通信科技趋势之量子计算

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1、专科实习报告（论文）题H：学院:专业:学号:学生姓名:指导教师:2017年月曰通信科技趋势之量子计算摘要：量子计算(quantumcomputation)的概念最早由IBM的科学家R.Landauer及C.Bennett于70年代提出。他们主要探讨的是计算过程中诸如自由能(freeenergy)、信息(informations)与可逆性(reversibility)之间的关系。量了信息是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科，主要包括量子通信和量子计算2个领域。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信的技术等等;量

2、子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。科学社会学的奠基人贝尔纳曾说:”科学与战争一直是极其密切地联系着的。”今天，倘若我们要追溯风靡全球的信息化战争之科技源头的话，无疑是1946年世界第一台计算机TNIAC"诞生所开启的电子信息科技革命。然而，这一曾彻底颠覆机械化战争图景的电子信息科技，在遵循”摩尔定律”飞速前行了数十年Z后，制约其进一步发展的系列问题日渐凸显:电子计算机的极限运算速度是否存在？越来越一体化的电子信息网络如何应对”网电空间战”等等。对此，近年来不断突破的量子信息科技正在开启新的机遇之门，势必在未来重

3、新涂抹战神的面孔。关键字：量子计算量子通信科技电子信息目录一•量子技术的发展二•量子计算简介2.1•量子密码22量子通信i=jg=i三•量子通信卫星3丄信息简介3・2•通讯优势83・3•量子通讯83・4•首发应用9103.5•中国发展四•量子叠加一•量子技术的发展1994年，贝尔实验室的应用数学家P.Shor指出[3],相对于传统电子计算器，利用量子计算可以在更短的吋间内将一个很大的整数分解成质因子的乘积。这个结论开启量子计算的一个新阶段:有别于传统计算法则的量子算法(quantumalgorithm)确实有其实用性，绝非科学家口

4、袋中的戏法。自此之后，新的量子算法陆续的被提岀来，而物理学家接下来所面临的重要的课题之一，就是如何去建造一部真正的量子计算器，来执行这些量子算法。许多量子系统都曾被点名做为量子计算器的基础架构，例如光子的偏振(photonpolarization)x空腔量子电动力学(cavityquantumelectrodynamics,CQED)首子阱(iontrap)以及核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)等等。以目前的技来来看，这其中以离子阱与核磁共振最具可行性。事实上，核磁共振已经在这场竞赛中先驰得点:以

5、LChuang为首的IBM研究团队在2002年的春天，成功地在一个人工合成的分子中(内含7个量子位)利用NMR完成N=15的因子分解(factorization)折叠发展前景量子计算将有可能使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在很多障碍。人规模量子计算所存在的一个问题是，提高所需量子装置的准确性有困难。量子信息编码基本概念量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码

6、等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输口益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。2016年8月16日凌晨1时40分，我国科学家在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，目前已成功入轨运行。这使得我国成为世界上首个实现太空和地面Z间量子通信的国家,同时也建成了我国天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。“墨子号”是世界上首颗量子科学实验卫星。量子卫星首席科学家、中科院院丄潘建伟表示，之所以给它起名“墨子”，

7、是因为墨子首先通过小孔成像实验发现了光沿直线传播，而口他也提岀了某种意义上的“粒子论”。命名缘由于墨子在《墨经》屮提岀的“光学八条”，墨家逻辑是全球三大古老逻辑体系之一，而逻辑体系是科学的基础，墨子在两千多年前就发现了光线沿直线传播，并设计了小孔成像实验，奠定了光通信、量子通信的基础。二•量子计算曾创作出《侏罗纪公园》和《失去的世界》等作品的著名科幻作家迈克尔•克莱顿，在科幻小说《时间线》中曾尝试用文学的笔调来想象量子计算的神奇。其中，一家名为国际技术公司的经理们如此推销其眼中的高新科技:”普通的计算机用电子的两种状态计算，这两种

8、状态被定为0和1。但在20年前，理查德•费曼就提岀，有可能利用屯子所有的32个量子态来进行快速计算。现在有诸多实验室正在试图制造这样的计算机。它们的优点是难以想彖的、强大的并行计算能力。作为科幻作品，克莱顿的小说中充斥着“量子多宇宙^量子泡沫虫洞”