量子計算的基本原理模板(10篇)

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篇1

Abstract: with the constant development of economy, the modern economic structure from production-oriented to science and technology service-oriented transformation has become a trend. This transformation makes human resource in enterprise production and management and the development of national economy has become more critical. In this paper, the author analyzes the human resources cost generation, form, valuation and how to effectively control and other aspects, has carried on the preliminary discussion.

Key words: human resource; cost accounting

中圖分類號：F562.5文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

隨著現在企業制度的建立，我國建立起新的會計制度，合理的界定人力資源成本范圍，規范企業人力資源成本列支制度，企業人力資源成本的管理進入新的階段。

一、人力資源成本分析

1.1人力資源成本的基本理論

人力資源是指在一定區域內的人口總體所具有的勞動能力的總和，是存在于人的自然生命機體中的一種國民經濟資源。企業為獲得人力資源和優秀的人才，就需要很多的投資，這種投資在企業中就體現為人力資源成本。

1.2人力資源成本會計的特點

單獨計量人力資源的取得成本、開發成本、使用成本和替代成本，企業取得的人力資源的使用權，其運用期限在一年或者超過一年的一個營業周期以上的，所發生的人力資源的取得成本和開發成本應該視作資本性支出，在資本化處理后在確定的分攤期限內攤銷。企業聘用使用期限不超過一年的季節工等發生的取得成本和開發成本（這里的開發成本主要是組織進行必要的上崗前的操作培訓、學習所發生的支出）,其受益期為這些聘用的季節工、臨時工的使用期限，因此這部分取得成本和開發成本可在季節工、臨時工的使用期限內分期攤銷， 如果金額小，也可以在發生時直接計入當期費用，企業運用人力資源的使用權時，所發生的工資、獎金等支出，則屬于收益性支出，應計入當期費用。

1.3 人力資源成本會計的構成

1.3.1取得成本

1）招募成本

招募成本主要是為確定企業所需要的人力資源的內外來源，企業對人力資源需求的信息，吸收所需要的內外人力資源所發生的費用。

2）選拔成本

選拔成本是企業對應聘人員進行挑選、評價、考核等活動所發生的成本。他通過初步面試或處理應聘人的申請材料進行初選費用。

3）錄用成本

錄用成本是企業從應聘人員中選拔出合格者后，將其正式錄用為企業的成員的過程中所發生的費用。

4）安置成本

安置成本是企業將所錄用人員安排到確定的崗位上是所發生的各種費用。

1.3.2開發成本

1）定向成本

定向成本也稱為崗前培訓成本，是企業對上崗前的職工進行的有關企業歷史文化、規章制度、業務知識、業務技能等方面的教育是時所發生的支出。

2）在職培訓費

在職培訓成本是在不脫離工作崗位的情況下對在職員工進行培訓所發生的費用。

3）脫產培訓成本

脫產培訓成本是企業根據生產和工作的需要對在職職工進行脫產培訓時所發生的支出。

1.3.3使用成本

1） 維持成本

維持成本是為保證人力資源維持其勞動力生產和在生產所需的費用， 包括職工的計時工資或計件工資、各種勞動津貼和各種福利費用。

2）獎勵成本

獎勵成本是企業為激勵職工使其更好的發揮主動性、積極性和創造性，而對職工做出的特別貢獻所支付的獎金，它是對人力資源主體所擁有的能力的超長發揮做出的補償。

3）調劑成本

調劑成本是全企業為了調劑職工的生活和工作，滿足職工精神生活上的需求，穩定職工隊伍并進而影響和吸引外部人員進入所發生的費用支出。

4）替代成本

替代成本是指目前重置人力資源應該做出的犧牲，他包括為取得或開發替代者而發生的成本。

二、人力資源成本會計核算與計量的必要性

首先,人資管理可以調節社會資源。如同調節一個組織的資源一樣人資管理除了可以調配社會成員的位置和流動方向以外,對于資源和支出也地有著很直接的調節作用,實際上,人資管理最根本的目的就是要實現人力資源的最大使用價值, 而這一點從很大意義上節約了社會資源,也使得社會資源能夠得到合理地分配。

其次，人資管理可以提高整體國民素質。國民素質是綜合國力中一個很重要的指標。人資管理正好可以針對國民進行培養和分流, 很大程度上避免了良莠不齊的狀況出現可以讓國民整體素質有穩步地提高。也能夠在抓住整體實力的基礎上選拔出高端人才,很好地分配他們的位置,為國家的尖端科技工作提供穩定保障。

人力資源管理的影響：

2.1 我國建立人力資源會計的必要性

世界高新技術革命的浪潮，已經把世界經濟的競爭從物質資源競爭推向人力資源的競爭，對人力資源的開發、利用和管理將是人類社會經濟發展的關鍵因素。此過程中所需的大量人力資源信息，必然離不開人力資源會計。我國人口眾多，而人口素質相對較差，推行人力資源會計更具有必要性。

1）獲取企業信息的需要

科學技術的迅速發展，推動著生產力的快速發展。經濟發展水平越高，人力資源在經濟發展中的作用也越大，人才成為經濟資源中最重要的因素，是企業財富的真正象征和源泉。 因此，將人力資源作為企業的資產，運用會計的方法對其加以確認、計量和報告，以滿足企業管理者和企業外部有關人士對企業信息的需求成為時代的必然要求。

2）優化人力資源配置的需要

市場經濟體制的不斷完善，使人力資源有更多的經濟特征，要求確認人力資源的成本和價值，促進人力資源的供求平衡，確定人力資源開發方向，引導人力資源合理流動，在宏觀上優化人力資源的配制。

2.2 人力資源會計核算與計量對于個人的必要性

1)首先,人資管理可以幫助培養個人的最大實力。人資管理的宗旨里有一條,就是要讓組織中的每個成員都可以盡可能發揮出自己最大的實力,為組織奉獻出自己所有的力量。人資管理還可以通過環境影響和針對性培訓來對成員進行培訓,從而培養每個人最適合自己的能力。

2)人資管理還可以幫助發揮每個成員的最大潛力，讓每個人都在組織有條理的幫助和自身不斷地學習下發揮出所有自身潛藏的實力。

3)人資管理還可以幫助每個人都找到自己的適合位置。有個別成員,他自身的能力也許很強,潛能也不可估量,但不適合他的地方,必然會使他沒有辦法發揮出自己所有實力,影響了他為組織做事和奉獻自己力量的積極性。

2.3 成本會計核算與計量對于組織的必要性

在企業文化建設和制度管理辦法中，能夠有效地開發其他的人才資源,才能夠使組織達到價值的實現。 所以說,人資管理的理念對于一個無論是什么性質的組織來說,都有舉足輕重的作用。

1）通過人資管理,可以提高組織成員積極性和企業凝聚力。人資管理可以用一系列心理學和管理學的方法提高人員積極性和成員之間團結凝聚力。顯然,這對于組織來說是必不可少的。

2）人資管理還可以提高組織行事的高效性。從人資管理影響人員調配這一點體現出來,可以達到事半功倍的效果,因此可以說,人資管理可以大大縮短工作時間,提高工作的效率。

3）人資管理還可以降低組織支出的浪費率。在一個企業中,很大一部分支出就是員工的工資和獎金支出,那么支出多少,在如何支出的情況下能夠最大程度激發員工的工作積極性, 這些都是人資管理要思考的問題,這些問題的考慮在無形中就大大節約了組織的成本。

