計算做到50個比特。因此，這一領域的競爭還遠未結束。更何況即使獲得了量子計算霸權，讓其真正具備解決問題的能力也是路途漫漫。

在潘建偉看來，谷歌、IBM等公司擁有人才優勢。尤其是谷歌，目前仍可以算是量子計算機領域的領頭羊。但這次研究團隊通過高精度脈沖控制和全局糾纏操作實現10比特量子態的成果，使中國在超導體系量子計算機研究領域也進入世界一流水平行列。

根據計劃，潘建偉的研究團隊將在今年底實現大約20個光量子比特的操縱，20個超導量子比特樣品的設計、制備和測試，量子計算機的速度將會成指數增長。也許到時一張閃亮的國家名片又將出現。

量子技術未來將極大改變生活

隨著大數據時代的到來，對計算能力的需求可以用“貪得無厭”來形容。同時，計算能力的強弱也對社會的發展起著至關重要的作用。當人們能把有效的數據結果都通過計算給提取出來，每一個數據才會成為真正的財富。

談到量子計算機未來的應用前景，潘建偉充滿信心：“量子通信主要是用在保密方面，它可以大大提高信息安全水平。除此之外，量子計算可能很快在某些特定計算方面超越目前傳統的超級計算。這些技術在醫學檢測、藥物設計、基因分析、各種導航等方面也將起到巨大的作用，會給人們的生活帶來極大改變。”

第6篇：量子計算發展范文

關鍵詞：電子商務；電子支付；量子通信；量子密碼

電子商務的產生，是由兩個“全球化”――經濟全球化和信息全球化促成的。而電子支付，則構成電子商務的核心，即實現電子商務交易中，買賣雙方之間的資金快速轉移和流動。電子商務的發展，正在以其獨特的經濟方式，展現出巨大的市場、無限的商機和豐厚利潤，形成全球新的經濟市場份額，改變著全球的經濟構架，直接影響和改變著全球經濟的各個方面，給整個世界帶來一場史無前例的深刻變化的革命。那么，電子支付，則是實現電子商務目標的重中之重。

所謂電子支付，是指電子商務交易的當事人，使用信息化手段，通過網絡進行交易支付。使用電子支付能夠有效減少商務成本，加快處理速度，方便全球的客戶，擴展貿易業務，使得消費者可以在任何地方、任何時間、通過互聯網快速獲得各國銀行系統的支付服務，而無需再到當地銀行的傳統營業柜臺辦理繁瑣的交易手續。隨著各國電子商務的快速發展，電子支付成為國際貿易結算的不可缺少手段。

對電子商務而言，其最重要的特征還是商務性。商務的實質，是商品交換，以盈利為經營目的，也就是說，商務活動的最大作用，就是通^商品換取資金的轉移和流動。

在電子商務的運作過程中，貨幣的支付與結算必不可少，資金流是商品交易的目的。電子支付是交易的貨幣從一方主體轉移和流動到另一方主體或經由第三方進行中轉，實現交易的最終也是最關鍵的步驟。既然在電子商務中，電子支付涉及到的是資金流的流動，也就是金錢的運動，故在電子支付這一環節，危機四伏，各種各樣的詐騙問題層出不窮，也就是電子支付系統運行的必然結果。可以看到，絕大多數的網絡安全問題，特別是涉及到資金被盜、被轉移的網絡安全問題，都是由電子支付系統引發或者導致產生的。

但電子商務畢竟又不同于傳統的商務。電子商務有別于其他傳統商務的關鍵就是其電子化，即使用電子化手段，傳遞貿易信息，使支付更方便、更快捷、更高效和更經濟，所以，電子商務才能夠得以在短短時間內，在全世界廣大范圍快速發展，使貿易市場突破國界與疆域，構筑全球的營銷網，這就是電子支付成為電子商務發展重中之重的根本原因所在。沒有電子支付，電子商務就只是一種電子商情，電子合同；同時，離開電子商務，電子支付也只是單調的金融支付手段。電子商務與電子支付是相伴相生，相輔相成，缺一不可的。

