物理学本科毕业论文

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1、密级本科生毕业（学位）论文量子计算机许家吉（2008061236）指导教师姓名：张小伟职称：讲师单位：物理与电子科学系专业名称：物理学（师范类）论文提交日期：2012年月日论文答辩日期：2012年月日学位授予单位：黔南民族师范学院答辩委员会主席:论文评阅人:2012年月日10/10量子计算机许家吉(2008061236)(黔南民族师范学院物理与电子系，贵州都匀558000)摘要：21世纪最具影响力的发明是计算机,而计算机的发展由电子管计算机到晶体管计算机。本文主要介绍计算机发展的更高层次——量子计算机，它是一种具有强大的并行

2、处理数据能力的新型运算工具；可以解决现在我们所遇到的数学问题。因此，量子计算机正成为世界各国间的战略竞争焦点。本文论述了量子计算机的基础、发展现状、模型以及对量子计算机的未来的展望。关键词：量子计算；量子信息；量子计算机QuantumComputerXujiaji（DepartmentofPhysicsandElectronicScience,QiannanNormalCollegeforNationalities,Duyun558000,Guizhou）Abstract:Themostinfluentialinventio

3、nofthe21centuryiscomputer，thecomputerhasdevelepedfromthevalvecomputertothetransistorcomputer.Thispapermainlyintroducesthedevelopmentofthehigherlevelcomputer---quantumcomputer,whichisakindofnewoperationtoolhavingstrongabilitiesofparallelprocessingdataandsolvingwitht

4、hemathematicalproblems.Therefore,quantumcomputerisbecomingthefocusofstrategiccompetitionamongdifferentcountries.Andthispaperdiscussesthefoundation,thepresentdevelopmentsituation,modelsandprospectsofquantumcomputer.Keywords:quantumcomputing;thequantuminformation;qua

5、ntumcomputer世界上第一台计算机诞生于1945年，这个发明是本世纪最具影响力的发明。而计算机的性能发展在近20年以来的道路上都是飞速发展的，而且我们并没有看到这样的速度有减速的趋势。而当前以半导体大规模集成电路为基础的电子计算机和以激光为基础的光纤通信网络和互联网技术正在不断的推动着全球化经济的飞速发展，给人类社会的生活带来了极大的方便。但是人类追求信息获取的速度和信息量却是无止境的。而科学家们指出量子计算将始于摩尔定律终结处。按照著名的摩尔定律来推算随着电路板蚀刻精度越来越高；中央处理器芯片上集成的晶体管器件越来

6、越密。现有芯片制造方法将在未来1010/10多年内达到极限，无法突破到分子以下的尺度这一极限大约出现在2020年。为此世界各国的研究人员正在加紧开发新型计算机。除量子计算机外，生物计算机和光子计算机等也代表着未来计算机的发展方向。因此突破芯片元件尺度的极限将是传统信息科学所面临的重大科学问题。另一方面，在微观的世界中的物质所展示出来的新的、不同与宏观世界的行为表现时，如何利用其表现并开发出新的信息处理功能将是最具革命性的设想。于是出现了一门新新学科：量子信息科学。其核心目标是实现真正意义上的量子计算机和实现绝对安全的可实用化

7、的长程量子通信。目前关于长程量子通信的研究已经接近实用化的阶段；但是，量子计算机的研究尚在起步阶段，但它以其独特的魅力正吸引着越来越多的科学家和工程技术人员加入到量子计算机的研究阵营。本文主要综述量子计算机的研究在近十几年来的进展以及量子计算机未来的发展趋势。1量子计算机1.1量子计算机的概念量子计算机，顾名思义就是实行量子计算的机器。这一概念最初源于可逆计算机的研究。早在20世纪六七十年代人们就发现，能耗会导致计算机芯片发热,影响芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。兰道尔（Landauer）最早考虑了这个问题，他考察

8、了能耗的来源,发现能耗产生于计算过程中的不可逆操作。由此人们设想构造出运算过程可逆的计算机——引入量子比特。可逆运算可以用量子力学中的幺正变换来表示，人们把这种运算过程可逆的计算机称为量子计算机，实际上是用量子力学语言描述的经典计算机，并没有用到量子力学的本质特性，如量子态的叠加性和相干性