三、企業人力資源成本核算與計量的現狀與存在問題

人力資源管理是指組織的一項基本管理職能，他是以提高勞動生產率、工作生活質量和取得經濟效益為目的的，而對人力資源進行獲取、整合、保持和激勵、控制與調整、開發等一系列的管理過程。企業的重大決策權集中在政府行政部門，企業在機構設置、干部任免、 職工進出、工資標準等方面自不夠，更多的人動是因為企業制度存在問題。建立在不穩固基礎上的企業制度是“豆腐渣”，容易動搖人事基礎，主要表現為：

第一，人事規劃戰略定位不明。我國的專業技術人員普遍存在知識老化，缺乏創新意識和思維；高級管理人才和高新技術人才嚴重短缺；對人力資源的資本投資低于世界平均水平等等，這些都使得我國人力資源的開發迫在眉睫。

第二，組織結構紊亂。企業結構不能配合企業戰略的實施， 更加造成人力資源的浪費， 使企業難以整合和提升企業內部的人力資源。

第三，工作流程松散。工作流程與部門之間聯系松散，職能重疊，缺乏信息共享機制， 無法為企業創造附加值，從而引發人事危機或給企業造成重大損失。

第四，激勵機制缺乏。缺乏有效的績效評估制度、薪酬體系、員工福利制度等激勵機制，以致使人才的成長落后于企業的發展。新經濟時代的最大特點是人的價值被認可，“人本觀念”已深入到企業經營的各個方面，這使得人事制度的建立和人事的選擇都成為企業經營的重要一環，慎重的選擇、任用，是雙方面適應的結果。

四、結語

總而言之，人力資源是最珍貴的,也是現代管理學的核心內容,因此,不斷地提高和開發人資管理水平,不僅僅是各種企業能夠發展壯大,各個組織能夠提高自身市場競爭力的重要途徑,也是每個組織成員能夠發揮自身實力不可忽視的方式,同時,人資管理還是各個單位,各個地區,我們整個民族,社會乃至國家能夠長期繁榮昌盛的有利保證。

參考文獻

篇2

本書描繪了硅光子學器件的基本工作原理和結構，并深入講述了硅光子學現在發展以及展望了硅光子學未來，可以作為高等院校高年級本科生和研究生的教材和參考書，也可作為半導體光子學、光電集成、光電子器件、信息網絡系統、計算機光互連及相關技術領域的科研人員、工程技術人員的參考書。

篇3

量子究竟是什么？

量子是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在“半個光子”，同理，也不存在“半個氫原子”“半個水分子”等等。量子世界中有兩個基本原理：

量子疊加，就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。著名的“薛定諤的貓”理論曾經形象地表述為“一只貓可以同時既是活的又是死的”。

量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠都“心有靈犀”。當兩個微觀粒子處于糾纏態，不論分離多遠，對其中一個粒子的量子態做任何改變，另一個會立刻感受到，并做相應改變。

世界上真有絕對安全的通信嗎？

這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統光通信是通過光的強弱變化傳輸信息。從中分出一丁點光并不影響其他光繼續傳輸信息，測量這一丁點光原理上就能竊取信息。

量子通信則完全不同！竊聽者如果想攔截量子信號，并對其進行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態。根據量子“測不準定理”，這種破壞必然會被信息發送者和接收者所發現。

是否可以不破壞傳輸的量子態，只截取并復制，再繼續發送？這已被“量子不可克隆定理”完全排除，于是也就保證了量子通信的絕對安全。

能實現《星際迷航》里的瞬間移動嗎？

“量子態隱形傳輸”是基于量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實傳輸的是粒子的量子態，而不是粒子本身。這種狀態傳送的速度上限仍然是光速，也不是“瞬間移動”。

現在，在光子、原子等層面已經實現了量子態隱形傳輸。電影里“大變活人”在原理上是允許的，但目前還遠遠做不到。因為科幻電影里人的傳送，不僅需要把人的實體部分的大量原子、分子傳送，并且嚴格按照原來的相對位置重新排列起來，更何況重現意識和記憶就更復雜了。

不過，隨著科學的發展和技術的進步，也許未來我們還是可以實現人的量子隱形傳態，到那時星際旅行就不是夢啦。

未來機器會不會像《變形金剛》里一樣被裝上量子大腦？

所謂量子大腦，其實就是當今正在研制中的量子計算機。未來的量子計算機可能會對人工智能起到極大的幫助，在數據搜索、分析和處理方面提供遠遠超過目前經典計算機的運算能力。

機器人都是預先設置好程序的，而人是有意識和自由意志的。研究發現，人腦中的思維機制與量子疊加、量子糾纏或許存在相似之處。所以也有學者認為，未來可望創造出與人腦一樣運行的人工智能機器人。真到這種程度，機器與生物之間的界限已經非常模糊。這目前還只是一種暢想，未來究竟怎樣還得拭目以待。

量子技術什么時候才能飛入尋常百姓家？

量子通信目前已經實現在金融、政務系統等中的使用。要讓每個人都用上，樂觀的話需要10到15年。這需要對網絡基礎設施進行改造，還涉及到標準制定。到時候，個人的網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號，“棱鏡門”那樣的泄密事件也不會發生了。

而量子計算目前仍然處于基礎研究的階段，前進道路上還面臨著巨大的挑戰，不知道在二三十年的時間內能否實現初步應用。一旦取得進展，其意義將是極其重大的。

量子科學和技術究竟將帶來一個怎樣的未來？

篇4

用宏觀物理學的方法研究原子的性質及其相互作用時，只能通過測量微觀量的平均值，大平均過程掩蓋了原子水平上的重要效應。操控單個微觀粒子，研究單個粒子的行為和性質以及少數粒子的相互作用，一直是就是物理學家夢寐以求的事。隨著實驗技術的發展，控制單個微觀粒子的愿望成為可能。特別是1960年激光的發明和在這以后激光技術的發展，可以隨我們所需改變激光的頻率，控制激光束的延續時間并使激光束聚焦到一個原子大小的范圍。從這以后，實驗技術和實驗方法有了極大的發展，利用激光可以使原子或離子冷卻到接近絕對零度，就是使它們的運動速度減到非常小，直至幾乎停止。還實現了利用特殊的電磁場來陷俘單個原子或離子。物理實驗技術的進展使研究單個或少數幾個粒子的性質、深入研究光子和物質粒子的相互作用有了可能。這不僅打開了高科技應用的廣闊前景，還為證實和發展量子物理學的基本原理提供了實驗基礎。

量子力學已有100多年歷史，量子力學理論取得了輝煌的成功。現代的高科技產品，如計算機芯片、激光、醫用磁共振等等無不是在量子力學理論基礎上發展起來的。量子力學被認為是最精確、最成功的物理理論，可是人們對量子力學的基本原理始終存在著疑問，那些創立量子力學的物理大師們自己都不滿意量子力學的基本假設。在這些大師之間以及他們的后繼者中，關于量子力學的理論基礎是否完善的問題爭論不休，新的解釋層出不窮，至今還沒有得出令人滿意的結論。

