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第1篇

那么，PXI究竟處于什么樣的技術(shù)和歷史位置呢?因?yàn)樽詣?dòng)測(cè)量技術(shù)的核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)，所以測(cè)量總線技術(shù)的發(fā)展是與計(jì)算機(jī)總線的發(fā)展密切相關(guān)的。要了解測(cè)量總線的歷史，把握其目前的技術(shù)態(tài)勢(shì)，我們需要通過知曉計(jì)算機(jī)總線技術(shù)的發(fā)展歷程和走向，來分析測(cè)量總線技術(shù)。

可用于測(cè)量的總線標(biāo)準(zhǔn)很多。衡量一種總線技術(shù)的優(yōu)劣主要看兩個(gè)參數(shù)：帶寬和延遲。在實(shí)際應(yīng)用中，由于需求不同以及成本等方面的限制，各種總線都有其適合的應(yīng)用領(lǐng)域。流行的高性能測(cè)量總線主要有GPIB、VXI和PXI。如圖1所示，從帶寬和延遲的角度，PXI明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的GPIB和VXI總線。

下面聯(lián)系計(jì)算機(jī)技術(shù)分別回顧這三種總線的歷史。

HP-IB／GPIB

HP(惠普公司)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的先行者之一。其第一款計(jì)算機(jī)HP 2116A于1966年面世，用于控制該公司眾多的測(cè)量儀器。GPIB(General PurposeInterface Bus即通用接口總線)源于HP-IB，這是HP 1965年設(shè)計(jì)的接口總線，用于連接HP的計(jì)算機(jī)和可編程儀器。由于其轉(zhuǎn)換速率高(通常可達(dá)1MB／s)，這種接口總線逐漸得到普遍認(rèn)可，1975年成為IEEE 488-1975標(biāo)準(zhǔn)。

可以說，HP開創(chuàng)了基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字化測(cè)量測(cè)試儀器，進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，虛擬儀器技術(shù)的創(chuàng)始人NI逐漸成為全球最大的GPIB供應(yīng)商。通過使用LabVIEW和儀器驅(qū)動(dòng)軟件，工程師們可以自動(dòng)化地控制測(cè)試儀器，由此，自動(dòng)化測(cè)試測(cè)量的時(shí)代正式開始。GPIB的出現(xiàn)使電子測(cè)量從獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展，并且使得自動(dòng)測(cè)量中儀器的互聯(lián)有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。此后，各種帶標(biāo)準(zhǔn)接口的測(cè)量儀器不斷出現(xiàn)，使檢測(cè)計(jì)量人員能夠很方便組成各種功能強(qiáng)大的自動(dòng)測(cè)量儀器系統(tǒng)。

GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，有專為儀器控制所設(shè)計(jì)的接口信號(hào)和接插件，具有突出的堅(jiān)固性和可靠性。經(jīng)過30余年普及，幾乎所有獨(dú)立儀器都已配有GPIB接口，網(wǎng)絡(luò)上也有各種GPIB驅(qū)動(dòng)，因而具有最好的兼容性。GPIB適合自動(dòng)化現(xiàn)有的設(shè)備、混合系統(tǒng)和特別要求專用儀器的系統(tǒng)。

VME／VXI

VXI是VME eXtensions for Instrumentation的縮寫。它是VME(Versa Module Eurocard)總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。顯然，要了解VXI，首先要了解VME。

VME總線源于VERSAbus，這是摩托羅拉公司1980年設(shè)計(jì)推出用以支持其MC68000微處理器產(chǎn)品線的技術(shù)。摩托羅拉在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域有著輝煌的歷史，是早期CPU的研發(fā)、生產(chǎn)廠商之一。摩托羅拉于1974年推出MC6800處理器。MC68000于1979年面世，與Intel8086以及Intel 80286競(jìng)爭并取得一些成功。

最早的VERSAbus設(shè)計(jì)有一個(gè)特點(diǎn)：插拔卡的尺寸很大。因?yàn)檫@一點(diǎn)，歐洲的設(shè)計(jì)人員非常不喜歡。后來設(shè)計(jì)出一種較小的、具有相似功能的總線供歐洲人使用，稱作Versa Module European，或VME，意歐式變種模塊。摩托羅拉、飛利浦、湯姆森等公司是倡導(dǎo)者。該總線從1982年開始很快被接受。1987年，VME被IEEE正式接受為萬用背板總線標(biāo)準(zhǔn)(ANSI／IEEE 1014-1987)。同年，Colorado DataSystem、HP、Racal Dana、Tektronix和Wavetek等5家儀器公司的技術(shù)代表成立了一個(gè)技術(shù)委員會(huì)(即后來的VXI總線聯(lián)盟)，了VXI規(guī)范的第1個(gè)版本。幾經(jīng)修改和完善，VME總線標(biāo)準(zhǔn)于1993年9月20日出版發(fā)行。

VXI作為一種內(nèi)部總線，比GPIB具有更高的帶寬，且具有更好的延遲率，所以它一推出就得到了軍工／航空航天的大量采用。但由于成本較高，所以很難向其他領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展。

PCIf／cPCI／PXI

追根溯源，PCI技術(shù)的開創(chuàng)者實(shí)為計(jì)算機(jī)行業(yè)的老大Intel公司。1991年下半年，由于原有的ISA、EISA已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)要求而成為整個(gè)系統(tǒng)的主要瓶頸，Intel公司首先提出了PCI的概念，并聯(lián)合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集團(tuán)。PCI是Peripheral Component Interconnect(外設(shè)部件互連)的縮寫，它是目前個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。而且作為內(nèi)部總線，PCI能夠達(dá)到很高的帶寬。

1994年提出的CompactPCI簡稱cPCI，中文又稱緊湊型PCI，是在PCI技術(shù)基礎(chǔ)之上經(jīng)過改造而成。它采用經(jīng)過20年實(shí)踐檢驗(yàn)后的高可靠歐洲卡結(jié)構(gòu)，改善了散熱條件，提高了抗振動(dòng)沖擊能力，符合電磁兼容性要求，更適合構(gòu)建高可用性系統(tǒng)，滿足電信、數(shù)字通信、軍事裝備以及其他高可靠領(lǐng)域的要求。

1997年，NI公司為鋇0試和測(cè)量應(yīng)用提出PxI(PCI eXtensions forInstrumentation)，這是專為測(cè)試任務(wù)而優(yōu)化的CompactPCI，PXI基于cPCI總線的堅(jiān)固性、模塊化及Eurocard機(jī)械封裝的特性，并增加了專門的同步總線，用于模塊至模塊之間的同步和觸發(fā)。PXI控制器運(yùn)行Windows操作系統(tǒng)，采用最快速的處理器、內(nèi)存等PC技術(shù)，并能連接各種外部總線接口(例如USB、串口等)，此外NI等一些廠商還提供與PXI控制器配合的GPIB控制器，因此，PXI是混合系統(tǒng)中理想的核心部分。1998年，NI與其他測(cè)試設(shè)備廠商合作的PXI系統(tǒng)聯(lián)盟將PXI作為一個(gè)開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推向市場(chǎng)，迄今為止PXI聯(lián)盟已經(jīng)擁有70余家公司和超過1200種產(chǎn)品供選擇，所以這樣的模塊化平臺(tái)可以讓用戶自由選擇測(cè)試功能、用戶界面、分析軟件等其他要素。此外，商業(yè)技術(shù)的運(yùn)用和在模塊間共享電源等優(yōu)勢(shì)為用戶極大地降低了成本。 以上這些都使其成為測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的高性能、低成本運(yùn)載平臺(tái)。

未來發(fā)展

目前，PXI技術(shù)得到大力推廣，市場(chǎng)發(fā)展迅速。根據(jù)Frost & Sullivan 2005年度的調(diào)查顯示(見圖2)，PXI市場(chǎng)的增長速度遠(yuǎn)高于VME／VXI，以及測(cè)試測(cè)量行業(yè)的平均值。NI和PXI聯(lián)盟成員也在繼續(xù)為PXI加大投資，隨著IntelPCI Express總線的推出，PXISA在2005年第三季度正式推出了PXIExpress的軟硬件標(biāo)準(zhǔn)，通過在背板使用PCI Express的技術(shù)，PXI Express能夠?qū)捳岣?5倍，從原來PXI的132MB／s提高到現(xiàn)在6GB／s；同時(shí)保持了和原來PXI模塊在軟硬件上的向后兼容性。

然而，由于VXI大量用于軍工和航天等對(duì)成本及對(duì)新技術(shù)不敏感、但對(duì)可靠性和性能要求苛刻的領(lǐng)域，所以還會(huì)在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)存在。另外，供應(yīng)商們也在嘗試為VME加入新技術(shù)，比如提升帶寬的新技術(shù)，試圖使這種總線技術(shù)的服役期限再延長10年甚至20年。

即便是更老的GPIB技術(shù)也不會(huì)馬上消失，被新的總線(例如以太網(wǎng)、USB或FireWire)所取代。GPIB安裝基數(shù)非常大，精通的使用者和供應(yīng)商眾多。一些大型測(cè)試和測(cè)量公司如安捷倫、吉時(shí)利、羅德與施瓦茨和Tektronix仍以GPIB為主要的儀器總線并配之以所需的USB或以太網(wǎng)。GPIB還可以用來將VXI和PXI連接到控制器。此外，一些特殊儀器，例如吉時(shí)利儀器公司的2800RF模型動(dòng)力分析儀，就只能采用GPIB連接平臺(tái)。基于此，一些廠商如吉時(shí)利仍然看好GPIB的發(fā)展前景。

在遺產(chǎn)(英文legacy，西方人不稱舊的或過時(shí)的)技術(shù)繼續(xù)存在的同時(shí)，更新的總線技術(shù)還在不斷涌現(xiàn)，例如，安捷倫于2004年提出LXI平臺(tái)概念。LXI(LAN eXtensions forInstrumentation)據(jù)稱以獨(dú)特的方式將GPIB的優(yōu)勢(shì)和VXI的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起。基于LAN的測(cè)試總線適合于遠(yuǎn)程測(cè)量和控制，其廣泛性和低成本的特點(diǎn)使之成為現(xiàn)有儀器控制總線(如GPIB等)的一個(gè)極具競(jìng)爭力的替代項(xiàng)。然而對(duì)于設(shè)備與設(shè)備之間的同步，就必須要結(jié)合IEEE 1588，那么這樣的話用戶就要為開關(guān)盒增加額外的成本。LXI協(xié)會(huì)于2004年9月成立，一年后了第一版LXI規(guī)范，迄今大部分的產(chǎn)品都是基于LAN控制，而不是結(jié)合1588標(biāo)準(zhǔn)。

第2篇

關(guān)鍵詞：工程預(yù)結(jié)算；自動(dòng)計(jì)算軟件

Abstract: The development of the computer technology, and infiltrated all walks of life and computer graphic design technology promotion, the computer graphics technology is applied to the calculation of engineering quantity possible, automatic calculation software application and development is the inevitable trend of the building engineering budget.