電子支付是伴隨電子商務電子化、網絡化形成的，雖然不同于傳統的商務支付，但卻是從傳統的支付方式發展而來的。電子支付方式與傳統支付方式最關鍵的差別就是它們的運行環境不同。傳統的支付方式是運行在較為封閉的系統之中，而電子支付目前卻是運行在一個開放的系統平臺之上，以公共網絡作為通信媒介，通過數字技術來完成貿易信息交換和交易資金流動。因此，電子支付系統不僅要面臨著傳統支付方式所具有的安全問題，還要面臨著其系統本身特有的風險，而這種特有的風險，因為現在網絡和計算機系統的開放性，是現在所使用的電子支付系統根本無法規避的。所以，隨著我國電子商務發展進入快車道，作為電子商務的重中之重，電子支付，當前也暴露出越來越多亟待解決的網絡安全問題。

解析花樣不斷翻新、層出不窮的電商詐騙、網上銀行被盜、銀行卡被刷事件，利用電子支付系統所使用的互聯網、計算機系統的缺陷、漏洞，來進行新的金錢犯罪。電商網絡詐騙，也同樣使用了快捷、方便的電子手段，以更快更隱蔽的方式。

如何使電子支付更安全，怎樣才能保障我國的電子商務快速健康發展下去？筆者認為要依靠更加先進的科學技術即量子通信。

量子衛星的成功發射和在軌運行，將有助于我國在量子通信技術實用化整體水平上保持和擴大國際領先地位，實現國家信息安全和信息技術水平跨越式提升，有望推動我國科學家在量子科學前沿領域取得重大突破。屆時網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號、泄密了。量子通信的安全性是基于量子物理基本原理，可從根本上、永久性解決信息安全問題。我國力爭率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡，在此基礎上構建信息充分安全的“量子互聯網”，形成完整的量子通信產業鏈。

量子通信是近20發展起來的新型交叉學科，是國際量子物理和信息科學的研究熱點。量子通信主要是利用量子特性（不可克隆，疊加態，糾纏態，不可準確完整觀測），來實現量子秘鑰分發和通信安全。

為了滿足電子商務活動對機密性、完整性、身份確認陛和不可抵賴性，必須對其活動進行安全控制，通常電子商務的安全控制是借助密碼技術來實現的。即互聯網世界的商務通信加密和傳輸安全，依賴于復雜的加密算法。自20世紀初起，研究人員就開始致力于編碼加密方法以及信息的安全傳輸方式的研究。但是這當中卻有兩個關鍵的缺陷：其一是，當有一臺擁有足夠計算能力的設備時，保密程序將會被破解。量子計算機就是現代密碼技術的克星，在量子計算機面前，再復雜的加密算法，頃刻之間就被完全破譯；其二則是，當數據傳輸信道被“竊聽”，就會造成信息的丟失被盜。所以，傳統通信，即便是再高級的保密通信，只要通過當前的電話線、無線電、光纖等通信設施，都會面臨被破譯和竊聽的可能。所以，在計算能力兇猛的量子計算機面前，傳統傳輸的密件，就像在裸奔一樣。而現在電子商務所使用的電子支付系統，是借助于開放的互聯網系統，借助于信息共享的計算機系統，使用密碼技術來實現電子商務的貿易信息傳遞和支付，之所以出現形形的安全問題，直言不諱地說，就是現在電子商務系統所憑借的網絡平臺、計算機系統和密碼技術，由于其本身存在的缺陷、漏洞、公開性、遠程登錄等，無法承載高度機密的電子商務信息傳輸和大量高額錢幣的流動和轉移。也就是說，現在的電子支付系統，無法保證電子商務運行不出安全問題！

量子通信的關鍵要素是量子密鑰，即以具有量子態的物質作為密碼，信息被截獲或被測量時，其自身形狀立刻改變，所以，截獲者只能得到無效信息。與現階段成熟的通信技術相比，量子通信的工作機制，一次一密，完全可以實現，由此可見，量子通信極其安全，任何微小的干擾都可以被發現，雙方共享的密鑰被編碼進極化的光子序列中，任何竊聽活動都會留下其痕跡。