量子力學描寫微觀世界的規律，但人類的直接經驗都是關于宏觀世界的。我們的測量儀器以及人類感官本身都是宏觀物體，儀器測量到的和我們直接感知的都是大量原子組成的宏觀物體。在經典物理學中，觀察不影響被觀察對象的運動狀態，例如，我們能夠觀察一個行星的運動，追隨它的運動軌跡，行星的狀態變化與觀察者無關，不受我們觀察的影響。可是，對微觀世界的觀察就完全不是這樣，當我們研究一個量子體系時，經過測量后的量子體系原來的狀態總是被破壞了。例如，光子進入光電探測器后，光子就被吸收；電子被探測器件接收后，該電子原來的狀態就改變了。宏觀儀器對量子系統測量的結果，都必須轉換為經典物理學的語言。要直接觀察并且非破壞性（non-demolition）地測量量子體系的量子性質是難以做到的事情，所以，量子力學所預言的量子世界的奇特性質一直令物理學家和公眾感到神秘難解。

2012年諾貝爾物理獎獲得者和他們的同事們的工作，突破了經典物理學實驗和人類直接經驗的限制，他們直接觀察到了個別粒子的量子行為。瓦因蘭德小組做的是在電場中陷俘離子，用光子對它做非破壞性的操控。阿羅什小組是在空腔中陷俘單個光子，用原子進行非破壞性的測量。他們異曲同工，都對單個量子粒子進行實驗測量，研究量子力學的基本原理。這些研究不僅對量子理論的基本原理的進一步闡明有重要意義，并且有廣闊的應用前景。

阿羅什：把光子囚禁起來

阿羅什畢業于法國高等師范學校。1971年他在巴黎第六大學獲得博士學位，導師是柯亨-塔諾季（Claude Cohen-Tannoudji），1997年諾貝爾物理學獎得主。從20世紀60年代開始阿羅什就在法國高等師范學校物理系的卡斯特勒-布羅塞爾實驗室（Kastler-Brossel Laboratory）工作。該實驗室是以獲諾貝爾物理學獎的阿爾夫萊德?卡斯特勒（Alfred Kastler）的名字命名的。1972～1973年，阿羅什曾到美國斯坦福大學，在諾貝爾物理學獎獲得者肖洛的實驗室中工作。

阿羅什說，他們的成功主要得益于卡斯特勒-布羅塞爾實驗室特有的學術環境和物質條件。他們組成了極其出色的研究小組，并且將共同積累的知識和技能傳授給一代又一代的學生。阿羅什還說，他給研究生和本科生的講課也有助于研究工作，在準備新課的過程中他注意到了光和物質相互作用的不同方面。阿羅什認為，國際交流學者參加研究不僅帶來專門的知識和技能，也帶來不同的科學文化以補充他們自身的不足。他覺得幸運的是，在長期的微觀世界探索中，他和他的同事們能夠自由地選擇他們的研究方向，而不必勉強地提出可能的應用前景作為依據。

阿羅什小組的主要成就是發展了非破壞性的方法檢測單個光子。用通常的方法檢測光子，都是吸收光子并把它轉換為電流（光電探測器）或轉化為化學能量（照相底片）（動物的眼睛是將光子轉化為神經的電脈沖的）。總之，光子被測量到后立即消失。近半個世紀以來，雖然人類發展出了量子非破壞性測量，但這些測量只能用于大量光子的情況。而阿羅什和同事們做到了反復測量記錄同一個光子。

光的速度非常快，達每秒30萬公里，所以要控制、測量單個光子，必須將光子關閉在一個小的區域內，并使其在足夠長的時間內不逃逸或被吸收。阿羅什小組實驗成功的關鍵是制成反射率極高的凹面鏡。反射鏡是在金屬底板上鍍以超導材料鈮，鏡面拋光到不平整度只有幾個納米（1納米=100萬分之一毫米），光子因鏡面不平而散射逃逸的機會非常小。空腔由兩個凹面鏡相對安放組成，鏡間距離27毫米。整個設備安置在絕對溫度1度以下的環境中。一個微波光子在腔中停留時間可達十分之一秒，即在兩面鏡子之間來回反射10 億次以上，差不多相當于繞地球一周。可以說阿羅什小組創造了限制在很小的有限體積內的光子壽命的世界紀錄。

阿羅什小組的另一項創造性貢獻是利用利用里德伯原子作為探測器，實現非破壞性測量單個光子。所謂里德伯原子，是激發到很高的能量軌道上的原子，這種原子的體積比正常原子大許多。他們用銣（原子序數37）原子，把它的價電子激發到第50層的圓形軌道上（主量子數n=50）。這種情況下，外層電子從n=50 的軌道躍遷到相鄰的軌道n=49和n=51，發射或吸收微波光子頻率分別為54.3GHz（千兆赫茲）和51.1GHz。正常的原子半徑在0.1納米以下，銣原子中電子占據的最外層軌道為n=5；當它的最外面的電子跑到n=50的圓形軌道上時，原子的半徑達到100多納米，原子半徑增大了1000倍以上。這樣的原子好比一個很大的無線電天線，容易和電磁場相互作用。

瓦因蘭德：讓離子停下來

瓦因蘭德和阿羅什同年，都生于1944年。1965年，瓦因蘭德畢業于美國加利福尼亞大學伯克利分校；1970年在哈佛大學獲博士學位，博士論文題目是“氘原子微波激射器”，導師是拉姆齊（Norman Ramsey）。以后他到華盛頓大學，在德默爾特（Hans Dehmelt）的實驗室做博士后研究。德默爾特是1989年諾貝爾物理獎獲得者。1975年，瓦因蘭德和德默爾同發表了討論激光冷卻離子的論文，這是有關激光致冷的開創性論文，被學術界同仁廣泛引用，其中包括獲1977年諾貝爾物理學獎的朱棣文、菲利普斯和柯亨-塔諾季等。

1975年，瓦因蘭德到隸屬于美國商業部的美國國家標準與技術研究所工作。在那里，他創建了儲存離子研究小組。在過去多年的工作中，他做出了多項世界第一的研究成果，終于獲得了諾貝爾物理學獎。他是15年來美國國家標準與技術研究所第四位獲諾貝爾物理獎的研究人員之一，研究激光致冷的菲利普斯也是其中之一。

制造量子計算機的建議方法有多種，許多科學家正在對不同的方案進行實驗研究。瓦因蘭德小組從事的陷俘離子的方法是最成功的方法之一。他們利用特殊排列的幾個電極組合產生特定的電場，形成陷阱，將汞的一價離子限制在三個電極組成的空間中。三個電極包括兩端各有一個相對的電極和一個環形電極，離子由激光束控制。

在常溫下，原子運動的平均速度為每秒數百米，以這種速度運動的離子會立即逃逸出陷阱。要將離子陷俘在電場陷阱中，離子的運動速度必須非常小。只有在極低的溫度下，離子或原子的運動速度才能變得很小。可以利用激光使離子冷卻，使離子的速度減小到幾乎停止的狀態。將特定頻率的激光束對著原子或離子射來的方向照射時，原子在迎面射來的光子的一次次沖擊下，速度就慢了下來。當然，原子或離子吸收了光子又要再把它發射出去，發射光子時原子也要受到反沖。但原子或離子發射光子的方向是隨機的，各種方向都有，結果反沖效應平均為零，只有迎面射來的光子被吸收后起到了減速的作用。但僅僅用這種方法還不能使原子速度降低到近乎停止，還要加上其他方法。速度已經很小的離子在陷阱中受電場的作用，還在以一定的頻率振動，這種振動的能量和離子內部的能量狀態耦合起來，形成復雜的能級。在適當頻率的激光束照射下，離子吸收光子后又重新放出光子，落回原來內部能量最低的狀態，同時帶動離子振動能量的變化。在適當控制的條件下，重復這樣的過程，就可以使離子振動能量逐步減少，直到振動能量達到最低的量子狀態，離子近于完全停止。這時，離子就可以隨意操控了。