Key words : the project pre-settlement; automatic calculation software

中圖分類號(hào)：F811.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

建筑工程預(yù)結(jié)算是建筑行業(yè)中非常重要的一項(xiàng)工作，而工程量計(jì)算又是這項(xiàng)工作中至關(guān)重要的一部分。如何提高工程量計(jì)算的效率、減少其工作量，做到準(zhǔn)確無誤，一直是工程預(yù)算行業(yè)急待解決的一個(gè)課題。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，并滲入到各行各業(yè)中以及計(jì)算機(jī)平面設(shè)計(jì)技術(shù)的推廣，使得計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)應(yīng)用到工程量計(jì)算中成為可能，工程量自動(dòng)計(jì)算軟件的應(yīng)用和發(fā)展是建筑工程預(yù)結(jié)算的必然趨勢(shì)。

2003年7月我在公司預(yù)算處開始從事工程預(yù)算工作，剛參加工作時(shí)，工程預(yù)算對(duì)我來說非常陌生，書本理論與實(shí)際應(yīng)用之間差距太大。經(jīng)過很長一段努力，我的預(yù)算技能雖然有所提高，但對(duì)于計(jì)算規(guī)則和定額的深入理解以及計(jì)算速度的有效提高等方面仍有相當(dāng)?shù)牟蛔恪?/p>

2007年，在參與我公司內(nèi)蒙古商廈的審計(jì)結(jié)算工作中，我接觸到了魯班算量軟件，同時(shí)，在學(xué)習(xí)和應(yīng)用當(dāng)中感受到它給我的工作帶來了很大的方便。

（一）在工作方式上，魯班軟件采用的是AutoCad界面和繪圖方式，這正是我在校期間的學(xué)習(xí)內(nèi)容，所以感覺上手很快，達(dá)到熟練程度也比較容易。

當(dāng)然對(duì)于很多初學(xué)者來說，軟件入門的確有一定的困難，但這只是暫時(shí)的，只要我們把握正確的方法，通過正確的渠道，再加上自己的努力就一定能掌握它。

（二）對(duì)于工程量計(jì)算規(guī)則，其中大部分已經(jīng)在魯班軟件中設(shè)置完畢，我們只要稍做修改就可以正確應(yīng)用。

顯而易見，工程量計(jì)算軟件為預(yù)算初學(xué)者提供了學(xué)習(xí)的捷徑。因?yàn)槔项A(yù)算員精通定額，熟練掌握計(jì)算規(guī)則，但計(jì)算機(jī)水平都不是很高，而對(duì)于初學(xué)者來說計(jì)算機(jī)操作是我們的優(yōu)勢(shì)，計(jì)算規(guī)則已經(jīng)由軟件定義，我們就可以先入門學(xué)習(xí)軟件再逐漸熟悉定額和計(jì)算規(guī)則。通過這種方式我感到預(yù)算水平提高很快。

（三）在工作步驟上，使用工程量計(jì)算軟件省略了原先的計(jì)算書匯總、上表套定額的手工工序，完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，極大程度上節(jié)省了時(shí)間。

在工作效率上，以前用手工算量大約用一星期才能完成的工程量，用算量軟件五天就能完成。

（四）在采用的工作方式上，魯班軟件采用AutoCad繪圖方式，省略了手工計(jì)算時(shí)使用的鉛筆、橡皮、計(jì)算器和大量的工程量計(jì)算書等耗材，簡化了手寫計(jì)算式的步驟和手按計(jì)算器計(jì)算的繁復(fù)工作，在極大程度上實(shí)現(xiàn)了無紙辦公。

（五）在打印輸出格式上，魯班軟件打印輸出的整潔版面是手工書寫無法比擬的，其格式明確，計(jì)算公式詳細(xì)，匯總方式合理，做為預(yù)算資料的保存和查閱十分適用。

另外，在核對(duì)工程量時(shí)，還可以利用電子計(jì)算書的分類匯總和條件匯總功能，在計(jì)算機(jī)中隨時(shí)調(diào)用有用的數(shù)據(jù)，減少了手工計(jì)算書不易分類、不易匯總的麻煩。

再有，軟件提供了自動(dòng)輸出到TXT、EXCEL、XML多種文件形式，極大程度上方便了各種用戶的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。

（六）圖形算量軟件作為一種高科技含量的新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，具有很大的發(fā)展前景，通過每一次的軟件不定期升級(jí)，軟件必將越做越成熟，越做越合乎人性化設(shè)計(jì)。到目前為止，該軟件已經(jīng)由最初的2007版升級(jí)到2008版，而且2009版已經(jīng)在網(wǎng)上公布并進(jìn)入全國巡回展覽階段。

我相信，新一版的魯班軟件設(shè)計(jì)一定會(huì)有更強(qiáng)大的功能，有更出色的表現(xiàn)，讓我們拭目以待。

第3篇

關(guān)鍵詞：量子保密；通信技術(shù)；應(yīng)用；未來發(fā)展

引言

隨著信息化時(shí)代的到來，人們無時(shí)無刻都在接發(fā)文字信息、視頻信息、電子信息等，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域帶來了新的改變。為了保障信息通信的安全，防止信息傳遞過程中存在的泄露風(fēng)險(xiǎn)，采取量子保密通信技術(shù)，有效避免信息被攻擊破譯，保障了信息傳遞的絕對(duì)安全[1]。量子保密通信改變了傳統(tǒng)加密通信的局限性和不安全性，解決了存在的安全隱患問題，根據(jù)量子力學(xué)原理與科學(xué)信息技術(shù)的有效結(jié)合，采用高精度量子測(cè)量技術(shù)和高精準(zhǔn)量子計(jì)算技術(shù)進(jìn)行計(jì)算、編碼和信息傳輸，發(fā)揮了高效安全的通信性能。量子計(jì)算利用量子力學(xué)規(guī)律來調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算，能夠進(jìn)行大規(guī)模、多線程地?cái)?shù)據(jù)處理，具有超強(qiáng)的計(jì)算能力和精密的邏輯性[2]。在依靠量子比特工作中，由于量子位存在的并行性、糾纏性和疊加性，量子算法在進(jìn)行問題處理時(shí)就能夠做出傳統(tǒng)計(jì)算無法比擬的超強(qiáng)處理能力，實(shí)現(xiàn)超高精度、超高速度的工作效率[3]。隨著國內(nèi)外量子信息技術(shù)科技的發(fā)展，針對(duì)現(xiàn)有公鑰體系在單向計(jì)算時(shí)存在的易被攻擊威脅，造成信息發(fā)生泄漏的嚴(yán)重后果，開展量子密鑰分發(fā)技術(shù)的保密通信的創(chuàng)新研發(fā)，滿足了當(dāng)前信息化社會(huì)和數(shù)字化經(jīng)濟(jì)時(shí)代的需求。通過量子保密通信技術(shù)的研究與應(yīng)用，推動(dòng)了量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行和未來的無限發(fā)展。

1量子保密通信技術(shù)應(yīng)用

1.1量子密鑰分發(fā)技術(shù)應(yīng)用

量子密鑰分發(fā)是根據(jù)量子測(cè)不準(zhǔn)原理、量子不可分割和量子態(tài)不可復(fù)制的特性來實(shí)現(xiàn)，量子生成的通信密碼校驗(yàn)絕對(duì)的安全性，不會(huì)被任何方式破解。通信雙方建立量子密碼分享協(xié)議，發(fā)送方和接受方以單光子的狀態(tài)作為信息載體來建立密鑰，保證密鑰分發(fā)的安全性，密鑰分發(fā)采取一次一密的加密體制建立安全通信密碼。密鑰分發(fā)完成后需要進(jìn)行信息協(xié)同和隱私保密增強(qiáng)，糾正密鑰中存在的錯(cuò)誤，使密鑰保持一致性，進(jìn)一步增強(qiáng)信息隱私的保密安全。根據(jù)協(xié)議隨機(jī)選擇調(diào)制每一個(gè)光子的基矢，隨機(jī)的基矢可以對(duì)接收端進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在偏振編碼過程中采用單光子的水平偏振態(tài)（0°）、垂直偏振態(tài)（90°）、偏振態(tài)（+45°）和偏振態(tài)（-45°）的4個(gè)量子態(tài)，來進(jìn)行不同自由度的編碼，可以選擇垂直方向，也可以沿水平方向或其它角度作為量子信息的載體。發(fā)送方隨機(jī)使用2組基矢，按照事先約定的單光子水平偏振態(tài)通過量子信道發(fā)送給協(xié)議用戶，當(dāng)用戶接收到光子后也隨機(jī)地使用2組基矢進(jìn)行偏振態(tài)的測(cè)量，如果制備基矢和檢測(cè)基矢兼容，則表示收發(fā)隨機(jī)數(shù)完全一致，如果存在不同，發(fā)送方和用戶在從新進(jìn)行比對(duì)制備基和測(cè)量基基矢，直到收發(fā)雙方擁有完全一致的隨機(jī)數(shù)序列密鑰。密鑰分發(fā)、生成后不會(huì)被破譯或計(jì)算破解，即使在密鑰生成過程中被竊聽也會(huì)被通信方發(fā)現(xiàn)，仍然不會(huì)泄密，保證了絕對(duì)的安全性[4]。

1.2量子保密通信與后量子安全加密應(yīng)用

近年來，我國在量子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，在量子保密通信的研發(fā)中獲得突破性進(jìn)展，利用量子保密通信技術(shù)克服了傳統(tǒng)通信技術(shù)存在的安全隱患問題，保證了通信的安全性和可靠性[5]。量子保密通信具備巨大的信息存儲(chǔ)與攜帶性能，量子計(jì)算機(jī)可以面對(duì)各種復(fù)雜難度的計(jì)算，并能進(jìn)行高時(shí)速、高精準(zhǔn)的并行計(jì)算處理能力。量子保密通信是在原有的公鑰體系進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，采取量子密鑰分發(fā)和加密的量子保密通信方案，以應(yīng)對(duì)原有量子計(jì)算體系內(nèi)存在的安全威脅，并對(duì)現(xiàn)有加密體制進(jìn)行升級(jí)，應(yīng)用計(jì)算破解能力的后量子加密技術(shù)提高了被破解能力，避免信息泄露。量子保密通信與后量子加密的應(yīng)用，為未來量子安全信息加密技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展具有重要的意義[6]。

1.2.1量子保密通信方案量子保密通信利用量子態(tài)的疊加性和量子不可克隆原理，采取密鑰分發(fā)的密碼技術(shù)，對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行一次一密的加密方法，完善了加密體制，實(shí)現(xiàn)了信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

