量子計算的定義精選(九篇)

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第1篇：量子計算的定義范文

Mirco A.Mannucci The University of Queensland,Australia

Quantum Computing for

Computer Scientists

2008, 384pp.

Hardcover

ISBN 9780521879965

N.S.揚諾夫斯基等著

量子計算是計算機科學、數學和物理學的交叉學科。在跨學科研究領域中,量子計算開創了量子力學的許多出人意料的新方向,并拓展了人類的計算能力。本書直接引領讀者進入量子計算領域的前沿,給出了量子計算中最新研究成果。該書從必要的預備知識出發,然后從計算機科學的角度來介紹量子計算,包括計算機體系結構、編程語言、理論計算機科學、密碼學、信息論和硬件。

全書由11章組成。1.復數,給出了復數的基本概念、復數代數和復數幾何;2.復向量空間,以最基本的例子Cn空間引入,介紹了復向量空間的定義、性質和例子,給出了向量空間的基和維數、內積和希爾伯特空間、特征值和特征向量、厄米特矩陣和酉矩陣、張量積的向量空間;3.從古典到量子的飛躍,主要內容有古典的確定性系統、概率性系統、量子系統、集成系統;4.基本量子理論,主要有量子態、可觀測性、度量和集成量子系統;5.結構框架,主要包括比特和量子比特、古典門、可逆門和量子門;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.程序設計,包括量子世界的程序設計、量子匯編程序設計、面向高級量子程序設計和先于量子計算機的量子計算;8.理論計算科學,包括確定和非確定計算、概率性計算和量子計算;9.密碼學,包括古典密碼學、量子密鑰交換的三個協議(BB84協議、B92協議和EPR協議)、量子電子傳輸;10.信息論,主要內容有古典信息和Shannon熵值、量子信息和馮•諾依曼熵值、古典和量子數據壓縮、錯誤更新碼;11.硬件,主要包括量子硬件的目標和挑戰、量子計算機的實現、離子捕集器、線性光學、NMR與超導體和量子器件的未來。最后給出了5個附錄,附錄A量子計算的歷史,介紹了量子計算領域中的重要文獻;附錄B習題解答;附錄C 使用MATLAB進行量子計算實驗;附錄D 了解量子最新進展的途徑:量子計算的網站和文獻;附錄E選題報告。

本書適合計算機科學的本科學生和相關研究人員,也適合各級科研人員自學。

陳濤,碩士

(中國傳媒大學理學院)

Chen Tao,Master

第2篇：量子計算的定義范文

白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈、高壓汞燈等傳統光源，應用于農業和生物領域，存在低生物光效、高能耗和高運行成本的不足，以人工光植物工廠為例，光源能耗費用約占系統運行成本的40%～60%。相對于傳統照明，LED光源能形成與植物光合作用及其形態建成基本吻合的光譜吸收峰值，具有效率高、耗能小、無汞污染、精準波長、系統智能可控等優點，系統節能達50%以上，在溫室補光、植物組培、植物工廠以及遺傳育種等眾多領域具有廣闊的應用前景。

本文梳理了植物生長用LED光照的標準進展，并探討植物生長用LED照明標準體系框架。國家半導體照明工程研發及產業聯盟（CSA）自2012年起開始植物生長用LED光照標準化工作，2013年第1項團體標準T/CSA021-2013《植物生長用LED平板燈 性能要求》；之后，推動制定國家標準GB/T 32655《植物生長用LED光照術語和定義》、團體標準T/CSA 032-2016《植物光照用LED燈具通用技術規范》等。

團體標準T/CSA 021-2013《植物生長用LED平板燈性能要求》

植物生長用LED照明產品形式眾多，如平板燈、雙端燈、柔性燈帶等，并將隨著技術的發展而逐步變化。在2013年前后，LED平板燈主要應用在組培育苗。該標準規定了植物生長用LED平板燈的術語和定義、分類與命名、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。標準內容上顯示出植物生長用LED光源的基本衡量指標，與生活照明用光的參數差異較大。

該標準定義了植物生長用LED平板燈的主輻射波長，是指輻射波長范圍為600～700 nm的紅-橙輻射波段和400～500 nm的藍-紫輻射波段，以此為基礎定義藍-紫輻射照度、紅-橙輻射照度，進而定義了紅藍輻射照度比；該標準基于物理量定義了總輻射通量（單位：W）、總輻射照度（單位：W/m2），以支撐植物生長LED光照領域的生產、檢測、驗收等工作。標準定義了光合光子通量密度[單位：μmol/（m2?s）]，指是植物進行光合作用時單位時間內單位面積上接收到的燈發射的一定波長范圍內的光子數目，但因為植物進行光合作用接收到的光子數目不好計量，其技術要求并未體現在該標準中。

該標準提出了植物生長用LED平板燈應該符合的GB7000基本安全要求，控制裝置符合GB19510.14、GB/T 24825要求，電磁兼容性能要求；在電氣特性方面，規定了功率、功率因數要求；在輻射性能方面，規定了初始輻射通量/輻射效率、輻射強度分布、射照度和紅藍輻射照度比、輻射照度的均勻性；在輻射光譜特性、壽命特性等方面也作出了要求。

團體標準T/CSA 032-2016《植物光照用LED燈具通用技術規范》

該項標準重點關注LED燈具產品通用的技術性能及其評價指標。由于應用于植物光照產業的燈具產品種類繁多，規格型號各有不同，性能質量良莠不齊，亟需建立相對統一的性能指標的判別和評價標準。由于這一產業屬于新興產業，盡早推出相關標準，便于引導產業技術發展及產品定位，但因為有些技術性能的評價不夠成熟，有些參數（如光子通量效能、光源的光譜分布與植物光譜的吻合程度分等）的要求有待進一步完善。

該標準根據應用環境的要求，補充了根據植物光合循環模式分類的C3植物、C4植物、CAM植物等術語。按照燈具用途、植物光合作用方式、控制方式對植物光照用LED燈具進行了分類。對植物生長用LED燈具的安全性能、結構外觀、電學性能（功率、功率因數）、光學性能、可靠性、電磁兼容性等進行了規范，對燈具的光子通量效能進行了分級，針對技術要求給出了檢測方法。

在結構外觀要求中，對燈具表面的防腐（達到WF2）、抗紫外線老化等提出了要求；在光學性能要求中，規定了光子通量、光子通量效能[實測值不應低于0.7 μmol/（s?W）]、光譜分布、配光曲線等參數要求；可靠性部分主要針對光子通量維持率、環境適應性做了要求；在燈具的能效分級中，首先對應高壓鈉燈[1.9 μmol/（s?W）]和熒光燈[1.3 μmol/（s?W）]的光子通量效能關鍵點，將LED光源的光子通量效能分為三類：一類[ηP≥1.9 μmol/（s?W）]、二類[1.3 μmol/（s?W）≤

ηP1.9 μmol/（s?W）]和三類[（0.7 μmol/（s?W）≤

ηP1.3 μmol/（s?W）]。其次，按照光源光譜分布的吻合程度將光源按不同緯度可以分成3個類別或3個等級，能效等級的劃分同時考慮光源的光子通量效能和光譜分布的吻合程度2個因素，綜合上述2個因素，將能效分為3等3類共9級。

國家標準GB/T 32655-2016《植物生長用LED光照 術語和定義》

該項標準定義的術語內容大體上分2個部分：一部分是有關植物生長方面的內容，主要來自我國生產、教學和科研中正在使用的術語，這部分內容是國內外首次制定；另一部分是有關LED產品和檢測涉及術語的內容，引用IEC 60050和GB/T 24826-2016（IDT IEC62504）標準中的部分術語，以保證標準系統的協調。標準中易混淆的術語解釋對比如下：