瓦因蘭德小組利用利用陷俘離子做成一個量子可控非門（Controlled NOT）。當然可控非門只是最簡單的量子計算機的元件，一臺能工作的計算機需要多得多的元件，離制成實用的量子計算機還非常遙遠。然而前景是光明的，包括瓦因蘭德在內的許多科學家正積極研究，攻克難關，希望在本世紀內將量子計算機研制成功。

瓦因蘭德和同事們還利用陷俘的離子制造出了當今世界上最精確的原子鐘。他的研究工作也可以檢驗量子力學基本原理，如進行“薛定諤貓”的實驗。

不為盛名所惑

阿羅什和瓦因蘭德有許多相同的地方。他們都在世界第一流的實驗室中工作；巧的是，他們每人各有兩位獲諾貝爾物理學獎的老師；他們都有合作30年以上的同事組成的穩定的研究小組，還有許多優秀的學生和合作者，其中包括外國的訪問學者。在他們的諾貝爾獎報告中，他們的老師、同事以及和他們的工作有密切關系的、前人的研究都一一提到。兩人都還提到有100多位學生、博士后和訪問學者也做出了貢獻，強調成績是大家努力的結果。

瓦因蘭德和阿羅什也有一點很大的不同。阿羅什的研究目的偏重于探索自然界的奧秘，沒有非常明確的應用目標，雖然他知道自己的研究成果肯定有長遠的應用前景。他所屬的卡斯特勒-布羅塞爾實驗室也沒有要求其研究一開始就必須有明確的應用目的。不過，即使在法國高等師范學校，這種待遇也只有像阿羅什這樣的資深科學家才能得到。而瓦因蘭德所在的美國國家標準與技術研究所本身就具有明確的實用目標：促進美國的創新和產業競爭能力，開創新的測量科學，推進美國的技術水平。該研究所的研究都是目標長遠，技術含量高，能在世界上領先的項目。這些項目實際上都是結合遠期應用的基礎性研究。

瓦因蘭德和阿羅什還有一個共同點，就是除了做研究以外，都在大學教課。阿羅什認為備課的過程促使他從多方面考慮基本原理，也有助于研究工作。而從學生的角度來看，能聽到優秀的科學家講課，和他們直接交流，不僅能學到當今前沿的科學知識，還可以學習到優秀科學家的治學精神和思想方法。

榮摘諾獎桂冠是否改變了科學家本人的生活呢？據英國廣播公司（BBC）在線版消息稱，阿羅什本人僅僅提前了20分鐘被組委會告知自己獲獎的消息。

“我很幸運，”阿羅什說，但他指的并不是自己得獎這回事，“（接到來電時）我正在一條街上，旁邊就有個長椅，所以我第一時間就坐了下來。”他形容那一刻的心情，“當我看到是瑞典的來電區號，我意識到這是真實的，那種感覺，你知道，真是勢不可擋。”

不過據諾獎官網的推特稱，阿羅什接到獲獎的確切消息后，打了個電話給自己的孩子，然后開了瓶香檳慶祝。再然后，他又回實驗室工作去了。

（作者單位：復旦大學物理系）

篇5

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0212-02

一、概論

量子力學從建立伊始就得到了迅速的發展，并很快融合其他學科，發展建立了量子化學、分子生物學等眾多新興學科。曾謹言曾說過，量子力學的進一步發展，也許會對21世紀人類的物質文明有更深遠的影響[1]。

地處西部地區的貴州省，基礎教育水平相對落后。表1列出了2005年到2012年來的貴州省高考二本理科錄取分數線，從中可知：自2009年起二本線已經低于60%的及格線，并呈顯越來越低的趨勢。對于地方性新升本的普通本科學校來講，其生源質量相對較低。同時，在物理學（師范）專業大部分學生畢業后的出路主要是中學教師、事業單位一般工作人員及公務員，對量子力學的直接需求并不急切。再加上量子力學的“曲高和寡”，學生長期以來形成學之無用的觀念，學習意愿很低。在課時安排上，隨著近年教育改革的推進，提倡重視實習實踐課程、注重學生能力培養的觀念的深入，各門課程的教學時數被壓縮，量子力學課程課時從72壓縮至54學時，課時被壓縮25%。

總之，在學校生源質量逐年下降、學生學習意愿逐年降低，且課時量大幅減少的情況下，教師的教學難度進一步增大。以下本人結合從2005至10級《量子力學》的教學經驗，談一下教學方面的思考。

二、依據學生情況，合理安排教學內容

1.根據班級的基礎區別化對待，微調課程內容。考慮到我校學生的實際情況和需要，教學難度應與重點院校學生有差別。同時，通過前一屆的教學積累經驗，對后續教學應有小的調整。在備課時，通過微調教學內容來適應學習基礎和能力不同的學生。比如，通過課堂教學及作業的反饋，了解該班學生的學習狀態，再根據班級學習狀況的不同，進行后續課程內容的微調。教學中注重量子力學基本概念、規律和物理思想的展開，降低教學內容的深度，注重面上的擴展，進行全方位拓寬、覆蓋，特別是降低困難題目在解題方面要求，幫助學生克服學習的畏難心理。

2.照顧班內大多數，適當降低數學推導難度。對于教學過程中將要碰到的數學問題，可采取提前布置作業的方法，讓學生主動去復習，再輔以教師課堂講解復習，以解決學生因為數學基礎差而造成的理解困難。同時，可以通過補充相關數學知識，細化推導過程，降低推導難度來解決。比如：在講解態和力學量的表象時[2]，要求學生提前復習線性代數中矩陣特征值、特征向量求解及特征向量的斯密特正交化方法。使學生掌握相關的數學知識，這對理解算符本征方程的本征值和本征函數起了很大的推動作用。

3.注重量子論思想的培養。量子論的出現，推動了哲學的發展，給傳統的時空觀、物質觀等帶來了巨大的沖擊，舊的世界觀在它革命性的沖擊下分崩離析，新的世界觀逐漸形成。量子力學給出了一套全新的思維模式和解決問題的方法，它的思維模式跟人們的直覺和常識格格不入，一切不再連續變化，而是以“量子”的模式一份一份的增加或減少。地方高校的學生數學基礎較差，不愿意動手推導，學習興趣較低，量子力學的教學，對學生量子論思維方式的培養就顯得尤為重要。為了完成從經典理論到量子理論思維模式的轉變，概念的思維方式是基礎、是重中之重。通過教師的講解，使學生理解量子力學的思考方式，并把經典物理中機械唯物主義的絕對的觀念和量子力學中的概率的觀念相聯系起來，在生活中能夠利用量子力學的思維方式思考問題，從而達到學以致用的目的。

4.跟蹤科學前沿，隨時更新科研進展。科學是不斷向前發展的，而教材自從編好之后多年不再變化，致使本領域的最新研究成果，不能在教材中得到及時體現。而發生在眼下的事件，最新的東西才是學生感興趣的。因此，我們可以利用學生的這種心理，通過跟蹤科學前沿，及時補充量子力學進展到教學內容中的方式，來提高學習量子力學的興趣。教師利用量子力學基本原理解釋當下最具轟動性的科技新聞，提高量子力學在現實生活中出現的機會，同時引導學生利用基本原理解釋現實問題，從而培養學生理論聯系實際的能力。