1.2.2后量子加密后量子加密技術(shù)是一種新的加密方法，通過運(yùn)用許多先進(jìn)的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的加密體制算法進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，例如網(wǎng)格編碼算法和橢圓曲線算法等，增加了防御能力，可以完全抵抗黑客的計(jì)算破解，后量子新型信息加密技術(shù)能夠與現(xiàn)有的信息安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容和平滑升級(jí)演進(jìn)。

1.3量子保密通信應(yīng)用

量子保密通信為未來信息安全提供了保障，是信息領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，在量子保密通信中量子密鑰分發(fā)作為關(guān)鍵技術(shù)，與典型網(wǎng)絡(luò)組織和現(xiàn)有通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相融合，建立了網(wǎng)絡(luò)管控、安全服務(wù)、密鑰生成層、密鑰分發(fā)層、密鑰應(yīng)用層等組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全可靠性，并應(yīng)具備靈活高效、可擴(kuò)展的未來發(fā)展的建設(shè)需求。系統(tǒng)分為發(fā)送裝置和接受裝置，利用公共信道對(duì)密鑰分發(fā)協(xié)議合法的通信雙方發(fā)送共享的隨機(jī)密鑰。其中，密鑰生成層將生成制備的量子密鑰提供給上層，在密鑰中繼、密鑰轉(zhuǎn)發(fā)、密鑰存儲(chǔ)、密鑰輸出過程中，密鑰應(yīng)用層為量子密鑰的保密通信服務(wù)提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)管控平臺(tái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理，安全服務(wù)平臺(tái)則負(fù)責(zé)密碼服務(wù)和安全管理。量子密鑰分發(fā)是以量子物理與信息學(xué)為基礎(chǔ)，利用量子態(tài)糾纏重疊的力學(xué)特性，在通訊雙方之間產(chǎn)生并分享一個(gè)隨機(jī)的安全的密鑰，運(yùn)用一次一密的加密方法，通過量子信道完成信息的安全傳送。由于傳統(tǒng)量子信道在傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行量子密鑰服務(wù)的加密業(yè)務(wù)時(shí)，量子信道存在傳輸損耗，量子密鑰分發(fā)距離會(huì)被限制距離，需設(shè)置中繼節(jié)點(diǎn)來完成長距離的接力傳送，導(dǎo)致安全防護(hù)存在困難，存在安全隱患。因此在現(xiàn)有較大規(guī)模的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中，都采用可信中繼技術(shù)是異或后的中繼技術(shù)，量子密鑰只會(huì)在節(jié)點(diǎn)處暫存經(jīng)過異或后，不會(huì)對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)造成影響，具有信息傳輸?shù)陌踩院透咝省?/p>

2量子保密通信目前發(fā)展?fàn)顩r

隨著量子保密通信的發(fā)展，世界各國試用點(diǎn)呈現(xiàn)逐步成熟趨勢(shì)，但在應(yīng)用推廣方面暴露出一些問題。主要包括三個(gè)方面：（1）應(yīng)用場(chǎng)景受到限制當(dāng)前，量子保密通信主要面向金融、政府等長期安全性較高的特定場(chǎng)景之中，市場(chǎng)規(guī)模較為分散，傳統(tǒng)通信業(yè)界對(duì)于量子保密通信應(yīng)用目前仍然處于熱情度較低的狀態(tài)。此外，由于量子態(tài)信號(hào)與傳統(tǒng)信號(hào)混合傳輸時(shí)，將引入劣化性能，導(dǎo)致量子保密通信組網(wǎng)需要借助額外獨(dú)立光纖鏈路才能獲取所需資源。（2）技術(shù)瓶頸待解決在百公里長距離傳輸情況下，量子保密通信可用安全碼率大約為15kbit/s量級(jí)，相比于當(dāng)前光傳達(dá)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的量級(jí)信息傳輸差距較大，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的一一加密。此外，在量子保密通信組網(wǎng)方面，由于量子態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)尚不成熟，因此，有關(guān)量子存儲(chǔ)方面難以實(shí)現(xiàn)，其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證分析。（3）安全性存在一定風(fēng)險(xiǎn)在實(shí)際通信過程中，信道節(jié)點(diǎn)不理想特性使其難以滿足安全性標(biāo)準(zhǔn)，成為不法分子利用的安全漏洞，所以針對(duì)通信安全性升級(jí)將是運(yùn)營維護(hù)所面臨的一個(gè)難題，現(xiàn)階段，由于通信密鑰生成碼率也相對(duì)較低，很難滿足一次一密要求。現(xiàn)階段，我國量子保密通信技術(shù)在業(yè)務(wù)、市場(chǎng)、商用的應(yīng)用都處于推廣初期階段，在量子密鑰分發(fā)技術(shù)組網(wǎng)理念和技術(shù)研究中，仍然面臨一些問題有待研究和探討。

3量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作策略與未來發(fā)展

3.1量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作策略

在未來量子保密通信技術(shù)研發(fā)中，應(yīng)保證量子保密通信設(shè)備系統(tǒng)的功能與性能的一致性和可靠性，增加設(shè)備系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層面的兼容性、靈活性和安全性，在設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)、安全性能、組網(wǎng)以及加密等各個(gè)方面，逐步完善應(yīng)用體制，在未來發(fā)展中形成完整的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。首先，在國家政策支持的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)量子密鑰分發(fā)技術(shù)前沿技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，創(chuàng)新開發(fā)新型協(xié)議技術(shù)、系統(tǒng)器件和架構(gòu)方案，加快提升量子密鑰分發(fā)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備成熟度、實(shí)用化水平和性價(jià)比，不斷提高量子密鑰分發(fā)和后量子加密的技術(shù)水平，完善加密體制。然后，應(yīng)加強(qiáng)量子保密通信的商業(yè)化應(yīng)用和市場(chǎng)開拓規(guī)劃的工作策略和未來發(fā)展方向，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)合作，開展多樣化的商業(yè)部署模式，制定標(biāo)準(zhǔn)化工作策略，為應(yīng)用發(fā)展做好引導(dǎo)和培育市場(chǎng)需求。最后，應(yīng)加快我國量子保密通信網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目工程的建設(shè)，升級(jí)設(shè)備完善標(biāo)準(zhǔn)，提高量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的網(wǎng)管和運(yùn)維能力，使量子保密通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)在完善的密鑰管理設(shè)備與加密通信設(shè)備進(jìn)行安全可靠的通信，以商業(yè)化應(yīng)用推廣和市場(chǎng)化發(fā)展為未來建設(shè)目標(biāo)，增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實(shí)際可用性和安全性等標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)規(guī)模。目前，我國量子保密通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展水平，在國家政策的大力支持下在社會(huì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，量子信息技術(shù)作為我國科技創(chuàng)新的重要發(fā)展技術(shù)，應(yīng)加快發(fā)展量子信息產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)量子技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的深度融合，增加產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為國家安全、國防軍事提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，新興的量子信息產(chǎn)業(yè)推動(dòng)了我國戰(zhàn)略性發(fā)展方向。

3.2未來發(fā)展前景

量子保密通信技術(shù)在未來發(fā)展進(jìn)程中，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是未來量子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，需要加強(qiáng)技術(shù)成熟度、設(shè)備可靠性和投入產(chǎn)出性價(jià)比等各方面的研究，開展標(biāo)準(zhǔn)化工作策略以促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。近年來，隨著量子保密通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新，世界各國在量子保密通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭日趨激烈，我國雖然處于世界領(lǐng)先地位，應(yīng)需加強(qiáng)對(duì)量子技術(shù)研究機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備廠商和建設(shè)運(yùn)營單位進(jìn)行大力扶持，在政策支持優(yōu)勢(shì)下強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力，以增強(qiáng)科技實(shí)力，提高市場(chǎng)競(jìng)爭能力。積極推廣大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，促進(jìn)量子保密通信商業(yè)化推廣、產(chǎn)業(yè)鏈壯大和產(chǎn)業(yè)化得到健康發(fā)展。

3.2.1分發(fā)系統(tǒng)性能指標(biāo)和實(shí)用化水平有提升空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)之中單跨傳輸距離在百公里以內(nèi)，密鑰成碼率有待進(jìn)一步提高。同時(shí)，量子密鑰系統(tǒng)工程化也具有一定提升空間。此外，量子保密通信系統(tǒng)仍需要密鑰管理，將其與信息通信行業(yè)緊密融合，加密通信設(shè)備。

3.2.2抗量子計(jì)算破解的安全加密面向未來量子計(jì)算對(duì)于現(xiàn)有加密體系存在的破解威脅，需設(shè)計(jì)抗量子計(jì)算破解安全加密方案，快速提升量子密鑰分發(fā)技術(shù)和實(shí)用化水平，這是贏得加密技術(shù)體制的關(guān)鍵。

3.2.3量子保密通信商業(yè)化開拓仍需進(jìn)一步探索量子保密通信是對(duì)現(xiàn)有通信技術(shù)的一種有效安全性提升技術(shù)，能夠解決密鑰分發(fā)安全性問題，提升通信安全性等級(jí)，具有長期性和高安全性。尤其在金融專網(wǎng)方面，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對(duì)有限，因此，在后續(xù)研究進(jìn)程中，逐漸完善量子通信保密技術(shù)，將其推廣到投入產(chǎn)出性行業(yè)之中，從設(shè)備升級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)完善、市場(chǎng)探索等方面進(jìn)行逐一推廣與應(yīng)用。因此，在今后發(fā)展過程中，應(yīng)凝聚各方形成合力，提升工程化實(shí)用水平，引導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，重視標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

第4篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇；改進(jìn)量子進(jìn)化算法；研究

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）33-0033-02

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展與廣泛應(yīng)用，其已經(jīng)成為了我國人民在日常生活中及工作中不可缺少的技術(shù)，它為人們的衣食住行提供了方面，也為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。目前我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正在朝著更大規(guī)模范圍發(fā)展，在此過程中也暴露了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的一系列問題。現(xiàn)如今的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇已經(jīng)滿足不了人們及社會(huì)的發(fā)展需求，也對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成了一定的影響，所以對(duì)其的優(yōu)化改進(jìn)是目前最重要的內(nèi)容。

1 淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中有多種方法，包括梯度法、列表尋優(yōu)法、爬山法及模擬退算法等。由于這些方式具有局限性，收到多種條件的限制，導(dǎo)致本身的作用都得不到很好的發(fā)揮。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇主要是在能夠滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信容量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼熬W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需求的基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)路由進(jìn)行選擇，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以縮短到最小時(shí)延。一般計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇可以使用優(yōu)化工作，比如：其一，如果計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)內(nèi)部具有較大容量的緩沖器，那么就不會(huì)溢出或者丟失其數(shù)據(jù)包；其二，如果能夠以實(shí)際的指數(shù)分布為基礎(chǔ)設(shè)置報(bào)文長度，就可以按照泊松到達(dá)；其三忽略計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)處理報(bào)文的時(shí)延；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文傳輸服務(wù)都是一個(gè)等級(jí)。【1】