輻射度量

（電磁）輻射能相關術語

為了描述輻射源的性能，引入了輻射能及相關術語。輻射能定義是以電磁波形式的發射或傳播的能量Φe（單位：J）（圖1）。

上述術語都是為描寫輻射源性質而引入的，為了描寫輻射能的時間特性就要增加“通量”定義，輻射通量即單位時間內的輻射能量；為了描寫輻射通量的方向特性就要增加“強度”定義，強度是點輻射源的、有方向的、單位立體角的輻射通量；輻射出射度即單位面積發出的輻射通量；輻射亮度即單位立體角單位面積的輻射通量。

唯獨照度描述的是被照物接收到的輻射，輻射照度即為單位面積接收的輻射通量，對植物光照而言，這是一個很重要的物理量，也稱為通量密度，其意義不亞于光照度對人眼的重要性。

光子量

光子量相關的物理量有很多，根據量子力學，光子具有波粒兩象性，光子的能量E為

E=hν

h為普朗克常數，ν為電磁波頻率。因此只要將上述輻射度量改為光子量，所有關系式都成立。

光子量多用于研究，輻射量多用于工農業生產。相互可以換算，各有有利之處。

光譜量

光譜分布（輻射量、光度量或光子量X（λ）的）/光質/光譜密集度定義為：在波長λ處，包含λ的波長間隔dλ內的輻射量或光度量或光子量dX（λ）與該波長間隔之商：

Χλ= dΧ（λ）

dλ

單位：[X]/m，例如W/m，lm/m等。光譜響應函數dR（λ）意義相仿。從植物光合有關的輻射量可以擴展一系列的術語。

光合量

光合有效輻射

光合有效輻射定義為：能為植物光合作用所利用的特定波長的輻射。光合有效輻射是植物輻射度的基礎。

光合光子通量

光合光子通量定義為：能為植物光合作用所利用的光子通量[單位：μmol/（m2?s）]。

在植物生理學范疇中，光子的數量通常用微摩爾（μmol）表示，1 μmol代表6.023×1017個光子，1 mol代表6.023×1023個光子。

光合光子通量密度

光合光子通量密度定義為：能為植物光合作用所利用的光子通量密度。

光合速率

光合速率定義為：植物光合作用中，單位時間內單位葉面積上吸收CO2的量或放出O2的量，或者光合產物的干物質積累量，單位有μmol/（m2?s）、μmol/（m2?h）和g/（m2?h）等。

由于植物光合作用時同時進行呼吸作用，所以光合速率又分總光合速率、表觀光合速率（凈光合速率）。總光合速率為表觀光合速率與呼吸速率的代數和。

量子效率/量子產額

量子效率定義為：光合作用中每吸收一個光子所產生的光合產物量（即固定的CO2或釋放出的O2的分子數）。量子效率因計算方法的不同，可分為表觀量子效率和實際的量子效率。

相對量子效率曲線（光合作用的）

相對量子效率曲線（光合作用的）定義為：在各個波長上，單位光子通量密度所產生的植物光合速率與波長的函數關系。其輻射波長范圍為400～700 nm。相對量子效率曲線示意圖如圖2所示。

光合光譜響應曲線（光合作用的）

光合光譜響應曲線（光合作用的）定義為：在各個波長上，單位輻照度所產生的植物（凈）光合速率與波長的函數關系。

相對光合光譜響應曲線（光合作用的）

相對光合光譜響應曲線（光合作用的）即歸一化后的光合光譜響應曲線，其示意圖如圖3所示。

光合作用的響應曲線是植物輻射度學的基礎，有了它可以建立起植物光照的主要物理量。

上述量子效率曲線和光合響應曲線很重要，是植物光照評價的基礎。

度量系統

輻射度量系統

輻射度量系統是與輻射能量有關量的測量系統。該系統以輻射通量單位瓦（W）為計量單位。

輻射量、光度量、光子量和光合輻射量――這4種量都有相同的基本符號，為了區別分別加注下腳標e（能量）、v（視覺）、p（光子）、ph（光合），例如：Φe，Φv，Φp，Φph。

因為歷史原因，該度量系統用于植物光合作用輻射量的測量時，其光合有效輻射的波長范圍通常定為320～780 nm。

光度量系統

光度量系統依據給定的光譜光視效率函數，如V（λ）（圖4），評價輻射量的測量系統。以流明（lm）為單位，波長范圍為380～780 nm。對于植物光合作用輻射量的測量，不宜采用該度量系統。

量子度量系統（光合輻射量的）

量子度量系統依據給定的光合作用的量子效率曲線RQE，評價有關的輻射量的測量系統。該系統以光子通量密度單位μmol/（m2?s）為計量單位。

光合度量系統（光合輻射量的）

光合度量系統依據給定的光合光譜響應曲線，評價光合作用的有關的輻射量的測量系統。該系統以光子輻射通量單位為計量單位。

光合度量D換因子（CVF）

各種光合度量系統之間可通過光合度量轉換因子進行換算。

CVF= ∑300 R1 （λ）?Q1，λ ?Δλ

∑300 R2 （λ）?Q2，λ ?Δλ

式中，Qλ是輻射源發射的每單位波長間隔Δλ內光譜輻射量；R（λ）為對應度量系統的相對光合光譜響應。該公式也適用于同一度量系統不同響應曲線之間的轉換。

輻射量、光合輻射量（植物）、光合光子量（植物）之間的聯系可類比輻射量與光度量（人眼視覺）之間的關系，示意圖如圖5所示。輻射量和光度量可通過人眼視見函數V（λ）來進行轉化。（相對）光合光譜響應曲線對于光合輻射量來說，相當于光度量的人眼視見函數，通過它可以將輻射量和光合輻射量進行轉化。而輻射量與光合光子量則是通過相對量子效率曲線進行轉化。

植物生長LED光照領域具有多學科交叉、跨領域應用的特點，在LED光源、光電參數、植物光生理反應、使用環境、測量方法等方面以及定義、術語方面均不同于通用照明，存在混用、借用以至錯用現象，模糊不清，影響了LED在設施農業中的應用和推廣，本標準對LED照明在植物光照中應用的基本名詞術語進行定義和規范，避免了定義混亂、術語不統一的情況，確保植物生長LED光照領域產品的生產、檢驗、驗收、測試的規范與統一，為LED在我國農業中標準化應用及推廣奠定基礎。

植物生長用LED光照標準體系探討

植物生長用LED光照應用，如設施種苗、葉菜、果菜等方面，具有跨領域、跨行業的特點，是當前國際的研究熱點。在理論方面， 主要研究LED光環境對設施作物生長發育的影響機制；在LED光源技術方面，主要研究工作在LED光配方參數優化、光效率提升、智能管控技術等。

標準化工作是促進科研成果產業化、支撐產業規范發展的重要手段。標準體系的編制是動態的，需要考慮近期和長遠的需求，隨著技術發展可以進行適當的調整。圖6顯示了植物生長用LED光照的標準體系，標準的制定建議結合標準、技術報告等多種形式開展，綜合服務與科技成果的轉化。

第3篇：量子計算的定義范文

Physics of Nanostructured

Solid State Devices

2012，551p

Hardcover

ISBN9781461411406

隨著現代科技的進步，人類科技已進入納米時代，應用于光子學、電子學等的納米結構固體器件正以飛速發展的態勢引起人們越來越濃的研究興趣。當器件尺寸接近甚至小于電子的特征自由程時，量子現象開始占據統治地位，一些固體器件展現了新穎的特性。對于這些特性背后的物理原理和概念，本書進行了細致深入的分析。