三、更新教學手段，提高教學效率

1.拓展手段，量子力學可視化。早在上世紀90年代初，兩位德國人就編制完成了名為IQ的量子力學輔助教學軟件，并在此基礎上出版了《圖解量子力學》。該書采用二維網格圖形和動畫技術，形象地表述量子力學的基本內容，推動了量子力學可視化的前進。近幾年計算機運算速度的迅速提高，將計算物理學方法和動畫技術相結合，再輔以數學工具模擬，應用到量子力學教學的輔助表述上，使量子力學可視化。通過基本概念和原理形象逼真的表述，學生理解起來必將更加輕松，其理解能力也會得到提高。

2.適當引入英語詞匯。在一些漢語解釋不是特別清楚的概念上，可以引入英文的原文，使學生更清晰的理解原理所表述的含義。例如，在講解測不準關系時，初學者往往覺得它很難理解。由于這個原理和已經深入人心經典物理概念格格不入，因此初學者往往缺乏全面、正確的認識。有學生根據漢語的字面意思認為，測量了才有不確定度，不測量就不存在不確定。這時教師引入英文“Uncertainty principle”可使學生通過英文原意“不確定原理”知道，這個原理與“測量”這個動作的實施與否并沒有絕對關系，也就是說并不是測量了力學量之間才有不確定度，不測量就不存在，而是源于量子力學中物質的波粒二象性的基本原理。

3.提出問題，引導學生探究。對于學習能力較強的學生，適當引入思考題，并指導他們解決問題，從而使學生得到基本的科研訓練。比如，在講解氫原子一級斯塔克效應時，提到“通常的外電場強度比起原子內部的電場強度來說是很小的”[2]。這時引入思考題：當氫原子能級主量子數n增大時，微擾論是否還適用？在哪種情況下可以使用，精確度為多少？當確定精度要求后，微擾論在討論較高激發態時，這個n能達到多少？學生通過對問題的主動探索解決，將進一步熟悉微擾論這個近似方法的基本過程，理解這種近似方法的精神。這樣不僅可以加深學生對知識點的理解，還可以得到基本的科研訓練，從而引導學生走上科研的道路。

4.師生全面溝通，及時教學反饋。教學反饋是教學系統有效運行的關鍵環節，它對教和學雙方都具有激發新動機的作用。比如：通過課堂提問及觀察學生表情變化的方式老師能夠及時掌握學生是否理解教師所講的內容，若不清楚可以當堂糾正。由此建立起良好的師生互動，改變單純的灌輸式教學，在動態交流中建立良好的教學模式，及時調整自己的教學行為。利用好課程結束前5分鐘，進行本次課程主要內容的回顧，及時反饋總結。通過及時批改課后作業，了解整個班級相關知識及解題方法的掌握情況。依據反饋信息，對后續課程進行修訂。

通過雙方的反饋信息，教師可以根據學生學習中的反饋信息分析、判定學生學習的效果，學生也可以根據教師的反饋，分析自己的學習效率，檢測自己的學習態度、水平和效果。同時，學生學習行為活動和結果的反饋是教師自我調控和對整個教學過程進行有效調控的依據[6]。

四、結論

量子力學作為傳統的“難課”，一直是學生感到學起來很困難的課程。特別是高校大擴招的背景下，很多二本高校都面臨著招生生源質量下降、學生學習意愿不高的現狀，造成了教師教學難度進一步增大。要增強學生的學習興趣，提高教學質量，教師不僅要遵循高等教育的教學規律，不斷加強自身的學術水平，講課技能，適時調整教學內容，采取與之相對應的教學手段，還需要做好教學反饋，加強與學生的溝通交流，了解學生的真實想法，并有針對性的引入與生活、現實相關的事例，提高學生學習量子力學的興趣。

參考文獻：

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[2]周世勛，陳灝.量子力學教程[M].高等教育出版社，2009：101.

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[4]常少梅.利用Mathematica研究量子力學中氫原子問題[J].科技信息，2011，（26）：012.

篇6

中圖分類號：TN918 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0007-02

Abstract：For the traditional satellite navigation and global positioning system， the positioning accuracy is limited by the energy and bandwidth of electromagnetic pulses. With the development of quantum mechanics， laser pulses are used to replace the electromagnetic pulse signal and realize a high positioning precision approximating the physical limits because of their quantum entanglement properties， which is named as“quantum positioning system”. To describe the basic principle and characteristics of the quantum positioning advantages， while its key technologies and the broad application prospect in the future are analyzed as well.

Key Words：Quantum Positioning；quantum entanglement；Hong-Ou-Mandel interference

衛星導航定位技術以天基人造衛星為基本平臺，能夠為全球海、陸、空、天各類軍民用載體提供全天候、二十四小時連續不間斷的高精度三維位置、速度和時間信息。目前技術成熟的衛星導航定位系統，包括美國的全球定位系統（Global Position System，GPS），歐洲導航定位衛星系統，我國的北斗導航系統，廣泛應用于交通導航、衛星授時應用、應急指揮、民用水情測報服務等，發揮了非常重要的作用。

雖然GPS在導航定位領域獲得了前所未有的成功，但仍然存在以下幾個方面的問題。

（1）定位精度仍然不夠高，系統體制仍存在著物理極限。因為GPS定位的原理是通過重復地向空間發射電磁波信號，檢測電磁波到達待測點的時間延遲來實現的，這種以經典物理學為基礎的方法受到所能實現的可利用功率及帶寬的限制，其測量精度很難獲得進一步的提高。此外，電磁波信號受到電離層和對流層的干擾，特別在城市、山區等復雜自然環境下，由于高層建筑、樹木等對信號的影響，會導致信號的非直線傳播，從而使得不同環境下的導航效果具有比較大的差異。

（2）保密性較差，美國斯坦福大學設立有一個專業實驗室，主要截獲并分析全球所有的衛星信號，華裔學者Grace Xingxin Gao在2008年的博士論文《Towards navigation based on 120 satellites： analyzing the new signals》，較為詳細地闡述了衛星信號的跟蹤與破譯方法，雖然不能確信是否能夠破譯所有的偽隨機碼，但至少是可以部分破譯的。

（3）抗干擾能力差，與其他傳感器系統相比，GPS信號強度很弱，因此更加容易受到電磁干擾，使基于GPS的導航系統存在穩定性漏洞。

由于存在著這些缺陷，美國投入巨資完善并發展GPS系統。基于量子技術的量子定位系統（Quantum Positioning System， QPS）作為一種定位精度高、保密性能強的導航定位技術，就是其發展重點之一。量子定位的概念最先是由美國麻省理工學院研究人員于2001年提出，其與傳統定位系統的本質區別在于所采用信號的不同。傳統定位如GPS系統采用的是基于重復發送電磁波脈沖測量信號達到時間，通過計算得到距離信息，而量子定位系統采用的是具有量子特性的光子脈沖。利用光子的微觀量子特性，如量子糾纏和量子壓縮態，量子定位系統就能夠超越經典測量中能量、帶寬和精度的限制，精度可接近海森堡測不準原理所限定的物理極限。