2 探析改進(jìn)量子進(jìn)化算法

實(shí)際上量子進(jìn)化算法就是進(jìn)化算法和量子計(jì)劃相結(jié)合產(chǎn)生的，此事以態(tài)矢量為基礎(chǔ)，以量子比特編碼為染色體，其更新染色體要以量子旋轉(zhuǎn)門和非門進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而才能優(yōu)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由。量子進(jìn)化算法中的染色體排列矩陣為：

一個(gè)量子染色體表示問題解的特性，其原理就是對(duì)量子染色體進(jìn)行隨機(jī)測(cè)量，以此得出結(jié)果和概率，使用二進(jìn)制實(shí)現(xiàn)坍塌，在此過程中可以了解到量子染色體可以有效地解決問題。另外改進(jìn)量子進(jìn)化算法的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)量子旋轉(zhuǎn)門，通過搜索法使公式的解得到最佳，增加或者減少概率，以此保留或者刪除結(jié)果，以此來改進(jìn)量子進(jìn)化算法。

上表中的xi表示第i個(gè)量子染色體的二進(jìn)制解，bi表示第i個(gè)最優(yōu)解。

量子進(jìn)化算法的流程主要包括三個(gè)部分：其一，要對(duì)種群進(jìn)行初始化，在此基礎(chǔ)上對(duì)初始種種群進(jìn)行測(cè)量，以此得到與個(gè)體相依狀態(tài)的相關(guān)記錄表；其二，在合適的狀態(tài)下對(duì)記錄進(jìn)行針對(duì)性的評(píng)估，并且對(duì)最佳個(gè)體和個(gè)體的適應(yīng)值進(jìn)行相關(guān)記錄；其三，在還沒有完全結(jié)束的時(shí)候，進(jìn)行其他操作。

對(duì)于量子進(jìn)化算法來說，此過程是非常復(fù)雜的，用相關(guān)的符號(hào)表示事務(wù)，之后進(jìn)行計(jì)算。比如可以使用M表示染色體長度，染色體可以維護(hù)解的多樣性。這樣才能使算法簡單的表述。【2】

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇的改進(jìn)量子進(jìn)化算法研究

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，量子進(jìn)化算法是非常值得熱議的話題，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的量子進(jìn)化算法，其主要問題就是量子進(jìn)化算法是針對(duì)性對(duì)表格進(jìn)行參照，以此來找出相應(yīng)的解法。這種方法會(huì)造成旋轉(zhuǎn)角之間沒有較好的關(guān)聯(lián)性，另外在搜索問題的時(shí)候會(huì)有跳躍性，對(duì)于計(jì)算機(jī)在日常運(yùn)行工作的時(shí)候是非常不利的。為了能夠通過量子進(jìn)化算法解決計(jì)算機(jī)路由選擇中的問題，就要對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。首先優(yōu)化其中的旋轉(zhuǎn)角，使其值能夠滿足路由選擇。優(yōu)化后的旋轉(zhuǎn)表式子可以寫為：

?θi=0.001π*50fb-fx/fx

根據(jù)此式子可以了解到旋轉(zhuǎn)角在不同的情況下會(huì)有不同的結(jié)果，簡單來說就是不同的旋轉(zhuǎn)角值具有不同的含義。如果旋轉(zhuǎn)角的值越小，那么就說明個(gè)體與最優(yōu)個(gè)體之間的距離就越小，就縮小了搜索網(wǎng)絡(luò)。在此狀況下搜索就可以達(dá)到最優(yōu)；如果旋轉(zhuǎn)角的值越大，就說明個(gè)體與最優(yōu)個(gè)體之間的距離越大，就逐漸擴(kuò)大了搜索網(wǎng)絡(luò)。在此狀況下就要使所搜速度加快，這樣才能夠使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇更多方面。

另外就是優(yōu)化調(diào)整其中的函數(shù)，可以使用組合優(yōu)化的方式進(jìn)行，要求函數(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)，這樣才能夠得出最優(yōu)解。通過此方式可以了解到，個(gè)體基因之間并沒有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。所以就可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇，對(duì)量子進(jìn)化算法中的函數(shù)調(diào)整并優(yōu)化。如果處于歸一化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的實(shí)屬對(duì)，并且使他們與量子位一一對(duì)應(yīng)。基于此就可以做量子進(jìn)化算法的仿真實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)其進(jìn)行對(duì)比，是否有優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的性能能夠了解量子進(jìn)化算法優(yōu)化后比傳統(tǒng)更優(yōu)秀，此結(jié)果可以見圖1。

從圖1可以了解到，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的改進(jìn)量子進(jìn)化算法中，不斷是收斂速度、尋優(yōu)能力還是其中的性能，都優(yōu)于傳統(tǒng)量子進(jìn)化算法。在進(jìn)行仿真測(cè)試時(shí)，能夠使改進(jìn)量子進(jìn)化算法之后發(fā)揮自身的作用，也能夠在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中完善自身的應(yīng)用。在此情況下計(jì)算機(jī)路由選擇面對(duì)問題能夠很好地解決，并且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問題，有效地提高了工作人員的工作質(zhì)量和效率，還使計(jì)算機(jī)在正常運(yùn)行和工作的過程中保持一個(gè)良好的狀態(tài)。【3】

4結(jié)束語

在目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，要重視計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由的選擇。同時(shí)，改進(jìn)量子進(jìn)化算法也是非常重要的，通過優(yōu)化旋轉(zhuǎn)角，以此提高搜索速率及范圍。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自發(fā)展應(yīng)用以來，量子進(jìn)化算法都有著較好的應(yīng)用和前景，那么優(yōu)化量子進(jìn)化算法有效地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以為我國各行各業(yè)提供更好的服務(wù)，也有效促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋明紅，俞華鋒，陳海燕.改進(jìn)量子進(jìn)化算法在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由選擇中的應(yīng)用研究[J].科技通報(bào)，2014（1）：170-173.

第5篇

量子密碼應(yīng)運(yùn)而生

量子計(jì)算的原理與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)采用的原理有很大不同，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)采用單路串行操作，而量子計(jì)算機(jī)采用多路并行操作，它們運(yùn)算速度的差異就如同萬只飛鳥同時(shí)升上天空與萬只蝸牛排隊(duì)過獨(dú)木橋的區(qū)別。

20世紀(jì)70年代，英國和美國最早開始對(duì)量子計(jì)算的研究。近年來，量子計(jì)算的理論和實(shí)踐都相繼取得重大進(jìn)展，產(chǎn)生了多種新的量子算法，研制了多種量子計(jì)算機(jī)原型。

科學(xué)家預(yù)測(cè)，未來10～20年將研制成功103～104量子比特的大型量子計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算能力可以在幾分鐘內(nèi)破譯現(xiàn)有任何采用非對(duì)稱密鑰系統(tǒng)生成的密碼。

面對(duì)量子計(jì)算未來可能隨時(shí)“秒殺”傳統(tǒng)密碼的危險(xiǎn)，科學(xué)家致力于尋找不基于數(shù)學(xué)問題，能有效抵抗量子計(jì)算攻擊的新型密碼體制。解鈴還須系鈴人，同樣基于量子信息技術(shù)的量子密碼應(yīng)運(yùn)而生，成為對(duì)抗量子計(jì)算的“神器”。

又一個(gè)可能的“技術(shù)差”

二戰(zhàn)中，英國破譯德軍ENGMA密碼，獲知其即將轟炸考文垂市，但為保守德軍密碼已被破譯的秘密，英國斷然犧牲考文垂這個(gè)重要工業(yè)城市，不發(fā)出防空警報(bào)任由德軍轟炸；美軍在中途島海戰(zhàn)的勝利，以及擊落山本五十六座機(jī)等影響戰(zhàn)爭進(jìn)程的重大事件，與其成功破譯日軍“紫密”有直接關(guān)系。一些專家們甚至估計(jì)，盟軍在密碼破譯上的成功至少使二戰(zhàn)縮短了8年。

當(dāng)前，戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)已成為連接人與武器、武器與武器的技術(shù)紐帶，構(gòu)成了信息化軍隊(duì)的神經(jīng)中樞。偵察預(yù)警、指揮協(xié)同、武器控制、后勤保障等作戰(zhàn)活動(dòng)均離不開網(wǎng)絡(luò)的支持。安全可靠的戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)是保證自身作戰(zhàn)體系穩(wěn)定，在體系對(duì)抗中謀取勝勢(shì)的重要前提，而戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的安全又十分依賴于網(wǎng)絡(luò)通信密碼提供的“安全屏障”。

一個(gè)國家的軍隊(duì)一旦率先實(shí)現(xiàn)量子密碼和量子計(jì)算的武器化，并在戰(zhàn)爭中投入使用，將與對(duì)手形成巨大的“技術(shù)差”，在保持自身網(wǎng)絡(luò)通信絕對(duì)安全的同時(shí)，可隨時(shí)破譯對(duì)方網(wǎng)絡(luò)通信密碼，洞悉對(duì)手的一舉一動(dòng)，從而占據(jù)絕對(duì)信息優(yōu)勢(shì)，甚至可以直接癱瘓和控制對(duì)方網(wǎng)絡(luò)，由此將置作戰(zhàn)對(duì)手于極為被動(dòng)的不利地位，戰(zhàn)局可能出現(xiàn)“一邊倒”的情況。

以超常措施推進(jìn)軍事應(yīng)用

意大利軍事家杜黑指出：“勝利只向那些能預(yù)見戰(zhàn)爭特性變化的人微笑，而不是向那些等待變化發(fā)生才去適應(yīng)的人微笑。”面對(duì)量子信息技術(shù)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，只有未雨綢繆，盡早規(guī)劃，提前部署，才能在未來戰(zhàn)爭中占據(jù)先機(jī)和主動(dòng)，避免對(duì)手利用技術(shù)突然性陷我于被動(dòng)。

目前，量子密碼已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室演示性研究邁向?qū)嶋H應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家軍隊(duì)已把量子信息技術(shù)作為引領(lǐng)未來軍事革命的顛覆性、戰(zhàn)略性技術(shù)。例如，美國防高級(jí)研究計(jì)劃局專門制定“量子信息科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”、研發(fā)量子芯片的“微型曼哈頓”計(jì)劃等。美國正加速推進(jìn)量子信息技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，美國白宮和五角大樓已安裝量子通信系統(tǒng)并已投入使用。英、法、德、日等國軍隊(duì)也相繼制定實(shí)施一系列發(fā)展量子信息技術(shù)的計(jì)劃。