本書共分為9章：1.穩態的“漂移擴散模型”在固體中的電子傳輸。本章從介紹基本的漂移擴散模型開始，引入有效的漂移擴散方程用來計算穩態的運輸下固體器件中載體濃度和電流密度。2.討論了更復雜的基于電荷傳輸模型的玻耳茲曼的輸運方程（BTE）。本章從基本原理出發，推導廣義力矩方程中存在的電荷傳輸局域和非局域的影響。3.回顧了量子力學中的基本概念、算符以及一些定義，介紹了量子阱、量子線和量子點，以及隨時間變化的擾動理論等。本章目的是為納米結構的固態器件提供必不可少的理論知識和必備的量子理論基礎。4.基于時間無關微擾理論中，計算能帶結構的方法。能帶結構在納米固體器件中，特別是光器件，起著至關重要的作用。本章討論了4個不同的能帶結構的計算方法：近自由電子法、正交平面波（OPW）擴展方法、緊約束近似（TBA）和波矢動量理論。5.在傳輸機制中時間有關的微擾理論的應用。6.電子- 光子相互作用及其對固體器件性能的影響，介紹了光學中的一些概念，如自發輻射、受激發射等。7.在磁場中的電子的行為，介紹了狄拉克方程和泡利方程、薛定諤方程，以及量子霍爾效應（FQHE）。8.一些通常的量子輸運方程。9.基于第8章原理而開發研制的一些實際的量子器件。

作者Supriyo Bandyopadhyay 在全美三個大學教授電子學理論、固體物理的研究生課程長達25年，具有非常豐富的教學研究經驗。本書依據作者的教學材料所編撰。一旦讀者們能夠把握并熟悉掌握書中提出的概念，他們將能夠很容易地處理更加困難和專業的研究論題。

本書適合電子學和物理學專業背景的本科畢業生及一年級的研究生，讀者應對固態物理、量子力學有一定的了解。本書可使讀者對電子學和應用物理學中的重要概念有更深入的理解和認識。

楊盈瑩，助理研究員

（中國科學院半導體研究所）

第4篇：量子計算的定義范文

關鍵詞： 微磁學 交換作用 經典交換作用

1.引言

在真實的磁化過程中，交換作用能、磁各向異性能和靜磁能中任何一項都不能忽略。如果這些能量項作為微擾加入海森堡哈密頓量中，然后用量子力學的方法求解，那就是最為理想的了。但是，實際上即使不附加其他能量項，也必須做粗略的近似才能求解。所以，微磁學應運而生，它沒有顧及量子力學，忽略了物質的原子本性，而采用介質的經典物理方法處理問題，這種經典理論是與M（T）的量子理論（忽略了靜磁作用）并行發展起來的，它起源于1935年Landau和Lishitz關于兩個反方向磁疇間疇壁結構的論文及1940―1941年W.F.Jr.Brwon的幾篇論文。Brwon將此經典理論命名為“微磁學”，此理論忽略了原子理論的微觀性質，用宏觀的觀點討論問題并認為材料是連續的。因而，采用了經典矢量來代替自旋，并且在“連續介質”的極限下，為了使其能與麥克斯韋方程組一起使用，采用了一項經典的能量項來代替量子力學中的交換作用能。本文主要考慮交換作用能經典的代替項，并通過分析，討論它的適用性與局限性。

2.何為“交換作用”

在順磁體中，其原子磁矩只與外磁場相互這樣。而在鐵磁體中情況卻不相同，其原子的自旋之間存在著相互作用，每個自旋都力圖使其他自旋沿著它的方向取向，自旋間的相互作用來源于自旋的量子力學性質，交換作用沒有經典的對應物，是量子力學中電子波函數的重疊引起的。這些自旋之間存在著一種力，這種力試圖使所有的自旋平行排列，這就是所謂的交換作用，可以用自旋和自旋之間的交換作用能表示，交換作用能正比于•

ε=-′J

其中，求和符號旁邊的分號表示求和時排除i=j，因為能與自旋發生作用，除此之外，此式遍及材料中所有的原子自旋。系數J稱為交換積分。系數的正負是這樣定義的，如果J為正，則自旋平行取向，如果J為負，則自旋反平行取向，分別意味著鐵磁性耦合與反鐵磁耦合。

對于交換積分J，目前尚不能根據基本原理計算出，只能假設給出哈密頓量，而J作為一個參量，其數值由理論與某些實驗（通常是居里溫度）值的比較來確定。

3.“經典”的交換作用

“交換作用”是一種非常“短程”的作用力，它只能在鄰，也可能在次近鄰自旋之間產生作用，而對較遠的自旋沒有作用，將自旋算符近似地用經典矢量表示，則交換作用能有〈1〉式給出，如果只能是最鄰近自旋之間的J不等于零，則：

ε=-′J•=-JScosφ

其中，φ為自旋和之間的夾角。

可以預期，相鄰自旋之間的夾角“總”是很小的，因為交換作用是極短程的作用力，不允許產生大的夾角。當φ很小時。可以假設每個平面上有幾個自旋，這些平面相互平行，此時則有：

ε=JSφ

在計算中將所有自旋相互平行的狀態作為參考狀態，減去參考狀態的能量即得到上述表示式。這意味著重新定義了交換作用能的零點。但是，不必擔心，只要互相一致，重新定義是合理的。

如圖1所示，設為平行于局域自旋方程的單位矢量，在小角度的場合，|φ|≈|-|。需指出，這一定義也意味著平行于磁化強度矢量的局部方向。不僅定義在格點上，而且是一個連續變量，其泰勒級數展開的一級近似為：

|-|=|（•）|

其中，是從格點i到格點j的位置矢徑

將〈4〉式代入〈3〉式，則得：

ε=JS•［（•）］

上式中的第二個求和遍及格點i到所有鄰近的位置矢徑，例如對晶格常數為a的簡單立方晶格，需要六個位置矢徑S=a（±1，±1，±）求和。對于三種立方晶格很容易求和，計算表明三種立方晶格的表達式相同，只是系數因子不同。

將對i的求和變換為對整個鐵磁體求積分，則立方晶體交換作用能的表達式為：

ε=?蘩wd?，w=1/2C［（m）+（m）+（m）］

其中C=c

上式中，a為晶胞棱邊的長度，c為常數，其數值對于簡單立方，體心立方，面心立方分別為1，2和4。

4.交換作用與“經典”的交換作用

前面已經提到，交換作用沒有經典的對應物，是量子力學中電子波函數的重疊引起的。實際的交換能量論即〈1〉式來源于庫侖作用，因為它應用了反映pauli不相容原理的行列式。根據pauli不相容原理，兩個相同自旋的電子不能處于同一個位置，因此，它們的重疊就比經典電子的重疊小（詳情參見文獻1），因為交換能量項的主要特征是其積分中包含了對自旋波函數的求和，因自旋波函數是彼此正交的，如果自旋不平行取向，則積分為零。所以，這一項能量實際上表征了兩個自旋爬行取向，以及反爬行取向的兩個姿態的能量“岔值”，其作用在于力圖使自旋彼此平行取向（或者反平行取向，這取決于交換積分的正負）。

但是，在“經典”的交換作用中，恰恰忽略了交換作用最為重要的一點，即電子的自旋波函數，而是以經典的矢量來代替自旋。而這一變化，促使了經典的能量論代替了量子力學的交換作用能，這一變化，使得交換能量的計算顯得更加簡捷方便，也便于解決目前考慮到量子力學性質時難以解決的問題，比如，對三種立方晶格即（簡單立方，體心立方，面心立方）交換作用能的積分，以及對兩個反方向磁疇間疇壁結構的求解問題等。