1 量子定位技術的關鍵技術

1.1 量子定位系統的原理

量子定位技術利用具有量子特性的激光脈沖，取代傳統GPS的微波信號來實現精確定位。區別于微波信號的長波長波束覆蓋寬，激光的波長很短指向性很高，衛星與用戶間的傳統同步方法不再適用。因此量子定位系統的定位不應是取代現有GPS，而是與GPS相結合，實現安全高精度的定位目的。通過對量子定位技術原理的研究與優選，提出具有實用性的量子定位系統體系架構以及面向用戶的應用模式，才能將量子定位系統推廣應用。

量子定位系統由量子糾纏態光源、HOM干涉測量部分以及系統控制部分組成，其基本原理與關鍵特性如下。

（1）高性能量子糾纏態光源。在光與非線性晶體相互作用的過程中，能夠產生一種非線性光學效應，這種效應一對低頻率光子具有很強的量子糾纏、關聯和非定域特性，可實現時間和空間上的高精度測量。作為光源，光子糾纏態的糾纏純度、退相干時間對系統性能將產生巨大的影響。

（2）高穩定HOM干涉測量與處理。在量子力學的Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉中，由于雙光子的糾纏特性，干涉是不可區分的雙光子整體態。當兩個光子在時域上同時到達分束片上時，雙光子態不可區分，此時干涉出現，兩個探測器的計數出現強的反關聯。反之，當我們改變一條鏈路中的延時，致使復合計數出現強的反關聯時，即可知道此時兩個光子在時域上不可區分。這正是利用HOM干涉實現量子定位系統的基本原理。

（3）高精度ATP與時間同步技術：在單組基線的系統中，需通過改變可控反射模塊來實現基線與待測點r0之間建立穩定的光鏈路。二者的精確指向將影響到最終定位的精度，因此對反射模塊的反射角度需要進行反饋控制。在利用參考光實現對于待測點ATP（獲取、跟蹤、瞄準）之后，定位過程將通過精密調整延時并觀測探測器的復合計數來實現。

1.2 量子定位系統與量子保密通信的結合技術

原理上，量子定位系統與量子保密通信都是基于量子糾纏態的分發與后處理。因此，在同一套系統中實現兩種功能具有可行性。研究在量子定位過程中引入量子保密通信的技術，實現對交互信息的保密處理，提高量子定位系統的安全性。兩者相結合，能夠充分發揮量子定位系統技術優勢的方法，能有效提升量子定位的使用程度，是未來量子定位系統的一個應用方向。

1.3 大氣、重力場環境的干擾校正技術

與GPS類似，為了實現寬覆蓋、全天候工作，星載平臺將是未來量子定位系統走向實用化的最佳平臺。對于LEO低軌衛星等自由空間傳輸的星地鏈路而言，大氣的損耗、湍流、散射，重力場對于授時的影響都是系統中必須考慮的因素，必須通過對環境的建模與仿真，分析對信息傳輸鏈路的影響，以實現量子定位系統的校正。

2 量子定位技術的發展前景

量子定位技術作為一種不同于傳統GPS的新型精確定位技術，是量子光學和通信導航技術相融合的典范。這項技術的深入研究，能為下一代高精度導航系統提供量子水平的定位精度。特別是在以下兩個方面。

（1）量子定位系統技術理論和工程實現將促進電子信息系統進入量子時代。

隨著信息化社會的發展，未來將逐步進入量子的時代。在量子領域的實用化進程中，高性能、大規模的量子設備（如星地量子保密通信、量子計算處理芯片、高性能糾纏源）已逐步面世。這也為量子定位技術逐步實用化提供了良好的基礎。

（2）量子定位系統與量子密碼技術的結合是未來實用化的最佳途徑。

篇7

本文首先概要介紹了當前因特網流量工程體系結構及其主要技術，同時介紹了MPLS的基本原理以及與流量工程相結合的主要思想，進而深入地研究了在MPLS區域內如何在平行的流量主干間進行負載分配。

在兩個節點之間多條平行的流量主干上進行負載分配是一個十分重要的問題。在許多情況下，可能兩個節點之間的某一業務量無法只有任何一條單獨的鏈路或路徑來承擔。然而，該業務流量所需的資源可能低于網絡中所有可用路徑能夠提供的總量。此時，唯一的方法是將業務流量分解為一些流量子集，在將這些流量子集通過多條路徑來加以傳輸。在一個MPLS區域內，上述問題可以通過在兩個節點之間發起多條流量主干來解決，這樣，總的業務量將可以分擔到各條流量主干上。要實現這一過程，就必須要設計一種能夠對多條平行的流量主干靈活地進行負載分配的技術。本文給出了一個多路徑自適應算法，該算法在LSP之間分配流量，得到負載均衡化和擁塞最小化。

文章最后部分設計并實現了一個模擬MPLS主干網的流量控制功能的實驗系統。實驗系統基本實現了入口節點的主要功能和流量平衡的作用，也為進一步的研究工作提供了一定的基礎。

關鍵詞：

流量工程，MPLS，NS仿真，多路徑負載均衡，MATE

目 錄

引言 1

第1章 基于傳統網絡的流量工程概述 2

1.1 早期IP核心網絡的流量工程問題 2

1.1.1 基于量度的流量工程 2

1.2 傳統路由核心網流量工程的局限性 3

1.3 IP覆蓋型網絡 3

1.3.1 IP覆蓋型網絡的運行 4

1.3.2 IP over ATM模型的優勢 5

1.3.3 IP over ATM模型的局限性 5

1.4 未來的網絡流量工程結構 6

第2章 MPLS概述 7

2.1 MPLS產生的技術背景 7

2.2 MPLS基本原理 8

2.3 MPLS體式結構 9

2.3.1 基本概念 9

2.3.2 節點結構 10

2.3.3 標簽 11

2.3.4 標簽分發協議 13

2.3.5 標簽堆棧 14

2.3.6 路由選擇機制 16

2.4 MPLS的工作過程 17

2.5 MPLS流量工程技術基礎 18

2.5.1 包轉發單元 19

2.5.2 信息單元 20

2.5.3 路徑選擇單元 20

2.5.4 信令單元 22

…………共6章

：26000多字的計算機科學與應用的碩士論文

有中、英文摘要、圖、參考文獻

400元

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【分類號】：TM743

1.概述

量子計算是計算機科學與量子力學相結合的產物，根據Moore定律可知：當計算機的存儲單元達到原子層次時，顯著地量子效應將會嚴重影響計算機性能，計算機科學的進一步發展需要借助新的原理和方法【1】，量子計算為這一問題的解決提供了一個可能的途徑。

根據量子計算原理設計的量子計算機是實現量子計算的最好體現。量子計算機是利用微觀粒子狀態來進行存儲和處理信息的計算工具【2】。其基本原理是通過物理手段制備可操作的量子態，并利用量子態的疊加性、糾纏性和相干性等量子力學的特性進行信息的運算、保存和處理操作，從本質上改變了傳統的計算理念。

量子通信是量子理論與信息理論的交叉學科，是指利用量子的糾纏態實現信息傳遞的通訊方式。量子的糾纏態是指：相互糾纏的兩個粒子無論被分離多遠，一個粒子狀態的變化都會立即使得另一個粒子狀態發生相應變化的現象。量子通信主要包括兩類：用于量子密鑰的傳輸，和用于量子隱形傳態和量子糾纏的分發。與傳統的通信技術相比，量子通信具有容量大，傳輸距離遠和保密性強的特點。