第6篇

關(guān)鍵詞：量子比特；量子力學(xué)；量子相干性；并行運(yùn)算

0　引言

自1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生至今，共經(jīng)歷了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路四個(gè)時(shí)代。計(jì)算機(jī)科學(xué)日新月異，但其性能卻始終滿足不了人類日益增長的信息處理需求，且存在不可逾越的“兩個(gè)極限”。

其一，隨著傳統(tǒng)硅芯片集成度的提高，芯片內(nèi)部晶體管數(shù)與日俱增，相反其尺寸卻越縮越小(如現(xiàn)在的英特爾雙核處理器采用最新45納米制造工藝，在143平方毫米內(nèi)集成2.91億晶體管)。根據(jù)摩爾定律估算，20年后制造工藝將達(dá)到幾個(gè)原子級(jí)大小，甚至更小，從而導(dǎo)致芯片內(nèi)部微觀粒子性越來越弱，相反其波動(dòng)性逐漸顯著，傳統(tǒng)宏觀物理學(xué)定律因此不再適用，而遵循的是微觀世界煥然一新的量子力學(xué)定理。也就是說，20年后傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)將達(dá)到它的“物理極限”。

其二，集成度的提高所帶來耗能與散熱的問題反過來制約著芯片集成度的規(guī)模，傳統(tǒng)硅芯片集成度的停滯不前將導(dǎo)致計(jì)算機(jī)發(fā)展的“性能極限”。如何解決其發(fā)熱問題?研究表明，芯片耗能產(chǎn)生于計(jì)算過程中的不可逆過程。如處理器對(duì)輸入兩串?dāng)?shù)據(jù)的異或操作而最終結(jié)果卻只有一列數(shù)據(jù)的輸出，這過程是不可逆的，根據(jù)能量守恒定律，消失的數(shù)據(jù)信號(hào)必然會(huì)產(chǎn)生熱量。倘若輸出時(shí)處理器能保留一串無用序列，即把不可逆轉(zhuǎn)換為可逆過程，則能從根本上解決芯片耗能問題。利用量子力學(xué)里的玄正變換把不可逆轉(zhuǎn)為可逆過程，從而引發(fā)了對(duì)量子計(jì)算的研究。

1　量子計(jì)算的基本原理

1.1　傳統(tǒng)計(jì)算的存儲(chǔ)方式

首先回顧傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的工作原理。傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)采用比特作為信息存儲(chǔ)單位。從物理學(xué)角度，比特是兩態(tài)系統(tǒng)，它可保持其中一種可識(shí)別狀態(tài)，即“1”或者“()”。對(duì)于“1”和“0”，可利用電流的通斷或電平的高低兩種方法表示，然后可通過與非門兩種邏輯電路的組合實(shí)現(xiàn)加、減、乘、除和邏輯運(yùn)算。如把0～0個(gè)數(shù)相加，先輸入“00”，處理后輸入“01”，兩者相“與”再輸入下個(gè)數(shù)“10”，以此類推直至處理完第n個(gè)數(shù)，即輸入一次，運(yùn)算一次，n次輸入，n次運(yùn)算。這種串行處理方式不可避免地制約著傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速率，數(shù)據(jù)越多影響越深，單次運(yùn)算的時(shí)間累積足可達(dá)到驚人的數(shù)字。例如在1994年共1600個(gè)工作站歷時(shí)8月才完成對(duì)129位(迄今最大長度)因式的分解。倘若分解位數(shù)多達(dá)1000位，據(jù)估算，即使目前最快的計(jì)算機(jī)也需耗費(fèi)1025年。而遵循量子力學(xué)定理的新一代計(jì)算機(jī)利用超高速并行運(yùn)算只需幾秒即可得出結(jié)果。現(xiàn)在讓我們打開量子計(jì)算的潘多拉魔盒，走進(jìn)奇妙神秘的量子世界。

1.2　量子計(jì)算的存儲(chǔ)方式

量子計(jì)算的信息存儲(chǔ)單位是量子比特，其兩態(tài)的表示常用以下兩種方式：

(1)利用電子自旋方向。如向左自轉(zhuǎn)狀態(tài)代表“1”，向右自轉(zhuǎn)狀態(tài)代表“0”。電子的自轉(zhuǎn)方向可通過電磁波照射加以控制。

(2)利用原子的不同能級(jí)。原子有基態(tài)和激發(fā)態(tài)兩種能級(jí)，規(guī)定原子基態(tài)時(shí)為“0”，激發(fā)態(tài)時(shí)為“1”。其具體狀態(tài)可通過辨別原子光譜或核磁共振技術(shù)辨別。

量子計(jì)算在處理0～n個(gè)數(shù)相加時(shí)，采用的是并行處理方式將“00”、“01”、“10”、“11”等n個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)輸入處理器，并在最后做一次運(yùn)算得出結(jié)果。無論有多少數(shù)據(jù)，量子計(jì)算都是同時(shí)輸入，運(yùn)算一次，從而避免了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輸入一次運(yùn)算一次的耗時(shí)過程。當(dāng)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，這種并行處理方式的速率足以讓傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)望塵莫及。

1.3　量子疊加態(tài)

量子計(jì)算為何能實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算呢?根本原因在于量子比特具有“疊加狀態(tài)”的性質(zhì)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)每個(gè)比特只能取一種可識(shí)別的狀態(tài)“0”或“1”，而量子比特不僅可以取“0”或“1”，還可同時(shí)取“0”和“1”，即其疊加態(tài)。以此類推，n位傳統(tǒng)比特僅能代表2n中的某一態(tài)，而n位量子比特卻能同時(shí)表示2n個(gè)疊加態(tài)，這正是量子世界神奇之處。運(yùn)算時(shí)量子計(jì)算只須對(duì)這2n個(gè)量子疊加態(tài)處理一次，這就意味著一次同時(shí)處理了2n個(gè)量子比特(同樣的操作傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需處理2n次，因此理論上量子計(jì)算工作速率可提高2n倍)，從而實(shí)現(xiàn)了并行運(yùn)算。

量子疊加態(tài)恐怕讀者一時(shí)難以接受，即使當(dāng)年聰明絕頂?shù)膼垡蛩固挂差H有微詞。但微觀世界到底有別于我們所處的宏觀世界，存在著既令人驚訝又不得不承認(rèn)的事實(shí)，并取得了多方面驗(yàn)證。以下用量子力學(xué)描述量子疊加態(tài)。

現(xiàn)有兩比特存儲(chǔ)單元，經(jīng)典計(jì)算機(jī)只能存儲(chǔ)00，01，10，11四位二進(jìn)制數(shù)，但同一時(shí)刻只能存儲(chǔ)其中某一位。而量子比特除了能表示“0”或“1”兩態(tài)，還可同時(shí)表示“0”和“1”的疊加態(tài)，量子力學(xué)記為：

lφ〉＝al1〉＋blO〉

其中ab分別表示原子處于兩態(tài)的幾率，a＝0時(shí)只有“0”態(tài)，b＝0時(shí)只有“1”態(tài)，ab都不為0時(shí)既可表示“0”，又可表示“1”。因此，兩位量子比特可同時(shí)表示4種狀態(tài)，即在同一時(shí)刻可存儲(chǔ)4個(gè)數(shù)，量子力學(xué)記為：

1.4　量子相干性

量子計(jì)算除可并行運(yùn)算外，還能快速高效地并行運(yùn)算，這就用到了量子的另外一個(gè)特性――量子相干性。

量子相干性是指量子之間的特殊聯(lián)系，利用它可從一個(gè)或多個(gè)量子狀態(tài)推出其它量子態(tài)。譬如兩電子發(fā)生正向碰撞，若觀測(cè)到其中一電子是向左自轉(zhuǎn)的，那么根據(jù)動(dòng)量和能量守恒定律，另外一電子必是向右自轉(zhuǎn)。這兩電子間所存在的這種聯(lián)系就是量子相干性。

可以把量子相干性應(yīng)用于存儲(chǔ)當(dāng)中。若某串量子比特是彼此相干的，則可把此串量子比特視為協(xié)同運(yùn)行的同一整體，對(duì)其中某一比特的處理就會(huì)影響到其它比特的運(yùn)行狀態(tài)，正所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身。量子計(jì)算之所以能快速高效地運(yùn)算緣歸于此。然而令人遺憾的是量子相干性很難保持，在外部環(huán)境影響下很容易丟失相干性從而導(dǎo)致運(yùn)算錯(cuò)誤。雖然采用量子糾錯(cuò)碼技術(shù)可避免出錯(cuò)，但其也只是發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，卻不能從根本上杜絕量子相干性的丟失。因此，到達(dá)高效量子計(jì)算時(shí)代還有一段漫長曲折之路。

2　對(duì)傳統(tǒng)密碼學(xué)的沖擊

密碼通信源遠(yuǎn)流長。早在2500年前，密碼就已廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)爭與外交之中，當(dāng)今的文學(xué)作品也多有涉獵，如漢帝賜董承的衣帶詔，文人墨客的藏頭詩，金庸筆下的蠟丸信等。隨著歷史的發(fā)展，密碼和秘密通訊備受關(guān)注，密碼學(xué)也應(yīng)運(yùn)而生。防與攻是一個(gè)永恒的活題，當(dāng)科學(xué)家們?nèi)缁鹑巛钡匮芯扛鞣N加密之策時(shí)，破譯之道也得以迅速發(fā)展。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，大數(shù)的因式分解是數(shù)學(xué)界的一道難題，至今也無有效的解決方案和算法。這一點(diǎn)在密碼學(xué)有重要應(yīng)用，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)，銀行和金融系統(tǒng)的RSA加密系統(tǒng)就是基于因式難分解而開發(fā)出來的。然而，在理論上包括RSA在內(nèi)的任何加密算法都不是天衣無縫的，利用窮舉法可一一破解，只要衡量破解與所耗費(fèi)的人力物力和時(shí)間相比是否合理。如上文提到傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需耗費(fèi)1025年才能對(duì)1000位整數(shù)進(jìn)行因式分解，從時(shí)間意義上講，RSA加密算法是安全的。但是，精通高速并行運(yùn)算的量子計(jì)算一旦問世，縈繞人類很久的因式分解難題迎刃而解，傳統(tǒng)密碼學(xué)將受到前所未有的巨大沖擊。但正所謂有矛必有盾，相信屆時(shí)一套更為安全成熟的量子加密體系終會(huì)醞釀而出。

3　近期研究成果

目前量子計(jì)算的研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段，許多科學(xué)家都以極大熱忱追尋量子計(jì)算的夢(mèng)想，實(shí)現(xiàn)方案雖不少，但以現(xiàn)在的科技水平和實(shí)驗(yàn)條件要找到一種合適的載體存儲(chǔ)量子比特，并操縱和觀測(cè)其微觀量子態(tài)實(shí)在是太困難了，各界科學(xué)家歷時(shí)多年才略有所獲。