可是，既然經典交換作用已經忽略了物質的原子本性，不以經典矢量來代替自旋。那么，我們在利用經典交換作用解決問題時，就必須忽略它帶來的局限性和一些限制。

5.經典交換作用的應用和限制

在上一節中已經提到，經典交換能量式為：

ε=JS•［（•）］

其對三種立方晶格交換作用能的表達式為：

ε=?蘩wd?，w=1/2C［（m）+（m）+（m）］

其中C=c

a為晶胞棱邊的長度，c為常數，而對六角密堆晶體，譬如能對Si的體積同樣給出〈6〉式，只是系數C不同，其值為：

C=

其中a為最鄰近原子間的距離。

對于低對稱性的晶體，〈6〉式需做某種修改。不多對于大多數有實際意義的情況，可以認為這一表達式仍然是交換作用的很好近似，比如連續介質的假設是物理真實的很好近似一樣。將常數C看作是材料的一個物理參數，其數值可以通過理論計算結果及測量數據的擬合而求得。當然，如果已知交換積分J，那么從理論表達式〈7〉和〈8〉也可求出常數C。

不過，J與溫度有關。靠近居里溫度T的J值不再適用于微磁學計算，因為微磁學往往適用于室溫附近。通常用鐵磁共振實驗可以較準確地測出交換常數C，對于鐵和鎳，其數量級C≈2×10erg/cm。

對于解決晶體中磁化強度矢量的方向隨空間位置變化的問題〈6〉式給出的交換作用能量是非常有用的工具。假設磁化強度矢量的數值在晶體內處處相同，且等于M（T），再均勻磁化，即晶體各點的磁化強度矢量均平行取向時，磁化強度的微商為零。交換作用能隨磁化強度矢量的空間變化率的增大而增加，正如所預期的，交換作用能力圖避免磁化強度矢量隨位置的急劇變化。

但是，交換作用能的使用是有其限制的，我們絕不能在超出其有效的近似范圍去應用它。它主要有以下限制。

5.1與材料是連續的基本假設有關

如果所涉及的任何特征長度都遠大于晶胞的尺寸，則材料是連續的，這個假設是合理的。但是，事先并不能完全保證這一點，不過，必須牢記，如果某個微磁學計算中涉及以長度為量綱的參數，只有在這些參數的數值遠大于晶格常數是結果才是可信的。

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5.2溫度不能太高

將格點上的自旋變為連續變量時，的數值在整個晶體內便自動的變為一個常數。同時實驗證實，磁疇中的數值是材料常數M（T），只與溫度有關，格點上具有固定自旋的圖像對于實際材料并不是一種很好的近似（參見文獻1）。下式給出的實驗事實

||=M（T）

只有在較大的體積中求平均時才正確，而當漲落足以使從一點到另一點有差別時，在每個點上（9）式就不滿足了。因為缺乏更好的模型，微磁學理論仍假設〈6〉式到處成立。因此，這個理論不能應用于居里點附近，因為居里點附近很小的“局部”場都會改變的數值。

同時對此理論來做必要的修改前，不能應用于高溫。如果假設尚不清楚，不過已有一些推行此理論的嘗試，其中取得重大步驟的是Minnaja（參見文獻2），他證明在存在熱漲落的情況下，應該用下列交換作用能密度的表達式代替〈6〉式。

w=［（m）+（m）+（m）］

其中，M為矢量的數值，是位置的函數。但是，這一理論仍存在問題，沒有用確定值的另一關系式代替（9）式，因而這部分工作尚未完成。另外在“成核問題”（Nucleation）的研究中（9）式是可以忽略的。

5.3這些近似只適用于相鄰自旋間“小夾角的情況”

不過，由于交換作用力是極短程的作用力，一般地講：相鄰自旋間的夾角預期是很小的。但是，這一普遍的規則并不排除一些非尋常情況下的例外，譬如在材料拐角處，由于其他能量項的制約磁化強度必須翻轉方向，如果以為〈6〉式是嚴格正確的，那么，形式上自旋夾角的不連續躍變會使交換作用能變為無窮大。因此，不能認為〈6〉式是嚴格成立的，因為它畢竟是〈2〉式的近似表達式。而自旋躍變時，〈2〉式并不趨于無窮大。〈3〉式總是有限的，而取近似的結果導致無窮大。這意味著這種近似方法不適用此特殊情況，應該采用別的方法進行研究。

6．結語

雖然經典的交換作用的使用存在諸多限制，在應對一些特殊情況時，問題也的確存在。但不可否認的是，對于大多數的問題，目前來說，別無選擇，只能采用〈6〉式。對于特殊的問題，我們就需采用一些特殊的技術。因而，在沒有找到更好的辦法之前，經典的交換作用不失為一種很好的方法。

參考文獻：

［1］A.Aharoni.鐵磁學性理論導論［M］.蘭州：蘭州大學出版社.

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

［3］鐘文定.鐵磁學（中）［M］.北京：科學出版社，1998.

第5篇：量子計算的定義范文

關鍵詞：量子進化；蟻群算法；節水灌溉；優化渠道

中圖分類號：TP301.6；S274 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0676-02

據統計，中國農業用水每年約4 800億m3，但是只有1/3的水能被利用，大部分水資源被浪費。2011年中央1號文件中強調，把水利作為國家基礎設施建設的優先領域，把農田水利作為農村基礎設施建設的重點任務。為對農業配水渠道線路進行優化，在蟻群算法的基礎上， 把量子進化算法中的量子位編碼和量子旋轉門引入蟻群算法，從而加快了算法的收斂速度和全局尋優能力。試驗結果表明，量子蟻群算法比基本蟻群算法可以更好地解決農業節水灌溉渠道優化問題，路徑長度縮短了9%左右，從而使有限的水資源發揮更大的作用。

1 量子蟻群算法

量子蟻群算法是近幾年由李盼池等[1]、楊佳等[2]引入量子計算理論和進化計算理論并將其與蟻群算法相融合，發展起來的一種基于量子計算[3]原理的概率優化算法，是將量子計算與蟻群算法相結合的一種嶄新的優化方法。

1.1 量子編碼特性

量子比特（Qubit）是一個充當信息存儲單元的物理介質的雙態量子系統，是定義在二維復向量空間中的一個單位向量，該空間由一對特定的標準正交基{|0>，|l>}張成。因此一個量子位的狀態可表示為：

其中α和β是一對復數，表示量子態的概率幅，即量子態|φ>以|α|2的概率坍縮到|0>或以|β|2的概率坍縮到|1>，且滿足

1.2 螞蟻位置更新[4]

量子蟻群算法是種群中的螞蟻在信息素強度和啟發信息指導下照狀態轉移規則和轉移概率采用量子旋轉門操作進行自適應迭代尋優的過程[4]。

量子旋轉門進化為[α′j， β′j]T的過程可以描述為：

式中，θj為旋轉角。

1.3 螞蟻位置變異[5]

在許多情況下，蟻群優化算法容易陷入局部最優主要是因為種群在搜索空間中多樣性的丟失[5]。因此進化算法當中引入變異算子來增加種群的多樣性，避免算法早熟收斂。此次提出的量子蟻群算法中使用一種通過量子非門設計的變異操作，具體步驟如下：①以概率Qm從量子螞蟻種群中選取若干個個體；②對選中的量子螞蟻個體按概率Pm確定一個或多個變異位；③對選中位量子比特的幾率執行量子非門操作。

1.4 量子蟻群算法主要步驟描述如下[6]：

步驟1 nc為迭代次數，nc0；

對τij和Δτij進行初始化；將m個螞蟻置于n個頂點上。

步驟2將各螞蟻的初始出發點置于當前解集中；

對每個螞蟻k（k=1，2，…，m）按轉移概率Pk，及其他要求移至下一頂點j；將頂點j置于當前解集中。

步驟3 計算各螞蟻的目標函數值zk，k=1，2，…，m；

記錄當前的最好解。

步驟4 按更新方程修改軌跡信息素強度。

步驟5 按量子旋轉門來更新量子信息。

步驟6 對各邊弧（i，j），置Δτij0；ncnc+1。

步驟7 若nc小于預定的迭代次數且無退化解（即找到的都是相同解），則轉步驟2。

步驟8 輸出目前的最好解。

2 節水灌溉管線部署優化仿真測試

選擇陜西省渭南某田間地塊坐標仿真測試。以下坐標均為各地塊相對位置坐標，具體坐標（單位：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]。