我國這次成功發射的量子科學實驗衛星“墨子”，質量640Kg，傾角97.37，在軌設計壽命2年，具備2套獨立的有效載荷指向機、4個有效載荷，即量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏原、量子實驗控制與處理機。量子衛星在軌期間，執行四大任務，即：星地高速量子密鑰分發實驗，廣域量子通信網絡實驗，星地量子糾纏分發實驗和地星量子隱形傳態實驗。

量子通信網最核心的競爭力，就是信息傳遞過程中的絕對安全，是迄今為止被驗證過的唯一可提供“信息理論安全”級別的“無條件安全”的通信方式，同時還有著通信容量大、傳輸速率快、抗干擾性強等優點，可實現抵御任何竊聽的密鑰分發，進而保證其加密的內容不可破譯。而量子密碼，被證明是永遠無法破解的密碼。

量子密碼之所以能夠成為斬斷伸向電子支付的罪惡魔掌，正是由于量子通信網絡，嚴格遵循了海森堡通用原則中不允許“第三方”從通訊信道中獲取信息數據，甚至取得密碼等保密信息這一固守原則。量子通信網絡，才是能夠承載起電子商務發展所需要的通信網絡，是實現全世界信息化和數字化所需要的通信網絡。

第7篇：量子計算發展范文

量子糾纏態的性質刻畫特別是它的大小測量是一個有意義的課題。研究表明量子糾纏態的大小一般可以由純態的馮諾伊曼熵來衡量，對于一個兩量子比特系統，馮諾伊曼熵大的態可以通過局域量子操作及經典通訊變換為另一個馮諾伊曼熵小的態。但是對高維系統，卻經常存在兩個量子糾纏態并不能互相轉化的情況，甚至存在更復雜比如所謂糾纏催化的情況：即在糾纏態轉換過程中有輔助的糾纏態起到類似化學催化劑的現象。在刻畫這些糾纏態性質方面，大家最近發現馮諾伊曼熵的推廣即任伊熵是一個好的量子糾纏大小的測度，可以準確的刻畫糾纏轉化行為。同時隨著量子信息科學的發展，人們也希望能利用量子信息科學里的一些技術和方法來研究比如凝聚態系統的一些量子行為，例如對量子相變的刻畫。反過來也希望凝聚態物理對物質量子相的性質研究能對量子信息處理和量子計算是否可以在這些系統實現給出提示。

最近，中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）理論室范桁研究員、博士生崔健與新加坡國立大學等合作在不同量子相的不同量子計算能力方面的研究取得重要進展（Nature Commun.3，812（2012））。他們通過對模型基態任伊熵的偏導正負性的判斷，發現其行為可以準確區分凝聚態模型的不同量子相，而且不同的量子相確實在量子計算的能力方面是不同的。

量子計算的實現在方法上大致可以被分為兩種，量子邏輯門方法和絕熱量子計算方法。研究表明這兩種方法在計算能力和計算復雜度方面是等價的。他們選取了一種可以用絕熱量子計算實現的量子算法，通過對一維橫場伊辛模型和XY模型基態糾纏任伊熵的分析發現，在絕熱量子計算的實現過程中，在一些量子相里，絕熱量子計算需要整體相干操作，而在另一些量子相里，絕熱量子計算可以通過較簡單的局域操作輔助以經典通訊。而對比如量子搜索的研究表明，局域操作在所謂的量子加速方面并不起作用。從而表明不同的量子相具有不同的量子計算能力。

凝聚態模型基態的任伊熵研究對量子相變的刻畫及在量子計算中的作用是一個新的方法，不同量子相有不同的量子計算能力這個結論對具體物理系統的選取有指導意義。相關工作發表在近期Nature Commun.上（Nature Commun.3.812（2012））。

第8篇：量子計算發展范文

第二，主辦方舉辦該研討會有幾個目的，首先科大計算機系與網安學院都是最近幾年才講目光轉向量子計算領域，屬于起步階段，以學習交流的姿態來和國內一流專家學習，可以快速切入該領域。其次，每年舉辦這樣的研討會，可以逐步擴大主辦方在該領域的影響，提升其在量子計算領域的地位。再次，面向學生和老師，聚焦量子計算，促進并激發計算機系和網安學院老師和學生對該領域的研究興趣。