(1)1994年物理學(xué)家尼爾和艾薩克子利用丙胺酸制出一臺(tái)最為基本的量子計(jì)算機(jī)，雖然只能做一些像1＋1＝2這樣簡單的運(yùn)算，但對(duì)量子計(jì)算的研究具有里程碑的意義。

(2)2000年8月IBM用5個(gè)原子作為處理和存儲(chǔ)器制造出當(dāng)時(shí)最為先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)，并以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無法匹敵的速度完成對(duì)密碼學(xué)中周期函數(shù)的計(jì)算。

(3)2000年日本日立公司成功開發(fā)出“單電子晶體管”量子元件，它可以控制單個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)，且具有體積小，功耗低的特點(diǎn)(比目前功耗最小的晶體管約低1000倍)。

(4)2001年IBM公司阿曼頓實(shí)驗(yàn)室利用核磁共振技術(shù)建構(gòu)出7位量子比特計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)思想是用離子兩個(gè)自轉(zhuǎn)狀態(tài)作為一個(gè)量子比特，用微波脈沖作為地址。但此法還不能存儲(chǔ)15位以上的量子單元。

(5)2003年5月《Nature》雜志發(fā)表了克服量子相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)克服退相干，實(shí)現(xiàn)量子加密、糾錯(cuò)和傳輸在理論上起到指導(dǎo)作用，從此量子通信振奮人心。

(6)2004年9月，NTT物性科學(xué)研究所試制出新一代存儲(chǔ)量子比特的新載體――“超導(dǎo)磁束量子位”。它可通過微波照射大幅度提高對(duì)量子比特自由度的控制，其量子態(tài)也相對(duì)容易保持。

第7篇

【關(guān)鍵詞】 超導(dǎo)量子比特 超導(dǎo)電路 量子計(jì)算 量子糾錯(cuò)

1 引言

量子算法解決問題的概念最早由舒爾在上世紀(jì)末引入，因其在計(jì)算復(fù)雜性理論革命性的成果，量子計(jì)算受到歡迎，但在當(dāng)時(shí)認(rèn)為實(shí)際建造一個(gè)量子計(jì)算機(jī)是不可能的，隨后科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子糾錯(cuò)等理論，希望通過這些理論實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)。文章主要討論量子信息處理與超導(dǎo)量子比特物理實(shí)現(xiàn)，就少數(shù)重要方面討論猜測(cè)量子計(jì)算未來方向。

2 量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的七個(gè)階段

開發(fā)一個(gè)量子計(jì)算機(jī)涉及幾個(gè)重疊且互相連接的階段，首先必須能控制量子系統(tǒng)的量子比特的有足夠的長的退相干時(shí)間供系統(tǒng)去操作和讀出，在第二階段，小量子算法可以在邏輯量子比特上進(jìn)行，作為一個(gè)實(shí)用的量子計(jì)算，這前兩個(gè)階段中，必須滿足下面的五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[1]：

（1）可規(guī)模化的很好兩能級(jí)系統(tǒng)（量子比特）；

（2）量子比特具有良好的制備初態(tài)的能力；

（3）與量子邏輯門操作的時(shí)間相比，量子比特具有相對(duì)較長的退相干時(shí)間。

（4）量子比特能夠用來建造通用量子邏輯門；

（5）具有對(duì)量子比特進(jìn)行測(cè)量的能力。

從上面的標(biāo)準(zhǔn)可以看出，量子比特的相干性是非常重要的。如果量子比特的相干性受到破壞，量子計(jì)算就會(huì)變成經(jīng)典計(jì)算。第三階段以后要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)量子糾錯(cuò)，在第三階段，實(shí)現(xiàn)量子非破壞測(cè)量和控制，量子非破壞測(cè)量可以利用奇偶校驗(yàn)糾正一些錯(cuò)誤。第四個(gè)階段實(shí)現(xiàn)更長時(shí)間的邏輯量子比特記憶，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)量子存儲(chǔ)器，量子糾錯(cuò)的實(shí)施，使得系統(tǒng)的相干性比任何組件的相干時(shí)間都長，通過量子糾錯(cuò)存儲(chǔ)的邏輯量子比特的退相干時(shí)間大大超過單個(gè)量子比特退相干時(shí)間，但這個(gè)目標(biāo)還未在任何實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。最后的兩個(gè)階段是多邏輯量子比特算法和容錯(cuò)型量子計(jì)算，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)量子信息處理，有能力在一個(gè)具有主動(dòng)糾錯(cuò)機(jī)制邏輯量子比特做所有單量子比特操作，并且能夠執(zhí)行多個(gè)邏輯門之間的操作。量子信息處理的七個(gè)階段發(fā)展。每個(gè)進(jìn)步需要掌握前面的階段，但每個(gè)也代表了一個(gè)持續(xù)的任務(wù)，必須協(xié)同別的階段。第三階段中的超導(dǎo)量子比特是唯一固態(tài)量子計(jì)算實(shí)施，目的是實(shí)現(xiàn)第四階段，這個(gè)也是目前研究的重要的環(huán)節(jié)。下面我們就介紹下超導(dǎo)電路。

3 超導(dǎo)電路哈密頓量設(shè)計(jì)

超導(dǎo)電路（圖1）基于LC振蕩器，超導(dǎo)量子比特的操作是基于兩個(gè)成熟的現(xiàn)象：超導(dǎo)性和約瑟夫森效應(yīng)。超導(dǎo)量子比特可以描述為一個(gè)電感為約瑟夫森結(jié)，電容C和一個(gè)電感L組成的并聯(lián)電路。電路中電子流的集體運(yùn)動(dòng)的為通過電感的通量Φ，相當(dāng)于在彈簧機(jī)械振蕩器質(zhì)心位置。不同于純LC諧振電路的，約瑟夫森結(jié)把電路變成一個(gè)真正的人工原子，可以選擇性的從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)作一個(gè)量子比特。約瑟夫森結(jié)和電感并聯(lián)，甚至可以取代電感，幾個(gè)作為人工原子非線性振蕩器組成的量子比特耦合振蕩腔時(shí)，可以獲得多量子比特與多腔相互作用系統(tǒng)的有效哈密頓量[2]的形式為

哈密頓量中指標(biāo)為j表示非諧振模式的量子比特耦合指標(biāo)m表示諧振腔，符號(hào)a，b和ω分別代表振幅和頻率，在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)作用下，系統(tǒng)可以執(zhí)行任意的量子操作，操作速度取決于非線性影響因素和，通常單量子門操作時(shí)間為5到50ns和二量子比特糾纏控制在50到500ns，忽略了腔的非簡諧振動(dòng)的影響。適當(dāng)設(shè)計(jì)的電路，盡量的減少由于量子比特周圍電介質(zhì)的影響而引起的損耗，同時(shí)減少能量的輻射到其他電路環(huán)境，使得量子比特相干時(shí)間為100μs，這使得相干時(shí)間內(nèi)成百上千操作成為可能。

4 目前主要的問題

目前實(shí)驗(yàn)規(guī)模相對(duì)較小，只有少數(shù)量子比特相互作用，且所有的系統(tǒng)都會(huì)在糾纏情況下發(fā)生耗散，影響系統(tǒng)的相干性，要實(shí)現(xiàn)下一階段量子信息處理，需要通過糾錯(cuò)增加相干時(shí)間，因?yàn)橹挥性诒３至孔佑洃洜顟B(tài)的情況下，才能進(jìn)行后來的算法計(jì)算，這要求建立新的系統(tǒng)，并且計(jì)算時(shí)通過利用連續(xù)測(cè)量和實(shí)時(shí)反饋進(jìn)行量子糾錯(cuò)進(jìn)而保存量子信息。

使用當(dāng)前的方法來糾錯(cuò)，會(huì)大幅增加計(jì)算復(fù)雜性，一個(gè)比特信息往往需要幾十個(gè)甚至成千上萬的物理量子比特實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)的功能，這個(gè)對(duì)于控制和設(shè)計(jì)哈密頓量是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。此外，根據(jù)五個(gè)基本原理，在各個(gè)階段都需要其他的硬件增加，以求得能夠向下一個(gè)階段實(shí)現(xiàn)，但發(fā)展到一個(gè)階段并不是簡單的大規(guī)模生產(chǎn)相同類型的電路和量子比特的問題。

目前制造含有大量單元晶片在實(shí)際中并不困難，畢竟超導(dǎo)量子比特最大的優(yōu)點(diǎn)是目前制作晶片的技術(shù)非常的成熟。盡管如此，設(shè)計(jì)構(gòu)建和操作一個(gè)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)對(duì)于半導(dǎo)體集成電路或超導(dǎo)電子學(xué)提出了實(shí)質(zhì)性的挑戰(zhàn)，由于電路元件之間的相互作用可能會(huì)導(dǎo)致加熱或抵消，不同部件之間的相互干擾會(huì)引發(fā)問題，引發(fā)比特錯(cuò)誤或電路故障。

還有我們必須知道怎么設(shè)計(jì)多量子比特和控制系統(tǒng)的哈密頓量，這個(gè)超出當(dāng)前的能力，描述一個(gè)系統(tǒng)糾纏的哈密頓量時(shí)，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增大，將來必須設(shè)計(jì)構(gòu)建和操作超過幾十個(gè)自由度系統(tǒng)，這樣的話，量子計(jì)算的力量，經(jīng)典情況下不能被模擬出來，這也許表明大型量子處理器應(yīng)該由可以單獨(dú)測(cè)試和表征小模塊構(gòu)成。

5 量子計(jì)算的未來設(shè)計(jì)

可能要花多長時(shí)間來實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電路完善，未來發(fā)展中，量子糾錯(cuò)理論可能大大改良電路復(fù)雜度和性能限制，理論上是存在幾種不同的方法，但在實(shí)際中仍然相對(duì)不成熟。

首先是量子糾錯(cuò)編碼模型，信息編碼寄存在糾纏物理量子比特中，假設(shè)發(fā)生錯(cuò)誤，通過收集量子比特的信息，監(jiān)測(cè)特定量子比特的集體屬性，然后在信息發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損壞之前，通過特殊的門撤銷之前的錯(cuò)誤。

另一種方法是表面代碼模型，大量相同的物理量子比特被連接在矩形網(wǎng)格中，通過特定的四個(gè)相鄰的量子比特之間的聯(lián)系，可以快速進(jìn)行量子非破壞測(cè)量，防止整個(gè)網(wǎng)格發(fā)生錯(cuò)誤。這個(gè)方法的吸引力在于只需要數(shù)量很少的不同類型的元素，一旦這個(gè)基本單元是成功的，后續(xù)的發(fā)展階段可能只是通過相對(duì)簡單的設(shè)計(jì)就能實(shí)現(xiàn)，而且容錯(cuò)率較高，即使在當(dāng)前的容錯(cuò)水平也能達(dá)到百分之幾。