模擬上述田間各地塊管線散點圖，見圖1。

選取基本蟻群算法與量子蟻群優化算法進行比較，在單位面積相同的情況下，根據渭南某田間地塊地理位置，將上述編程在Visual C++中實現，并將相應的（x，y）坐標系進行1、2、…、21編碼。

用基本蟻群算法求出的仿真走線過程為9-16-15-13-5-7-10-8-11-14-18-1-12-4-3―2―21―20-17-19-6，最終優化路徑長度的為33.162 km，具體見圖2。

用量子蟻群算法求出的仿真走線過程為16-15-13-5-7-10-8-4-12-11-14-1-18-2-21-20-17-19-6-9-3，最終優化路徑的長度為30.164 km，具體見圖3。

3 優化配水方案對比

對上面兩種算法進行比較，在條件相同的情況下，采用量子蟻群優化算法進行灌溉布管，可以更好地實現節水灌溉，路徑長度縮短了9%左右，下面是兩種算法在不同迭代次數情況下，對路徑長度進行優化的對比分析結果（圖4）。

4 小結

通過仿真試驗結果可以看出，量子蟻群算法可以優化配水路徑，使得在路徑實現上較短，從而有效利用水資源，達到節水灌溉的目的。但是蟻群算法是一種擬生態系統智能優化算法，今后對參數的設置和算法的優化還需要進一步研究和完善。

參考文獻：

[1] 李盼池，李士勇.求解連續空間優化問題的量子蟻群算法[J].控制理論與應用，2008，25（2）：237-240.

[2] 楊 佳，許 強，張金榮，等.一種新的量子蟻群優化算法[J].中山大學學報（自然科學版），2009，48（3）：22-27.

[3] 鄭建國，覃朝勇.量子計算進展與展望[J].計算機應用研究，2008，25（3）：641-645.

[4] 蘇日娜，王 宇. 基于量子蟻群算法的網格任務調度研究[J].計算機工程與應用， 2011，47（12）：44-49.

第6篇：量子計算的定義范文

本次會議的宗旨是探討信息哲學的基礎理論及其時代意義和價值。會議主題報告的內容主要集中在以下幾個方面。

一、關于信息本質和信息本體論

北京郵電大學的鐘義信教授以《再探“信息”》為題做了本次研討會的首場主題報告，他認為信息概念是一類與物質和能量都很不相同的復雜對象，只能采取主客互動的研究視角加以研究。在信息的本體論定義和認識論定義中，前者是后者的源頭，后者是前者被認識主體所感知的結果，人類能夠獲得、處理和利用的只能是認識論信息。 基于此，他探討了信息運動的基本規律，即“信息轉換定律”，并強調了其超過能量轉換定律的重要性。

中國人民大學的苗東升教授首先對當前學術界關于“信息”概念的多維理解進行了評述，贊賞了由此而產生的世界信息科學和哲學的多元協同發展現狀。其中，他尤其強調了當前中國信息科學和哲學研究仍然存在著唯西學馬首是瞻的諸多弊端，而事實上，中國學術界已經取得了一些優秀的、很有價值的研究成果，例如鄔教授在信息哲學研究中，歷經30多年的辛苦而創立的思想體系，已然形成了能與西方分庭抗禮的“中國學派”。苗教授還意味深長地呼吁廣大學者立足自身，心無旁騖搞研究，力爭信息科學與哲學的“中國學派”的長足發展，相信在不久的將來，中國的信息科學和哲學研究必然有所成就，為西方所不可及。

北京大學的羅先漢教授以《物信論及其應用》為題做了主題報告。他首先指出廣義信息可由物質的實在狀態及其相關規律來表示，由此，他所提出的物信論認為在存在上，信息要依賴于物質；而在運動變化上，物質則要依賴于信息，物質與信息既彼此不同又相輔相成的對立統一規律，才是宇宙的根本規律。

萊頓大學的詹姆斯?W?麥卡利斯特對經驗數據的信息內容：方法論和形而上學意義進行了詳述，他認為經驗數據是科學觀察和測量的結果，包含著關于世界的信息，表達著世界的結構。科學定律的功能并不在于精簡經驗數據集，而是表征其中的意義模式，且正是這些模式對應著現象。那么，多少模式能夠真正地表征現象呢？這里并沒有一個確定的標準，科學實踐表明具有所有可信屬性的模式都對應著現象，所以世界也就具有所有可能的結構。

俄羅斯科學院的康斯坦丁?科林（由約瑟夫? E?布倫納代講）提交了題為《信息的現實結構、科學世界觀和哲學根本問題》的論文。他提出了一種關于科學化世界和哲學基本問題內容的新理解，基于對現實結構的多元組分中的具體信息現象的分析，他認為除了物質客體、過程和事件之外，在現實世界中，還存在著不可見客體、過程和條件等信息內容。所以，哲學的基本問題研究應將關系看作一種關于現實的可見與不可見的構成要素。

武漢大學的李宗榮等人認為，在計算機芯片植入人體體內以后，能夠與人的神經系統聯合工作，這個事實告訴我們，處于信息進化論過程的這兩個極端被連通起來了。這樣，宇宙間的“信息統一性”被無可懷疑地以理論與實踐相結合的方式證明了。宇宙萬物都具有“物質―信息二重性”，對它們既可以進行物質與信息的一分為二，又可以進行物質與信息的合二為一。信息具有非物質的特征，但它又必須具有物質的載體，因而信息也是物質的。

二、 關于哲學發展和信息哲學研究方法論

西安交通大學的鄔教授做了題為《哲學的發展與哲學的根本轉向》的主題報告，他首先指出現代主流哲學數次轉向的傾向性實質，乃是沿著向認識主體內部日益狹隘的因素的追求來限定哲學研究的主題內容，如此，哲學必將喪失其應有的功能。人類哲學的發展還有另外一條路徑，這就是在一般科學發展的過程中所孕育和展現出來的哲學自身的發展。按照信息本體論的理論，世界（存在）是由物質和信息兩大領域構成的，物質和意識之間通過自在信息的中介相互過渡和轉化。由此，信息本體論學說的建立為變革哲學的所有其他領域提供了一個統一的基礎。由于信息哲學首先在存在領域的分割方式這一哲學最高范式的層面上把傳統哲學的“存在=物質+精神”的一般信條改變成了“存在=物質+信息”，并在信息活動高級形態的意義上重新解讀了精神活動的本質，所以，當代信息哲學的誕生導致了人類哲學的第一次根本性轉向。

華中科技大學的歐陽康教授以《前提性反思與合理性評價――信息哲學研究的方法論問題》為題做了主題報告。他首先提出哲學思考的最大特點是致極性與超越性，尋找信息問題的極限與邊界，進而從發生學、社群學、存在論、認識論、價值論等角度，闡釋了事物與信息的同時同步關系、信息作為環境或存在領域的本質構成、信息作為認識過程的介質及其與價值世界的相關性等論題。最后，他還指出信息的哲學思考具有非常廣闊的領域，包含非常豐富的內容，面臨非常復雜的挑戰，需要非常多維的視角，尤其是綜合化和整體性的研究。

西班牙薩拉格薩大學的佩德羅?C?馬里胡安作為外方主席，做了本次研討會的第二場主題報告。他認為，隨著越來越多的研究實踐轉向信息科學中的諸多論題，一門嚴格的信息科學能否最終產生，不僅僅依賴于信息哲學的積極討論，最重要的是要在信息科學自身中構造一種新的思維方法。它建基于主體/客體、元觀察者、自創生、傳播和信息流等方面進行思考，其要點在于關注通向信息實體的經驗性進路；將信息的“不可見的手”作為包括不同信息領域中所有復雜性的巨大成形器；考察信息在其所激發的轉換和不同主體或行動者領域之中的符號化流動，以及在適應性地調整物質結構與自創生過程中的自身呈現。