2.量子計算基礎

2.1 量子位

計算機要處理數據，必須把數據表示成計算機能夠識別的形式。與經典計算機不同，量子計算機用量子位來存儲信息，量子位的狀態既可以是0態或1態，也可以是0態和1態的任意線性疊加狀態。一個n位的量子寄存器可以處于 個基態的相干疊加態 中，即可以同時存儲 種狀態。因此，對量子寄存器的一次操作就相當于對經典計算機的 次操作，也就是量子的并行性。

2.2.量子邏輯門

對量子位的態進行變換，可以實現某些邏輯功能。變化所起到的作用相當于邏輯門的作用。因此，提出了“量子邏輯門”【3】的概念，為：在一定時間間隔內，實現邏輯變換的量子裝置。

量子邏輯門在量子計算中是一系列的酉變換，將酉矩陣作為算符的變換被成為酉變換。量子位的態 是希爾伯特空間（Hilbert空間）的單位向量，實現酉變換后希爾伯特空間，在希爾伯特空間內仍為單位向量。【4】

3.量子算法

量子算法的核心就是利用量子計算機的特性加速求解的速度，可以達到經典計算機不可比擬的運算速度和信息處理功能。目前大致五類優于已知傳統算法的量子算法：基于傅里葉變換的量子算法，以Grover為代表的量子搜素算法，模擬量子力學體系性質的量子仿真算法，“相對黑盒”指數加速的量子算法和相位估計量子算法。

3.1基于傅里葉變換的量子算法

Shor于1994年提出大數質因子分解量子算法，而大數質因子分解問題廣泛應用在RSA公開密鑰加密算法之中，該問題至今仍屬于NP難度問題。但是Shor算法可以在量子計算的條件下，在多項式時間內很有效地解決該問題。這對RSA的安全性有著巨大的挑戰。

Shor算法的基本思想是：利用數論相關知識，通過量子并行特點，獲得所有的函數值；再隨機選擇比自變量小且互質的自然數，得到相關函數的疊加態；最后進行量子傅里葉變換得最后結果。構造如下函數：

就目前而言，該算法已經相對成熟，對其進行優化的空間不大。目前研究者的改進工作主要是：通過對同余式函數中與N互質的自然數選擇的限制，提高算法成功的概率。Shor算法及其實現，對量子密碼學和量子通信的發展有著極重要的價值。[7]

3.2以Grover為代表的量子搜素算法

3.2.1 Grover算法

Grover算法屬于基于黑箱的搜索算法，其基本思想為：在考慮含有 個數據庫的搜索問題，其中搜索的解恰好有 個，將數據庫中的每個元素進行量化后，存儲在 個量子位中， 與 滿足關系式 。【8】將搜索問題表示成從0到 的整數 ，其中函數 定義為：如果 是需要搜索的解， ；若不是需要搜索的解，那么 。【12】

具體算法如下：

（1）初始化。應用Oracle算子 ，檢驗搜索元素是否是求解的實際問題中需要搜索的解。

（2）進行Grover迭代。將結果進行阿達馬門（Hadamard門）變換。

（3）結果進行 運算。

（4）結果進行阿達馬門變換。【12】

4. 量子智能計算

自Shor算法和Grover算法提出后，越來越多的研究員投身于量子計算方法的計算處理方面，同時智能計算向來是算法研究的熱門領域，研究表明，二者的結合可以取得很大的突破，即利用量子并行計算可以很好的彌補智能算法中的某些不足。

目前已有的量子智能計算研究主要包括：量子人工神經網絡，量子進化算法，量子退火算法和量子免疫算法等。其中，量子神經網絡算法和量子進化算法已經成為目前學術研究領域的熱點，并且取得了相當不錯的成績，下面將以量子進化算法為例。

量子進化算法是進化算法與量子計算的理論結合的產物，該算法利用量子比特的疊加性和相干性，用量子比特標記染色體，使得一個染色體可以攜帶大數量的信息。同時通過量子門的旋轉角度表示染色體的更新操作，提高計算的全局搜索能力。

目前量子進化算法已經應用于許多領域，例如：工程問題、信息系統、神經網絡優化等。同時，伴隨著量子算法的理論和應用的進一步發展，量子進化算法等量子智能算法有著更大的發展前景和空間。

參考文獻

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8.孫吉貴，何雨果.量子搜索算法.軟件學報，2003，14（3）：334-344

9.龍桂魯.量子計算算法介紹

篇9

中圖分類號：TP313 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0291-02

量子信息和經典信息的基本原理是不相同的。以量子非克隆原理為例[1]，該原理表明，能夠對不明確的純態進行精確的拷貝的裝置，該裝置是不存在的。這個原理的初始文獻[1]顯示該量子非克隆原理是量子態疊加原理的結論。這個原理有重大影響的文獻[2]顯示存在一個通用型量子克隆機，該量子克隆機具有多進程的量子克隆特征。自從文獻[2]首先提出這種通用型的量子克隆機，Milmanetal[3]也提出這么一個原理，它是在QED空腔系統中的通用型量子克隆機的克隆原理。在這個原理中實現通用型量子克隆機的重要障礙的是消相干。為了克服消相干這個難題，Zouetal[4]已提出通過一個空腔輔助碰撞的方案，用于實現通用型QED中的量子克隆機。最近幾年，在研究量子克隆方面，已提出許多不同的方案，如：概率量子克隆[4]，從屬態克隆[5]，協變相位量子克隆[5]，通過空腔輔助相互作用通用型量子克隆[6]，等。在本文中，我們利用一個新的復合固態量子系統證明了單向量子計算的基本操作。此系統包含個氮氣-空穴（N-V）中心與個超導傳輸共振子（TLR）相耦合，它們共同連接于一個約瑟夫森結（CBJJ）超導量子比特。通過交換虛光子，在N-V中心和CBJJ之間產生了有效的相互作用哈密頓量。

1.物理模型

圖1：個NV-TLR對與一個CBJJ耦合的復合量子系統示意圖，其中為耦合電容，為結電容，為偏置電流，為臨界電流。每個TLR中的黑點代表一個N-V中心，個N-V中心顯示了一維的線性結構。

2.CBJJ-TLR大失諧哈密頓量相互作用

裝置原理圖如圖1所示，該系統有四個N-V中心耦合而成的四個TLRs，并且它們的電容耦合成一個共同的CBJJ。其中任何一個TLR的哈密頓量可以寫成（）[9]

（1）

其中，是湮滅算符，頻率，和是TLR的電感和電容。

圖2 傾斜的洗衣板勢能級結構圖。

此CBJJ能夠被模擬成在此洗衣板勢中移動的粒子。通過調節偏置電流，此CBJJ能夠被構建成一個三能級量子系統。

如圖2所示，如果我們假設的能級為零點，那么，頻率分別其中是等離子體振蕩頻率，同時，量子流為，連接電容為，偏流電流為，臨界電流為。我們假設每一個TLR的模是躍遷耦合，但其他躍遷耦合都不存在。使用旋轉波近似，可以使得頻率和頻率相匹配，這時，第個TLR和CBJJ之間的哈密頓量可以寫成：

（2）

其中，是耦合系數，分別是CBJJ和第個TLR的頻率，是躍遷失諧。使用標準量子光學技術，在大失諧條件下，即，第個TLR和CBJJ之間的哈密頓量可以寫成[11，12]

（3）

3.N-V中心-TLR諧振相互作用

圖3：第個N-V中心能級結構圖，其中為此N-V中心和TLR之間的耦合強度。

由圖3所示，N-V中心基態和第一激發態都是電子旋轉三態（）。在該系統中，我們將設定三個基本態中的量子比特分別為：和，這時第個N-V中心的哈密頓量可以寫成：

（4）

其中我們使用旋轉波近似，使得和相匹配。這時，第個N-V-TLR對相互作用的哈密頓量可以寫成：

（5）

其中，和.我們使用為第個N-V-TLR強耦合，第個N-V中心躍遷頻率和第個TLR頻率之間的失諧為。當第個TLR的頻率是第個N-V中心的諧振時，即，.