第三個(gè)方法是嵌套模塊模型，這里最基本的單元是邏輯記憶量子比特組成的寄存器，這個(gè)寄存器能夠在進(jìn)行存儲(chǔ)量子信息的同時(shí)并進(jìn)行量子糾錯(cuò)，另外寄存器中存在一些額外的量子比特為可以與內(nèi)存其他模塊通訊。通過量子比特的通信的糾纏，可以分發(fā)糾纏，最終在模塊間執(zhí)行通用計(jì)算。在這里，操作之間的通信部分允許有相對(duì)較高的錯(cuò)誤率。

其他方法可能包括量子科學(xué)那些與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)根本不同的一些方法，上面描述的方案都是基于“量子比特寄存器模型”，需要在構(gòu)建較大的能夠容納很多二能級(jí)系統(tǒng)的希爾伯特空間，但在原子物理領(lǐng)域非計(jì)算態(tài)的利用已經(jīng)超出二能級(jí)的水平，被用來作為一個(gè)三比特門超導(dǎo)電路的捷徑，在現(xiàn)有不引入新的錯(cuò)誤的情況下，多能級(jí)非線性振蕩器的使用能夠取代多量子比特方程，這提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。

6 結(jié)語

超導(dǎo)電路實(shí)現(xiàn)量子信息處理已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，同時(shí)量子糾錯(cuò)不在僅僅限制在理論上，復(fù)雜的量子系統(tǒng)真正進(jìn)入一個(gè)未知的領(lǐng)域，但即使這個(gè)階段成功，未來依然會(huì)有很多的挑戰(zhàn)，經(jīng)過不斷的探索，實(shí)用的量子信息處理未來可能成為現(xiàn)實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

第8篇

關(guān)鍵詞:計(jì)算科學(xué)計(jì)算工具圖靈模型量子計(jì)算

1計(jì)算的本質(zhì)

抽象地說,所謂計(jì)算,就是從一個(gè)符號(hào)串f變換成另一個(gè)符號(hào)串g。比如說,從符號(hào)串12+3變換成15就是一個(gè)加法計(jì)算。如果符號(hào)串f是x2,而符號(hào)串g是2x,從f到g的計(jì)算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導(dǎo)規(guī)則,令g是一個(gè)定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個(gè)角度看,文字翻譯也是計(jì)算,如f代表一個(gè)英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點(diǎn)？為什么把它們都叫做計(jì)算？因?yàn)樗鼈兌际菑募褐?hào)(串)開始,一步一步地改變符號(hào)(串),經(jīng)過有限步驟,最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)(串)的變換過程。

從類型上講,計(jì)算主要有兩大類:數(shù)值計(jì)算和符號(hào)推導(dǎo)。數(shù)值計(jì)算包括實(shí)數(shù)和函數(shù)的加減乘除、冪運(yùn)算、開方運(yùn)算、方程的求解等。符號(hào)推導(dǎo)包括代數(shù)與各種函數(shù)的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無論是數(shù)值計(jì)算還是符號(hào)推導(dǎo),它們?cè)诒举|(zhì)上是等價(jià)的、一致的,即二者是密切關(guān)聯(lián)的,可以相互轉(zhuǎn)化,具有共同的計(jì)算本質(zhì)。隨著數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展,還可能出現(xiàn)新的計(jì)算類型。

2遠(yuǎn)古的計(jì)算工具

人們從開始產(chǎn)生計(jì)算之日,便不斷尋求能方便進(jìn)行和加速計(jì)算的工具。因此,計(jì)算和計(jì)算工具是息息相關(guān)的。

早在公元前5世紀(jì),中國人已開始用算籌作為計(jì)算工具,并在公元前3世紀(jì)得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發(fā)明了算盤,并在15世紀(jì)得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎(chǔ)上發(fā)明的,比算籌更加方便實(shí)用,同時(shí)還把算法口訣化,從而加快了計(jì)算速度。

3近代計(jì)算系統(tǒng)

近代的科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了計(jì)算工具的發(fā)展:在1614年,對(duì)數(shù)被發(fā)明以后,乘除運(yùn)算可以化為加減運(yùn)算,對(duì)數(shù)計(jì)算尺便是依據(jù)這一特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。1620年,岡特最先利用對(duì)數(shù)計(jì)算尺來計(jì)算乘除。1850年,曼南在計(jì)算尺上裝上光標(biāo),因此而受到當(dāng)時(shí)科學(xué)工作者,特別是工程技術(shù)人員廣泛采用。機(jī)械式計(jì)算器是與計(jì)算尺同時(shí)出現(xiàn)的,是計(jì)算工具上的一大發(fā)明。帕斯卡于1642年發(fā)明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發(fā)明了一種能作四則運(yùn)算的手搖計(jì)算器,是長1米的大盒子。自此以后,經(jīng)過人們?cè)谶@方面多年的研究,特別是經(jīng)過托馬斯、奧德內(nèi)爾等人的改良后,出現(xiàn)了多種多樣的手搖計(jì)算器,并風(fēng)行全世界。

4電動(dòng)計(jì)算機(jī)

英國的巴貝奇于1834年,設(shè)計(jì)了一部完全程序控制的分析機(jī),可惜礙于當(dāng)時(shí)的機(jī)械技術(shù)限制而沒有制成,但已包含了現(xiàn)代計(jì)算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術(shù)有了很大的發(fā)展,電動(dòng)式計(jì)算器便慢慢取代以人工為動(dòng)力的計(jì)算器。1941年,德國的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計(jì)算器,實(shí)現(xiàn)了100多年前巴貝奇的理想。

5電子計(jì)算機(jī)

20世紀(jì)初,電子管的出現(xiàn),使計(jì)算器的改革有了新的發(fā)展,美國賓夕法尼亞大學(xué)和有關(guān)單位在1946年制成了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展,使人類進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。它是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,也當(dāng)之無愧地被認(rèn)為是迄今為止由科學(xué)和技術(shù)所創(chuàng)造的最具影響力的現(xiàn)代工具。

在電子計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)高速發(fā)展過程中,因特爾公司的創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對(duì)電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)所依賴的半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展作出預(yù)言:半導(dǎo)體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實(shí)證明,自20世紀(jì)60年代以后的數(shù)十年內(nèi),芯片的集成度和電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度實(shí)際是每十八個(gè)月就翻一番,而價(jià)格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發(fā)展速度被公認(rèn)為“摩爾定律”。

6“摩爾定律”與“計(jì)算的極限”

人類是否可以將電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度永無止境地提升?傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高有沒有極限?對(duì)此問題,學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行嚴(yán)密論證后給出了否定的答案。如果電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉(zhuǎn)換為計(jì)算的結(jié)果——造成熵的降低,這種向低熵方向無限發(fā)展的運(yùn)動(dòng)被哲學(xué)界認(rèn)為是禁止的,因此,傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力必有上限。

而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學(xué)家認(rèn)為到21世紀(jì)30年代,芯片內(nèi)導(dǎo)線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時(shí),導(dǎo)線內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子將不再遵循經(jīng)典物理規(guī)律——牛頓力學(xué)沿導(dǎo)線運(yùn)行,而是按照量子力學(xué)的規(guī)律表現(xiàn)出奇特的“電子亂竄”的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應(yīng)干擾而呈現(xiàn)出奇特的反常效應(yīng)。

哲學(xué)家和科學(xué)家對(duì)此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計(jì)算機(jī)計(jì)算能力飛速發(fā)展的可喜景象很可能在21世紀(jì)前30年內(nèi)終止。著名科學(xué)家,哈佛大學(xué)終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學(xué)代表著一個(gè)時(shí)代最為大膽的猜想(形而上學(xué))。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢(mèng)想—發(fā)現(xiàn)—解釋—夢(mèng)想”的不斷循環(huán),我們可以開拓一個(gè)個(gè)新領(lǐng)域,世界最終會(huì)變得越來越清晰,我們最終會(huì)了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯(lián)系和有意義的。”

7量子計(jì)算系統(tǒng)

量子計(jì)算最初思想的提出可以追溯到20世紀(jì)80年代。物理學(xué)家費(fèi)曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)模擬量子力學(xué)對(duì)象的行為。他遇到一個(gè)問題:量子力學(xué)系統(tǒng)的行為通常是難以理解同時(shí)也是難以求解的。以光的干涉現(xiàn)象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個(gè),有可能發(fā)生的情況就會(huì)多出一倍,也就是問題的規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增加。模擬這樣的實(shí)驗(yàn)所需的計(jì)算量實(shí)在太大了,不過,在費(fèi)曼眼里,這卻恰恰提供一個(gè)契機(jī)。因?yàn)榱硪环矫?量子力學(xué)系統(tǒng)的行為也具有良好的可預(yù)測(cè)性:在干涉實(shí)驗(yàn)中,只要給定初始條件,就可以推測(cè)出屏幕上影子的形狀。費(fèi)曼推斷認(rèn)為如果算出干涉實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象需要大量的計(jì)算,那么搭建這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn),測(cè)量其結(jié)果,就恰好相當(dāng)于完成了一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算。因此,只要在計(jì)算機(jī)運(yùn)行的過程中,允許它在真實(shí)的量子力學(xué)對(duì)象上完成實(shí)驗(yàn),并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果整合到計(jì)算中去,就可以獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。

在費(fèi)曼設(shè)想的啟發(fā)下,1985年英國牛津大學(xué)教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學(xué)定律推導(dǎo)出一種超越傳統(tǒng)的計(jì)算概念的方法即推導(dǎo)出更強(qiáng)的丘奇——圖靈論題。費(fèi)曼指出使用量子計(jì)算機(jī)時(shí),不需要考慮計(jì)算是如何實(shí)現(xiàn)的,即把計(jì)算看作由“神諭”來實(shí)現(xiàn)的:這類計(jì)算在量子計(jì)算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計(jì)算在一些特定的計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)確實(shí)比傳統(tǒng)計(jì)算更強(qiáng),例如,現(xiàn)代信息安全技術(shù)的安全性在很大程度上依賴于把一個(gè)大整數(shù)(如1024位的十進(jìn)制數(shù))分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積的難度。這個(gè)問題是一個(gè)典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)上還沒有找到一種有效的辦法將這種計(jì)算快速地進(jìn)行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計(jì)算機(jī)全部利用起來來計(jì)算上面的這個(gè)1024位整數(shù)的質(zhì)因子分解問題,大約需要28萬年,這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類所能夠等待的時(shí)間。而且,分解的難度隨著整數(shù)位數(shù)的增多指數(shù)級(jí)增大,也就是說如果要分解2046位的整數(shù),所需要的時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過宇宙現(xiàn)有的年齡。而利用一臺(tái)量子計(jì)算機(jī),我們只需要大約40分鐘的時(shí)間就可以分解1024位的整數(shù)了。