三、關于信息哲學與其他哲學的關系

漢密爾頓學院的肯?赫羅爾德針對時間和計算的哲學問題，追溯至笛卡爾，強調其時間概念建基于一種行動的同步觀念，因而減少了對于記憶的依賴。而圖靈，還有維納，都探討了經驗的縱向維度。由此出發，他采用格魯普的時間替論，解釋了數據和信息之間的一種經由直覺和計算的不同步的邏輯界面。這種時間的界域哲學導向了一種對在吉爾伯特的共同知識的信息結構中的狀態和共同回憶的闡釋。

哥本哈根商學院的索倫?布赫爾考量的問題在于能否通過將基于現象學的符號學與基于系統和控制論的信息概念結合起來獲得一個關于認知和通訊的跨學科理論。生物符號學就是這么一種試圖整合生物學和符號學的發現，以構造一個關于生命和意義作為自然世界的內在特征的新觀點。生物符號學家強調編碼是三元符號化過程的一部分，在這個過程中，解釋項在對象和符號（表征項）之間建立動機化的連接。

山西大學的魏屹東教授從信息哲學的視角出發，揭示了信息與認知或者心靈、表征與語言和知識的相關性，認為信息是認知與表征的內容，認知是一種信息處理過程，而表征則是信息的再描述。在本體論上，信息是構成物理世界的一種存在形式（form），“inform”就是“在形式中”，因此，“形式”就是信息的根隱喻，柏拉圖的形式理論是信息哲學的基礎。由此，信息是心靈對自然現象的認知與表征，它似乎是無處不在的、半透明的、非絕對的、離散的、無維的和難以言明的，但可以肯定，信息哲學將與認知哲學聯手探討信息問題。

法國跨學科研究中心的約瑟夫?布倫納就“人格同一性的信息過程”進行了詳細的報告。他認為，人格同一性作為一種復雜現象，對它的思考不能離開對同一性和多元性，以及作為動態過程的二者關系的理解。而他所倡導的現實邏輯恰恰提供了一種對同一性和多元性之間的本體論關系的新理解。同時，鄔先生所創立的信息哲學和元哲學則首先從本體論上對此給予了支持。基于二者的綜合，他指出人格同一性現象的穩定與變化的復雜性乃是一種本體論過程。鄔所提供的人類信息活動的等級結構圖景，有助于人格同一性的建構，而這正是他所建議的一種人格同一性的本體―認識論之路。

四、關于信息社會、互聯網及其倫理問題

維也納技術大學的沃爾夫岡?霍夫基希納（由羅伯特?雅恩代講）提交了題為《“全球性可持續信息社會”――對未來的展望》的論文。他認為社會系統是一種另類的多元進化系統，其所具有的綜合效果便是所謂的共同性。社會系統表現著個體化和社會化的辯證關系，如果個體因素處于中心舞臺，那么共同性則是其附屬。今天，在全球化挑戰的時代，共同性附屬變得不再穩定，因此需要建構一種超系統，以關照所有演員之間的多元化的整體關系，而這正是一種全球穩定的信息社會視野的理論依據所在。

重慶郵電大學的徐仲偉教授在對大數據時代互聯網本質的思考中認為，“大數據”的本質就是對社會事物從量的角度，通過今天的互聯網等技術所產生的，讓我們認識到的，體量浩大、類型復雜、迅速生成、價值巨大的社會事物量的表現（或者說記載、信息）。大數據的出現，是人們對社會事物從量的角度對許許多多的社會事物認識和反映的結果，有自身內在的規律和外在的形式。互聯網在人們的當代生活和工作中從多個維度展現著其巨大魅力，如果從互聯網所表現內容的角度看，其本質實際上就是它的社會性，它所反映的完全就是我們的現實社會。從技術手段的角度看，互聯網的本質仍然是它的工具性。

重慶郵電大學的代金平教授從價值哲學層面對網絡化傳播境域下的信息文化進行了深入分析，他指出網絡時代滋生出諸多問題或矛盾，其中最為突出的當屬人類在網絡化傳播境域下信息化生存所面臨的全新的價值判斷、選擇和重構等問題。網絡文化作為信息文化在網絡化傳播境域下的具體表現形式，以自由為根本旨向，然而這種網絡自由必須是在一定的網絡規范約束下的自由，由此便構成了網絡化傳播境域下信息文化的基本價值沖突，進而影響著網絡時代信息文化的其他二元價值沖突。基于信息文化視角的深入分析，他總結認為網絡行為主體的自律才是解決網絡自由與網絡規范沖突的重要途徑，構建和諧的信息文化環境才是解決網絡自由與網絡規范沖突的必由之路。

印第安納大學的科林?艾倫認為，在互聯網時代，能夠獲得極大數量學術文本的數字途徑為人文學科研究者提供了機遇和挑戰。而應對這些挑戰，需要擁有適合機器和人們使用的高質量的數字資源的內容說明。對這些內容的不同歸類方式必然建基于不同目的，因此會導致不同歸類圖式之間更進一步的問題出現。他討論了哲學概念的歸類根據，并分析了一些主要的歸類途徑是如何處理不斷變化的資料的，進而描述了印第安納哲學本體論計劃的目標和方法，并提供了這類利用模型方法的分析案例。

維也納技術大學的羅伯特?雅恩就內在價值本體論進行了探討，他認為技術和社會經濟的快速變化引起了困惑，使得哲學尤其是倫理的復興成為必要。假定道德價值不是物質 （根據物質一元論），而是道德評價者的一種內在的偶發屬性，那么信息倫理必須建基于這些價值，因為對于人類來講，這些價值仍然與信息時代之前的道德普遍原則相契合。信息有其不同的定義，作為一個價值事物的潛在組成，它影響價值的具體性，也就是說信息和通信技術作為評價主題必須展現自己的價值，而道德行為者也必須證明他所認知的屬性是充分的。

五、關于量子信息、信息量子和計算問題

華南理工大學的吳國林教授以《量子信息與不確定性的哲學思考》為題做了主題報告。他首先將量子信息與經典信息區別開來，指出本體論量子信息是微觀事物的狀態與關聯方式的自我顯現，認識論量子信息是微觀事物的狀態與關聯方式對認識主體的顯現。進而，他從量子糾纏的關聯程度和量子信息的度量入手，闡述了量子信息和不確定性之間的關系，即前者是后者的消除。量子信息表達了量子系統的確定性，不確定性在量子信息（量子技術）作用下可以發生改變，而量子世界又是確定性與不確定性的統一，因此量子世界的不確定性可以受到量子信息的控制。由此，普遍而言，物質與信息是統一的。

四川社會科學院的有梁教授對“質量―信息關系式與信息量子”進行了深入的哲學思考。他首先從香農―維納公式推導出一般不確定原理，以及作為一般不確定原理的特殊情況的海森伯不確定原理。基于此，他又結合愛因斯坦的質能關系式得到質量與信息、能量與信息的關系式，闡明了質量、能量、信息三者之間的關系。此外，他還提出了“信息量子”、“信息壽命”、“信息長度”的新概念和新公式，進而分析了引力波的“信息量子”及探測引力波困難的原因。

希伯來大學的以色列?貝爾夫對“信息―計算的轉向：哈金式革命”進行了探討。他所提倡的哈金式革命的標準是跨學科的，能夠集中體現新的研究機構的建立和新的研究方向，而且與重大的社會實質性變革息息相關，所以也應是無邊界的。概括而言，此革命實質在于計算模型和模擬的革命，涉及混沌、復雜性和系統理論中的涌現和還原論中的諸多論題。基于此，他揭示了一個比特的新語義場，其中，信息化手段和計算復雜程度是新的語言，量子比特、黑洞熵和全息原理是新的對象，信息時代（空間/時間/虛擬）則是社會變遷的標志。