第三，量子計算是未來密碼分析中的一塊重要部分，也是科大計算機系和網安學院關注的重點。從數學和計算機等角度進行切入也非常重要。本次邀請的專家中除了科大本土做實驗物理的外，其他專家主要都是數學和量子信息領域的，尤其是數學背景的專家居多。

第四，后量子密碼是國內外非常關注領域，包括抗量子密碼的設計和分析，都是比較新的領域，各國基本處于同一起跑線，我們在這塊大有可為。

第五，數學領域切入量子計算還主要偏算法設計，這塊很難。有兩三個專家，比如騰訊張勝譽，先后在復旦大學，清華，普林斯頓大學讀本碩博數學與計算機專業，師從應明生與姚期智等一流大師，06年左右進入量子算法設計領域，他講這塊兒還是很難的，很難做出shor之類的工作的，很多杰出的人才做量子算法十多年基本都銷聲匿跡。科大數學的歐陽毅教授，介紹了量子隨機游走算法在一些數學問題中的應用。郁昱介紹了他給nist提交的基于編碼的抗量子密碼算法，計算所孫曉明講了他們在平衡函數中的工作，就是duestch joza算法的變種，不光是平衡性，而是具體的漢明重量判定，例如，判定漢明重量為k或l，量子算法的復雜度。

第六，計算機領域切入量子計算還比較模糊，主辦方試圖和專家們討論這個話題，但是答案還比較模糊，需要進行探索。目前主要還是從計算機領域內的一些問題或者數學算法入手，進行算法方面的工作。

第七，簡單討論了國際上比較熱的量子新聞，比如因特爾，微軟之類的公司在量子比特與量子系統模擬工作，或者可在物理上實現量子比特規模之類的工作，都是新聞目的大于學術目的，這類新聞可以使相應團體提升在公眾的影響力。

第9篇：量子計算發展范文

2012年諾貝爾物理學獎結果正式揭曉。10月9日，瑞典皇家科學院宣布，將2012年諾貝爾物理學獎分別授予法國物理學家塞爾日·阿羅什和美國物理學家戴維·瓦恩蘭，以表彰他們在量子物理學方面的卓越研究。

這兩位物理學家用突破性的實驗方法，使單個粒子動態系統可被測量和操作。他們獨立發明并優化了測量與操作單個粒子的實驗方法，而實驗中還能保持單個粒子的量子物理性質，這一物理學研究的突破在之前是不可想象的。

通過巧妙的實驗方法，阿羅什和瓦恩蘭的研究團隊都成功地測量和控制了非常脆弱的量子態，這些新的實驗方法使他們能夠檢測、控制和計算粒子。

單個粒子極難俘獲

在基本粒子所處微觀層面上，單個粒子一方面難以與周圍環境分離，另一方面是一旦與周圍環境相互作用，隨即失去量子特性；另外，如果兩個粒子相互作用，即使兩者分離，互動作用會繼續存在。瑞典皇家科學院也認為，單個粒子很難從周圍環境中隔離觀測，一旦它們與外界發生交互，通常會失去神秘的量子性質，從而無法觀測到量子物理學中很多奇特現象。

相當長一段時期內，量子物理學理論所預言的諸多神奇現象，難以在實驗室環境下直接“實地”觀測和驗證，只存在于研究人員的“思維實驗”中。

評委會認定，兩位諾貝爾獲獎者“開啟量子物理學實驗新時代的大門，顯示不必損毀量子粒子個體，就可以直接觀測它們”。

兩位獲獎者的實驗方法有很多相似之處，瓦恩蘭困住帶電原子或離子，通過光或光子來控制和測量它們；而阿羅什卻讓原子通過一個陷阱，從而控制和測量被困光子和光的粒子。

微觀與宏觀世界有何不同

物理世界分成宏觀和微觀兩個層面，宏觀是人眼能見到，能夠操縱的現實世界，而微觀層面則由極小無比的量子構成，在微觀世界中的量子，有著宏觀世界無法想象的特性。

對此，物理學界有一個很著名的說法：“薛定諤的貓”，是關于量子理論的一個理想實驗的體論。其中，貓相當于微觀世界里的量子，可以同時存在于兩個不同的狀態中，如“死”與“活”，只有進入宏觀世界時，這種狀態才會被打破。