8量子計(jì)算中的神諭

人類的計(jì)算工具,從木棍、石頭到算盤,經(jīng)過電子管計(jì)算機(jī),晶體管計(jì)算機(jī),到現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī),再到量子計(jì)算。筆者發(fā)現(xiàn)這其中的過程讓人思考:首先是人們發(fā)現(xiàn)用石頭或者棍棒可以幫助人們進(jìn)行計(jì)算,隨后,人們發(fā)明了算盤,來幫助人們進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)不僅人手可以搬動(dòng)“算珠”,機(jī)器也可以用來搬動(dòng)“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機(jī)械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進(jìn)計(jì)算工具的同時(shí),數(shù)學(xué)家們開始對(duì)計(jì)算的本質(zhì)展開了研究,圖靈機(jī)模型告訴了人們答案。

量子計(jì)算的出現(xiàn),則徹底打破了這種認(rèn)識(shí)與創(chuàng)新規(guī)律。它建立在對(duì)量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)的在現(xiàn)實(shí)世界的不可計(jì)算性。試圖利用一個(gè)實(shí)驗(yàn)來代替一系列復(fù)雜的大量運(yùn)算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。

因?yàn)樵诖酥?所有計(jì)算均是模擬一個(gè)快速的“算盤”,即使是最先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的CPU內(nèi)部,64位的寄存器(register),也是等價(jià)于一個(gè)有著64根軸的二進(jìn)制算盤。量子計(jì)算則完全不同,對(duì)于量子計(jì)算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內(nèi)部的機(jī)理,卻對(duì)“神諭”內(nèi)部產(chǎn)生的結(jié)果深信不疑。人們可以把它當(dāng)作一個(gè)黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對(duì)于黑盒子內(nèi)部發(fā)生了什么和為什么這樣發(fā)生確并不知道。

9“神諭”的挑戰(zhàn)與人類自身的回應(yīng)人類的思考能力,隨著計(jì)算工具的不斷進(jìn)化而不斷加強(qiáng)。電子計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),大大加強(qiáng)了人類整體的科研能力,那么,量子計(jì)算系統(tǒng)的產(chǎn)生,會(huì)給人類整體帶來更加強(qiáng)大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當(dāng)今時(shí)代的量子“神諭”。不僅如此,量子計(jì)算系統(tǒng)會(huì)更加深刻的揭示計(jì)算的本質(zhì),把人類對(duì)計(jì)算本質(zhì)的認(rèn)識(shí)從牛頓世界中擴(kuò)充到量子世界中。

如果觀察歷史,會(huì)發(fā)現(xiàn)人類文明不斷增多的“發(fā)現(xiàn)”已經(jīng)構(gòu)成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統(tǒng)在不斷的增大,隨著該系統(tǒng)的不斷增大,人們認(rèn)清并解決了許多問題。人類的認(rèn)識(shí)模式似乎符合下面的規(guī)律:

“計(jì)算工具不斷發(fā)展—整體思維能力的不斷增強(qiáng)—公理系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產(chǎn)生”不斷循環(huán)。

無論量子計(jì)算的本質(zhì)是否被發(fā)現(xiàn),也不會(huì)妨礙量子計(jì)算時(shí)代的到來。量子計(jì)算是計(jì)算科學(xué)本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會(huì)隨著量子計(jì)算機(jī)工具的發(fā)展而得到解決,它將“計(jì)算科學(xué)”從牛頓時(shí)代引向量子時(shí)代,并會(huì)給人類文明帶來更加深刻的影響。

參考文獻(xiàn)

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

第9篇

IBM近日慶祝在技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域取得的輝煌紀(jì)錄，以此慶賀公司百年華誕。IBM研制出了動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）、磁盤驅(qū)動(dòng)器、用在信用卡上的磁條，以及其他許多發(fā)明。IBM是世界上最富有創(chuàng)新精神的公司之一。

但計(jì)算機(jī)行業(yè)正在邁向新的未來技術(shù)，這項(xiàng)新技術(shù)具有與當(dāng)年推出的硅芯片一樣的顛覆性和革命性，那就是量子計(jì)算。量子計(jì)算系統(tǒng)利用亞原子粒子的行為，處理現(xiàn)在由芯片上晶體管處理的計(jì)算任務(wù)。

這個(gè)未來距離今天還有10年到20年，甚至更遙遠(yuǎn)。但如果能夠完全發(fā)揮量子計(jì)算的潛力，它也許會(huì)在芯片和硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域掀起一股開發(fā)熱潮，讓人聯(lián)想起幾十年前硅谷經(jīng)歷的那一幕。

IBM的創(chuàng)新副總裁兼IBM院士Bernard Meyerson說：“想一想我們?nèi)缃裨谥痔幚淼母淖冇螒蛞?guī)則的技術(shù)（指量子計(jì)算）。”Meyerson的職責(zé)就是有確保世人不會(huì)僅僅認(rèn)為IBM在過去100年的輝煌就是其最好的。那是他談?wù)撔酒袠I(yè)會(huì)出現(xiàn)變化的原因之一。

按照摩爾定律，將來這類晶體管的尺寸會(huì)比今天最先進(jìn)處理器上的晶體管再縮小10倍，變得實(shí)在太小了，“以至于進(jìn)入到量子力學(xué)操作的范疇――這方面根本沒有先例。”

Meyerson表示，一旦現(xiàn)有的技術(shù)達(dá)到尺寸縮小方面的極限――大概10年后，還會(huì)設(shè)法繼續(xù)取得進(jìn)步，因?yàn)楣こ處焸兪褂眉啥群芨叩男酒圃炀o密耦合系統(tǒng)，另外會(huì)在存儲(chǔ)器、緩存和速度處理方面有所改進(jìn)。

不斷發(fā)展的這種勢(shì)頭會(huì)延長到20年，但之后，“你最好要有錦囊妙計(jì)。”Meyerson說。而其中一個(gè)錦囊妙計(jì)也許就是量子計(jì)算。

IBM研究中心的量子計(jì)算高級(jí)經(jīng)理Bill Gallagher表示，IBM的研究人員多年來在研究量子計(jì)算的理論和潛力；最近他們一直在針對(duì)概念進(jìn)行試驗(yàn)。

Gallagher說：“這是我們?cè)谘巯伦钪匾幕A(chǔ)性研究項(xiàng)目之一，可能也是規(guī)模最大的基礎(chǔ)性研究項(xiàng)目之一。”他說，“已取得了良好的進(jìn)展，但還有很長一段路要走。”

普通計(jì)算機(jī)由一組二進(jìn)制比特?cái)?shù)字組成，這個(gè)比特可能是0或1。但量子比特可以同時(shí)保存0和1這兩個(gè)狀態(tài)。量子計(jì)算機(jī)中的處理能力可以急劇增強(qiáng)，而不是一個(gè)接一個(gè)地執(zhí)行計(jì)算。兩個(gè)量子比特（qubit）可保存4個(gè)不同的狀態(tài)――這4個(gè)狀態(tài)可以同時(shí)處理；三個(gè)量子比特可保存8個(gè)狀態(tài)，十個(gè)量子比特可保存1024個(gè)狀態(tài)。研究人員期望有朝一日，研制出有數(shù)千個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)。

但量子計(jì)算的亞原子世界帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。要保持“量子相干性”（即運(yùn)行計(jì)算的原子和電子之間相互作用保持一種穩(wěn)定狀態(tài)）有多種方法，包括在-273℃攝氏度的溫度下進(jìn)行處理（接近絕對(duì)零度），以減少熱干擾；以及使用超導(dǎo)金屬。延長可以保持相干狀態(tài)的時(shí)間是研究人員面臨的挑戰(zhàn)之一。

隨著研究的不斷繼續(xù)深入，量子計(jì)算市場(chǎng)正儼然形成。

關(guān)注的問題之一是，量子計(jì)算機(jī)最終能夠突破密碼保護(hù)技術(shù)。Security Innovation這家公司之前就一直在考慮這個(gè)問題，并研發(fā)出了公開密鑰算法NTRUSign。該公司表示，這種算法能夠抵御量子計(jì)算攻擊。它最近獲得了專利。

Security Innovation的首席科學(xué)家William Whyte說：“誰要是在制造需要十年后安全，很難升級(jí)的系統(tǒng)，就應(yīng)該認(rèn)真考慮這個(gè)問題：如果量子計(jì)算出現(xiàn)在世人面前，會(huì)發(fā)生什么。”

Whyte所在的公司是最早關(guān)注量子計(jì)算所帶來影響的一批公司之一。

Whyte關(guān)注量子計(jì)算市場(chǎng)的不斷發(fā)展，同時(shí)看到了業(yè)界在探索制造量子計(jì)算系統(tǒng)的種種想法和材料。

“我認(rèn)為，你會(huì)看到非常有創(chuàng)意的想法迸發(fā)出來，”Whyte說；新公司如雨后春筍般地冒出來，有望“超越現(xiàn)有廠商”。

加拿大不列顛哥倫比亞省伯納比的D-Wave Systems就是這樣一家在制造量子計(jì)算系統(tǒng)的公司。D-Wave公司在上個(gè)月宣布，它已將第一套完整系統(tǒng)賣給了洛克希德?馬丁公司。該公司的研究成果上個(gè)月還發(fā)表在了《自然》科學(xué)雜志上。

D-Wave Systems的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官Geordie Rose表示，經(jīng)營了12年的這家公司在研制一種128量子比特的處理器，現(xiàn)已發(fā)展到了第23代。

量子系統(tǒng)旨在解決無法用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)很好地處理的一類問題，如機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和數(shù)理邏輯。Rose表示，這類問題需要核查數(shù)量龐大的可能性，以便找到最佳答案。

在發(fā)展的初期階段， Rose認(rèn)為創(chuàng)業(yè)公司具有優(yōu)勢(shì)。他說：“因?yàn)闂l條框框少得多，效率就高得多；遠(yuǎn)見卓識(shí)的人其角色重要得多。”

D-Wave這個(gè)例子還表明：即使在量子計(jì)算這個(gè)全新的領(lǐng)域，崛起的新興公司也會(huì)對(duì)傳統(tǒng)老牌公司構(gòu)成新的挑戰(zhàn)。

IBM的Myerson持有發(fā)明證書，擁有多項(xiàng)專利權(quán)，還為硅鍺技術(shù)的研發(fā)作出了卓越貢獻(xiàn)。

如今，Meyerson肩負(fù)在IBM促進(jìn)創(chuàng)新的重任，他及其團(tuán)隊(duì)致力于提供全面的、跨學(xué)科領(lǐng)域的集成，以便在新領(lǐng)域獲得重大突破，又要確保IBM有一套流程以便不斷改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。