亞眠大學的柳渝基于對“信息”與“問題”的西文字源與漢字基因的分析，認為P versus NP問題認知的困惑來自概念認知的困惑：“基于驗證的定義”取代“基于求解的定義”，造成了NP欲捕捉的“不確定性”消失了。結合中國古代哲學家公孫龍提出的著名的邏輯問題“白馬非馬”，她指出P versus NP的關系只能從相對比較的角度來認知，在中國思想里，此認知表達為“陰陽互補原理”，這樣不僅從整體觀出發，能夠解讀P versus NP問題，而且能探討科學與人文相結合的意義以及中西文化的互補性。

六、關于信息、智能與邏輯的關系

西安交通大學的王小紅教授就人工智能問題，提出機器發現系統檢驗了以及正在檢驗著實在論者與反實在論者在觀察與理論陳述的爭辯中的立場。當數據和假設之間的嚴格邊界崩潰之后，機器發現系統重新發現了更多的經驗定律。她對舊的爭辯和機器發現應用語義信息理論的生產，與應用于厘清人工智能系統和自然智能系統之間差別的成果進行了解釋。

中國社會科學院的劉鋼教授主要探討了《易經》的成卦法中的大衍求一數問題，舉例說，即在萊布尼茨的普遍字符和通用圖靈機的理論基礎上來討論，使得一節較短的算法片段能夠描述某一卦產生的進路。他認為大衍求一數、普遍字符和通用圖靈機可以看作是等價的，而且因此便開啟了一個從對《易經》的數學研究到現代計算機和信息科學的新路徑。

第7篇：量子計算的定義范文

關鍵詞：量子力學 氫原子 能量 本征函數

中圖分類號：O413.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0193-01

從17世紀牛頓力學出現以后，直到19世紀，電動力學，熱力學和統計力學也陸續被建立，從而形成了一個完整的經典物理學體系。可是，在解決黑體輻射、光電效應等實驗時，經典物理學遇到了空前的挑戰，需建立全新的理論來解決面臨的困難。1900年，普朗克假說在黑體輻射上有新的突破，1905年，愛因斯坦用量子化解釋了光電效應，1913年，玻爾建立“玻爾理論”。但玻爾理論具有一定的局限性，十年之后，量子力學體系逐步建立起來，才完全解釋了原子問題。而氫原子是最簡單的原子。因此，有必要用量子力學的方法對其進行嚴格的求解。

1 理論計算

氫原子是最簡單的原子，它是由一個電荷為的原子核與一個電荷為的電子構成的。如果取無窮遠為勢能的零點，則質子與電子的庫侖勢能為V（r）=。則根據定態薛定諤方程可求出氫原子的能量及能量本征函。在以下的計算中，采用自然單位。為方便，給出氫原子的自然單位：長度的自然單位：，能量的自然單位：。氫原子的約化質量為，質子與電子的庫侖勢能為V（r）=。考慮到V（r）的球對稱性，我們采用球極坐標系。而因為[]=0，所以角動量是守恒的，在球極坐標系下，薛定諤方程可表示為：

[]=E （1）

由于的各分量是守恒的，而各分量不對易，則根據簡并定理可知能級有簡并。是守恒量，且與的每一個分量都對易，因此體系的守恒量完全集可以方便的選為（），方程（1）的解同時選為的本征態，即：

…… （2）

代入式（1），可得出徑向波函數滿足方程：

=0 （3）

和滿足方程：而為的本征值，待定。

對于式（3），若令，則在自然單位下滿足：

（4）

r=0，是微分方程的兩個奇點。

當時，按照波函數的統計詮釋，在任何體積元中找到粒子的概率都應為有限值。因此，求解徑向方程（3）時，只有漸進行為是∝的解才是物理上可接受的解。

當r時，我們只限于討論束縛態（E﹤0），則方程（4）可化為：

（5）

該方程屬合流超幾何方程。方程（5）在鄰域有界的解為合流超幾何函數：（6）

當時，無窮級數解～不滿足在無窮遠處的束縛態邊條件。為了得到物理上允許的解，只要等于0或負整數，可以滿足這一條件。按式（6）并將其添上能量的自然單位，得出氫原子的能量本征值：（…），其中：。與相應的徑向波函數可表示為：～其中（添上長度的自然單位），歸一化的徑向函數為：，

（7）

對于式（4），在球坐標系下，可表示成：

（8）

將式（7），（8）代入方程（4），并成為勒讓德方程得：

（9）

在-1≤≤1的區域內，有兩個正則奇點，其余各點均為常數。由此可知，只當（…）時，方程就有一個多項式解，即勒讓德多項式：（≤m≤），它在-1≤≤1區域中是有界的，利用正交歸一性公式，可以定義一個歸一化的部分的波函數（實）：（）。滿足。這樣，（10）

由此可得，氫原子的束縛能量本征函數為：其中為式（8），為式（11）。

2 結語

本文運用量子理論，求解了氫原子在庫倫勢場中的定態薛定諤方程，得到了氫原子的能量及能量本征函數：

（1）氫原子的能量為：，其中：…（主量子數）；（2）能量本征函數為，其中：，。

參考文獻

[1] 曾謹言.量子力學導論[M].北京：北京大學出版社，1998.

[2] 周世勛.量子力學教程[M].北京：高等教育出版社，1979.

[3] 李鈺.一維、二維、三維氫原子能級和電子分布概率[J].廣西物理，1998（19）.

第8篇：量子計算的定義范文

超高密度量子效應存儲器存在的問題。隨著科學技術的不斷進步，納米技術在計算機中的應用逐漸普及，納米計算機也將成為一種發展趨勢，而超高密度存儲量子效應的電子“芯片”在納米計算機中會成為一個主要的元件，是計算機信息系統的計算機可以提供高容量的存儲設備與快速訪問，但沒有機械運動部件。然而，能夠創建納米電子邏輯設備，提出了新的挑戰，量子效應的納米電子制造業的超高密度存儲陣列或設備使用相同的芯片。幾萬億到前所未有的密度組裝計算機納米計算機連接問題。納米電子元件需要巧妙的結構，布局合理，這其中需要考慮的一個重要的問題就是納米計算機之間的互相連接的問題。計算機之間互相連接的問題，也就是計算機結構的各種輸入與輸出的問題。納米計算機作為計算機發展的一個趨勢，其工作原理是將巨大的信息量都存儲在一個比較小的空間內，并且要對這些信息進行有效地利用。因此，這就需要納米計算機之間，計算機與外部環境之間有準確的連接。當前，計算機的發展趨勢是逐漸微型化，微型化又會出現一個問題，即如何保持電線之間的隔離，避免過熱或或者串線，因此，要有一些幾何約束，不能無限制地增加數量的連接。因此，為了納米電子器件、量子效應的計算機系統，急需解決納米計算機的連接問題。

2交互式電子技術手冊的問題

交互式電子技術手冊的發展經過了很長的一段時間，發展到現在，一共有五個階段。但是目前還沒有真正意義上的人工智能的集成故障診斷的綜合電子技術手冊。各種各樣的電子技術手冊雖然代表了不同的發展階段，和優勢的電子技術手冊、低水平仍有其價值。隨著電子信息技術組織、管理和傳播的優勢明顯，收集。在信息化、數字化的時代，電子技術手冊更關注的是對各種信息獲取的便捷程度，展電子技術手冊，不僅需要一個良好的外部組織環境，還需要良好的管理、用戶手冊等諸多內容。