在量子世界中，量子可以同時處于A地和B地，但在宏觀世界中，一個人無法同時存在于左邊的屋子和右邊的屋子里。

目前，獲獎的物理學家就在挑戰這種極限，試圖在微觀和宏觀之間掛鉤，物理學家們的想法是，把微觀的系統盡可能做大，先控制一個離子的疊加狀態，然后控制幾個，再幾十個，希望有朝一日，能夠足夠大到進入宏觀層面。

如何在微觀世界“捕粒子”

法國與美國的這兩位科學家一同得獎，是因為他們有一個共同性，即能夠操縱微觀世界里的單個量子。戴維·瓦恩蘭所做的工作，是用激光冷卻帶電的離子，令其處于溫度極低的狀態，能量也降到最低，這樣，原先能量和狀態極其不穩定的離子就被“囚禁”了，然后就可以用激光操縱這些單個離子的內部狀態。

戴維·瓦恩蘭做的系統稱為“離子井”，就好像把離子陷在井里一樣，目前他在這項研究取得的成果，處于世界最高水平。

而獲獎的法國科學家塞爾日·阿羅什則采用了另一種方式，即微波為主，激光為輔的方式來操縱單個原子的量子狀態，其系統被稱為“微波槍”。

阿羅什與瓦恩蘭的研究成果能夠檢測、控制和計算粒子。以前，粒子被測量和操作只有理論上能夠辦到。畢竟單個粒子很難從周圍環境中隔離觀測，一旦它們與外界發生交互，通常會失去神秘的量子性質，使得量子物理學中很多奇特現象無法觀測到。

兩位獲獎者通過實驗，能夠直接觀察單個粒子卻不對其產生破壞，開辟了量子物理學實驗領域的新時代。

量子光學研究向應用發展

量子光學領域自上世紀80年代之后開始迅速發展。塞爾日·阿羅什和戴維·瓦恩蘭兩位獲獎者在這一領域均研究多年，兩位獲獎者首次讓這個領域的研究向應用層面發展，讓新一代的超級量子計算機的誕生有了初步的可能。

科學界認為，下一代計算機將是建立在量子層面的，它將比傳統的計算機數據容量更大，數據處理速度更快。未來的量子計算機，將徹底改變我們的日常生活，實現對當今的經典計算機“史無前例的超越”。

這些研究也在極端精準的光子鐘領域有著重大貢獻。光子鐘是世界上最精準的鐘，比目前的最精準的銫原子鐘還要精確好幾百倍。這種精密測量技術將對未來的“時間”概念提出新的標準。

這些研究成果還將在航空航天、GPS導航和軍事國防等領域產生深遠影響。現今，我國的量子光學在某些方面處于世界領先水平，如實現了量子層面較遠距離的“瞬間轉移”，但采用的技術總體上還較為簡單，不過有些大學已經開始引入“離子井”這樣復雜高尖端的系統。（摘編自《新京報》）

檔案：

塞爾日·阿羅什是法國人，現居巴黎，1944年9月11日出生于摩洛哥，1971年他從法國第六大學獲得博士學位，現為法蘭西學院教授兼量子物理學會主席，同時他也是法國、歐洲和美國物理學會會員。阿羅什的獲獎，使法國獲得諾貝爾獎的科學家達到了55人。阿羅什主要研究領域是量子光學和量子信息科學。

戴維·瓦恩蘭是美國物理學家，1944年出生于美國密爾沃基。1970年，他從哈佛大學獲得博士學位。現供職于美國國家標準與技術研究院和科羅拉多大學波爾得分校。瓦恩蘭現為美國國家標準與技術研究院離子儲存組組長。