那么第個N-V-TLR對相互作用的哈密頓量就可以寫成如下形式：

（6）

4.量子克隆機的實現

根據文獻[2]，我們首先簡單回顧一下通用型量子克隆機其轉換過程。如果定義量子比特基矢為，通用型量子克隆機執行幺正變換：

（7）

其中，箭矢左邊的第一個態矢表示輸入量子比特，表示空白拷貝的初始態和任何可能的輔助量子比特。在箭頭右手邊，前兩個態矢是量子克隆的過程，，第三個態矢表示輔助的兩個可能的正交態。

現在，我們給出系統中作用在通用型量子克隆機。為了實現我們的方案，首先介紹該系統中兩量子比特控制相位門，并且該控制相位門將用于實現通用型量子克隆機。假設CBJJ量子比特是控制量子比特，那么，N-V中心量子比特就是目標量子比特。實現需要如下三個步驟：

第一步：讓第個N-V中心和第個TLR在哈密頓量（5）作用下，經過相互作用時間。不失一般性，我們認為所以的N-V中心-TLR強諧振耦合都是相同，即，。以致于經過交換，那么，表示為第個TLR的單光子態。

第二步：調整TLRs（1，2，3，4）的參數，使得每一個N-V中心和其一一對應的TLR不耦合，只需運用方程（3）就可以滿足調整CBJJ和TLRs（1，2，3，4）的參數的條件。經過相互作用時間之后，可以實現的相互交換。

第三步：調整CBJJ的參數，使得它與每一個TLR都不耦合。這樣就可以在相互作用時間內調整TLRs（1，2，3，4）的參數，使得每一個N-V中心與其一一對應的TLR產生諧振，可以實現的相互交換。

這些態經過三次轉換，在最終演化中，輔助量子比特讓第個TLR與其它量子比特不產生耦合。因此，我們在系統里得到了通用型量子克隆機。

5.實驗的可行性分析

文獻[2]對通用型量子克隆機的性質進了討論。因為理想通用型量子克隆機，其保真度為。由文獻[3]知道，在真實的系統中，其保真度應該比0：92更為精確的值。在這些方案中，所有的CBJJ-N-V相互作用和經典脈沖將導致錯誤。如果考慮刪除和制備操作，那么整個操作步驟就是10。因此，如果脈沖的保真度比更好，這個才是合適的必需的精確度。這個值比文獻[3]（）要小很多，這樣就可以大大降低脈沖對實驗設備上的難度。

因此，我們首先要討論方案在實驗上的可行性，在方案中的方法可以在不同條件下實現通用型量子克隆機。

結論

總而言之，這是一個作用于優化通用型量子克隆機的新穎方案。固態量子比特較好單獨從環境中抑制消相干的操作是較容易的。另外，操作步驟很少，而且輔助的量子比特不但可以使量子克隆較容易而且可以降低系統對實驗設備的難度。最后，由于操作時間短，N-V中心、TLRs和CBJJ的消相干時間很長，我們的方案可以在目前現有的實驗條件下得到實現。

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基金項目

本文系湖南省研究生創新項目（No.CX2013B221）和國家自然科學基金項目（No.11174100）、（No.1127506）的研究成果之一。

篇10

一、引言

超弦理論從上世紀60年代末被發現到今天，已經有了36年的歷史。經過了幾個轉折，發展到今天，成了最流行的量子引力理論。經過許多人的努力，弦論被發展成為一個自洽的、統一的量子引力理論。說弦論是一個自洽的理論，是因為弦論不僅是一個傳統上通過微擾定義的理論，在非微擾的層次上也存在。弦論的統一歸功于過去10年的發展，特別是1994年至1998年之間的所謂弦論第的許多概念上的飛躍，使得人們發現過去看起來很不相同的弦論其實是同一個理論在不同極限下的不同表現。然而弦論的首要目的是研究現實世界，在這一點上離成功還有很大的距離。在弦理論的框架下有沒有可能計算粒子標準模型中的許多參數，有沒有可能計算最近幾年宇宙學觀測所發現的宇宙學常數？這些問題還是目前學界爭論的焦點。弦論在近幾年的發展，完全遵循了過去幾十年來的模式：在一段快速發展之后，由于一些傳統難題和新提出的問題相當困難，進入了緩慢但穩定的發展時期。很難預言這個時期會持續多長。但從以往的經驗來看，不會過很長時間，就會有新概念的形成從而引發新一輪的高速發展。沒有一個人能預言這些新概念和新突破是什么，因為新的進展總是大多數人意想不到的。我們回顧一下近幾年來新的發展，就是要總結一下已經存在的發展方向，理順思路，為接受甚至發現新的突破點作準備。

二、快子和不穩定膜

快子就是那種表面上看起來以超過光速運動的粒子。在場論中，快子的存在并不破壞狹義相對論，因為這樣的粒子不穩定。同樣，快子所對應的場也不穩定。例如，一個快子標量場的勢能有一個局域的極大點，場在這一點附近不穩定，會向勢能更小的方向滾動。在物理理論中，經常會遇到不穩定的模式，這些模式其實就是快子。弦論在1994年至1998年之間的巨大進展主要歸功于對一些絕對穩定模式的研究。由于這些模式的存在，人們可以對比表面上不同其實是等價的理論，因為在等價的理論中只有絕對穩定的模式是可以對比的，不穩定模式的衰變需要計算，這樣的計算在一個理論中可能比較簡單，而在另一個理論中也許是不可能的。但是，絕對穩定模式的存在需要超對稱的存在。在我們的世界中，超對稱并不存在，或者在很大程度上是破缺的，所以，研究不穩定模式是非常重要的一件事。

不穩定膜的研究不僅涉及弦論本身的一些重要問題，如對偶性以及最一般物理態的動力學，在宇宙學中也可能有重要的應用。很多人用D膜反D膜系統構造暴漲宇宙學模型。在這個模型中，宇宙中除了通常的三維空間和一維時間之外，可能存在更多的空間維度。D膜和反D膜充滿了我們的三維空間，但可能和其余空間垂直。開始的時候，D膜和反D膜之間的位形不一定完全重合，D膜反D膜之間存在的吸引力將它們漸漸地拉近。由于D膜反D膜之間的吸引力所對應的勢能不為零，使得宇宙學加速膨脹從而導致暴漲。最后，D膜和反D膜的碰撞使得這些膜湮滅衰變成相對論性粒子，這就是暴漲宇宙學模型中要求的重新加熱，我們的宇宙中的能量和物質起源于這個加熱時期。另外一種可能是，開始的時候D膜和反D膜完全重合，但因為某種原因快子處于其勢能的高處，這樣快子的不等于零的勢能使得宇宙加速膨脹。當快子完全衰變成其它粒子的時候，暴漲結束。在這個模型中，我們并不很清楚宇宙的再加熱是如何發生的。

三、全息原理和可積系統

全息原理是基于黑洞的量子性質提出的一個新的基本原理，凡是包含量子引力的理論都必須遵從這個原理。