3在時間與頻率標準方面的應用

時間和頻率是對一個現象進行描述的重要參數，這兩者之間，可以通過時間的標準來引導出頻率的標準，也可以兩者都使用同一個標準。可以通過標準的標準頻率源，它可以是一個引用來分享。1952時間標準，建立國際天文聯盟定義的基礎上，地球的自轉和革命，分別稱為世界時（UT）和星歷表時間（ET）。目前，世界上很多國家都制定出了相應的量子頻率標準，如133銣原子頻率標準（CS）、氫頻率標準，一個標準的原子氫、甲烷、飽和度和他-Ne激光器頻率標準和吸收。這樣做之后，從過去的微觀運動，在這場偉大的運動的原子結構的標準時間。另一方面，設備簡單、體積和重量；另一方面，它大大提高了穩定性的頻率標準（1430000000-1430000000-300000000秒）。1967年，國會通過了一項決議，規定：13個國際測量的時間第二階段等于133919631的“770全國銫超精細躍遷”。時間基準，開發高精度頻率測量技術，這將有助于太空飛行，太空探索，還可以促進現代微波技術、激光技術、雷達等方面的發展。有些應用程序在任何情況下，近似靜態分析，關鍵問題在交互式電子技術手冊，納電子學的基本知識和擠壓，在時間和頻率標準和應用電子技術專業。在蓬勃發展的同時，在現代高新技術產業、先進的信息在我們的生活中，廣泛應用新技術、建筑，沒有科學，我們研究一個新的理論和國家經濟建設和和諧社會建設、專業技能、實踐在空氣中，應用程序的理論。

4結語

第9篇：量子計算的定義范文

關鍵詞：量子行為粒子群算法；冷鏈物流；客戶滿意度

中圖分類號：N945.12 文獻標識碼：A 文章編號：1008-4428（2016）10-12 -03

一、引言

隨著現代化制冷技術的發展，海、陸、空運輸網絡的建立，人們對生鮮冷凍食品的品質和安全提出了更高的要求，這為冷鏈物流的發展提供了有力的契機。冷鏈物流是指以保證易腐食品品質為目的，以保持低溫環境為核心，以現代化制冷技術為手段的物流信息管理和配送系統。然而我國冷鏈物流的發展起步較晚，在物流設施、冷藏技術設備及配送管理等方面與歐、美、日發達國家差距較大。據不完全統計，我國每年由于冷鏈物流問題所帶來的經濟損失高達100億美元。因此，優化配送運輸路徑成為降低社會經濟損失，提高企業經濟效益的有效途徑之一。

二、文獻綜述

物流配送運輸路徑優化方法主要包括精確算法和群體智能算法兩種。由于群體智能算法的并行性、分布式、易操作性等特點使得遺傳算法、粒子群、蟻群等典型的群體智能算法在冷鏈物流研究中得到廣泛的應用。劉鎮等人在考慮多源實時交通信息的基礎上建立了運輸成本和配送時間的優化模型，并在云計算環境下利用粗粒度并行遺傳算法對模型假設進行了有效性的驗證；陶榮綜合考慮配送、貨損與懲罰三個主要成本要素建立了帶有時間窗的優化配送運輸模型，并通過蟻群算法驗證了模型的有效性和可行性。他所提出的多溫共配思想為冷鏈物流的發展注入了新鮮血液；量子粒子群（QPSO）優化算法是在粒子群（PSO）優化算法的基礎上，從量子力學的角度提出的一種新型算法。QPSO算法通過建立δ勢阱模型使處于量子束縛態的粒子按照一定的概率密度實現全局收斂，已經證實QPSO算法克服了PSO算法因速度限制搜索空間受限的問題。本文采用量子粒子群優化算法實現模型假設的驗證。

三、冷鏈產品物流配送路徑優化模型

冷鏈產品物流配送路徑優化問題可描述為在一定范圍內和約束條件下，將冷鏈產品通過儲運的方式實現在多個配送中心與供給客戶之間的空間位移，并使目標函數達到最優化。

假設冷鏈產品的配送中心有M個，運輸車輛有P輛（載重量均為r），客戶有N個（貨物需求為ni其中i=1，2，…，N），且每輛運輸車完成任務后均返回配送中心。客戶與配送中心的編碼分別為1，2，…，N，N +1，N+2，...，N+M；變量定義如下：

其中客戶在[Bi，Li]內的意度為1，在該區間以外客戶的滿意度隨時間ti而線性減少，α，β是客戶對時間的敏感系數。

冷鏈產品的儲運直接影響產品的質量與安全，因此，需同時考慮物流運輸路徑最短和客戶滿意程度兩個最優化問題，構建數學建模如下：

其中Dij表示兩個客戶i，j之間的距離； 配送中心M具有PM輛儲運貨車。

目標函數需滿足如下約束條件：

（1）參與儲運的車輛不能超出配送中心的總車輛數，即

（2）參與儲運的車輛的承載數量是有限的，約束如下：

（3）每個客戶配送服務僅一次

（4）配送路徑無子回路

在目標函數中引入罰函數以約束車輛容量，

其中ξ取值足夠大時不可行解在迭代過程中將被淘汰。

四、基于QPSO算法的物流運輸路徑優化問題

（一） QPSO算法

QPSO算法從量子力學理論出發，通過建立δ勢阱模型束縛粒子，在收索空間中受量子束縛的粒子以一定的概率密度分布，當粒子與中心的距離趨于無窮大時，其概率密度趨于零。

在一個M維的目標搜索空間中，由N個粒子組成的種群的決策變量為粒子第t次迭代的位置向量Xti，Xti=（Xti1， Xti2，…，xtim）， 粒子個體最好位置為Pti， Pti=（ Pti1， Pti2，…，Ptim）以最小優化問題minf（x）為例，Pti由下式確定：

當參數γ由1.0線性遞減到0.5時效果較好。

（二）粒子編碼

構造X1與X2兩個N維子向量。X1為車輛信息，X1∈[1，p]，X2為車輛儲運路徑信息。假設2個配送中心，對12個客戶進行儲運服務，每個配送中心所擁有的車輛數分別為2，3，且這5輛車的編碼分別為1至6。

（三）基于QPSO算法的物流運輸路徑規劃算法

QPSO算法流程如下：

第一步：取種群規模為N，最大迭代次數T，對粒子進行編碼；

第二步：粒子初始位置Xi0，取個體最好位置P0i=X0i；

第三步：利用公式（4-3）計算平均最好位置；

第四步：利用公式（3-3）計算Xti的適應值，利用公式（4-1）計算更新粒子的當前最好位置；

第五步：當粒子的適應值優于Ptg時，更新Ptg；

第六步：利用公式（4-2）置換粒子位置Xit+1；

第七步：轉第三步繼續迭代，達到迭代次T結束；

（四）仿真實驗結果與分析

假設某地由3個配送中心對該地區的15個門店提供儲運服務，每個配送中心1，2，3的車輛數分別為2，2，2，6輛車的編碼分別為1，2，……，6；14個客戶及3個配送中心在XOY平面的位置信息如下表2，表3所示

通過Matlab7.0對QPSO算法進行計算機仿真實驗。結果表明了QPSO算法的可行性和有效性。儲運路線如圖1所示。

經粒子解碼得到有效路徑為：

配送中心1的車輛1：15101415

配送中心1的車輛2：154215

配送中心2的車輛3：16516

配送中心2的車輛4：1693716

配送中心3的車輛5：171211117

配送中心3的車輛6：17138617

仿真實驗結果如下：

由上表可見QPSO算法在解決冷鏈產品物流儲運路徑問題中呈現出較強的穩定性與收斂性。

五、結束語

隨著中國消費者對冷鏈產品需求量的增加及對產品質量安全性的重視，為冷鏈物流的發展提供了機遇，研究冷鏈產品的儲運優化路徑，是提高物流企業競爭力及消費者滿意度的關鍵。本文從現代物流管理理念出發，以冷鏈產品的儲運成本最小化與顧客的滿意程度最大化作為優化目標，使得算法的研究與實現更具有現實意義。

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