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量子计算的特点范文1
关键词：计算机网络；改进量子进化算法；路由选择
当今社会是一个数据化时代，计算机网络技术已经应用到社会的各个领域。对于在已知网络的各个节点的通信需求下，怎样选择计算机通信网链路的高效路由，这一受到多个条件约束的杂乱非线性规划问题，在传统的数学理论中尚未得到有效的解决方法。面对这个问题，传统的算法都存在一定的局限性，计算也比较复杂，在很多条件限制下都难以发挥其作用，无法给出满意的解决方案。本文主要是对改进量子进化算法在计算机网络路由选择上的应用进行探究。
一、计算机网络路由选择意义
传统的计算机网络路由的选择方式主要有爬山法、梯度法、模拟退算法以及列表寻优法，但其都具有很大程度上的局限性，受到的限制条件也比较多，不能有效地发挥其作用。网络路由选择的定义主要有：在已有的计算机网络拓扑和网链路通信容量以及各个节点需求的情况下，对各节点的网络路由进行确定，以最大限度缩小互联网的时延性。这种路由选择方式，可在选择过程中采取一些简化工作，假设网络通信节点的数据包完好无缺，不受通信容量影响，报文长度则以实际指数分布为基准，来进行路由选择。
二、计算机网络路由选择中改进量子进化算法的应用
（一）量子进化算法的概述及算法流程
量子进化算法是由量子计算和进化算法结合而来，其运算方式为，在确定量子矢量的情况下，用量子算法的比特编码来表示染色体，并以旋转门和量子非门来进行染色体的更新，据此让目标得到最优解答。
在进行计算中，可以采用矩形阵表示量子染色体，设其长度为m
量子进化算法流程主要有以下几个步骤：
首先，将种群Q（t）初始化，设t=0，并测量种群中的每个个体，得到种群的状态P（t）；其次，对P（t）的适应度进行评估，将最佳个体状态和适应值进行记录；最后，采用
While非结束状态do，
begin
1、t=t+1；
2、对种群进行测量Q（t-1），其状态为P（t）；
3、进行P（t）的适应度评估；
4、对Q（t）采用量子门进行更新换代，记录后代种群Q（t+1）；
5、对每个个体的最佳状态以及适应值进行记录。
End
End
（二）旋转角的优化调整
（三）函数调整优化
采用租户优化的办法可以知道各基因间的相关性不大，基于这一特点对量子位进行定义：
表1 优化方案
分析表1的内容可以知道，这种旋转方案能够让搜索结构逐渐走向最优化，收敛速度也得到提高，在此表中只列出了第一象限内的 ，其他象限内的 情况可由此进行推断。
（四）仿真测试
以仿真实验的方式对以上的分析进行检验，与传统的量子进化算法为比较对象，证明改进量子进化算法在计算机网络路由的选择性能存在优越性。仿真实验的结果如图1；
图1 改进算法和传统算法的对比
根据此图能够看到，改进量子进化算法在寻优性和收敛性上明显优于传统的量子进化算法，在计算机网络路由选择的应用中，改进量子进化算法的综合性能也比传统的量子进化算法优秀。
结束语
计算机网络路由选择的改进量子进化算法，是在传统的量子进化算法的基础上进行改进的，通过仿真测试可以知道，经过改进的量子进化算法在寻优搜索和收敛速度上存在一定优势，很好的解决了互联网计算机路由在选择上面临的约束条件多、杂乱非线性规划等问题，很大程度上为互联网通信网链路的最佳路由选择提供了帮助。
参考文献
[1]宋明红，俞华锋，陈海燕.改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用研究[J].科技通报，2014（01）：170-173.
[2]赵荣香.改进量子进化算法在计算机网络路由选择中的应用探究[J].科技传播，2014（24）：148+152.
量子计算的特点范文2
潘建伟在现场宣布，在光学体系，研究团队在去年首次实现十光子纠缠操纵的基础上，利用高品质量子点单光子源构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。
在超导体系，研究团队打破了之前由谷歌、NASA（美国国家航空航天局）和UCSB（加州大学圣塔芭芭拉分校）公开报道的9个超导量子比特的操纵，实现了目前世界上最大数目（10个）超导量子比特的纠缠，并在超导量子处理器上实现了快速求解线性方程组的量子算法。
系列成果已发表在国际权威学术期刊《自然光子学》，即将发表在《物理评论快报》上。
传统电子计算机要算15万年的难题，量子计算机只需1秒
1981年，美国物理学家费曼指出，由于量子系统具有天然的并行处理能力，用它所实现的计算机很可能会远远超越经典计算机。1994年，麻省理工学院的Peter？Shor教授提出分解大质因数的高效量子算法，量子计算引发了世界各国的强烈兴趣。
“由于量子比特是0和1的叠加态，在原理上具有超快的并行算和模拟能力，计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长。这一特点使得量子计算可为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案。”潘建伟说，“比如，300位10进制那么长数，用我们目前万亿次的传统电子计算机拿来算的话，大概需要算15万年。但如果能够造出一台量子计算机，它计算的频率也是万亿次的话，只需要1秒钟就可以算完。从这个角度上讲，量子的并行计算能力是非常强大的。”
此外，一台操纵50个微观粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力可超过超级计算机。
那哪些算特定问题呢？
朱晓波说：“比如说大数字分解，这个是用于现在加密的一个标准的算法。那么你如果能解一个大数字分解，就能解密现在很多的加密算法。如果很多加密算法都失效了，国家金融安全、军事安全等都会受到严重影响。还有，量子计算机做到一定规模之后，很有可能实现大数据的快速搜索，以后在解决搜索问题的时候就具有巨大的优势。”
据专家介绍，根据各物理体系内在优势及其在实现多粒子相干操纵和纠缠方面的发展现状和潜力，目前，国际学术界在基于光子、超冷原子和超导线路体系的量子计算技术发展上总体较为领先。
研究仍处早期，我国计划在年底实现大约20个光量子比特的操纵
多粒子纠缠的操纵作为量子计算的核心资源，一直是国际角逐的焦点。在光子体系，潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平，并于2016年底把纪录刷新至十光子纠缠。在此基础上，团队此次利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源，通过电控可编程的光量子线路，构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。
潘建伟说：“实验测试表明，该原型机的‘玻色取样’速度不仅比国际同行类似的之前所有实验加快至少2.4万倍，同时，通过和经典算法比较，也比人类历史上第一台电子管计算机（ENIAC）和第一台晶体管计算机（TRADIC）运行速度快10～100倍。”
这是历史上第一台超越早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机，为最终实现超越经典超级计算能力的量子计算这一国际学术界称之为“量子称霸”的目标奠定了坚实的基础。
“量子计算领域有几个大家共同努力的指标性节点：第一，展示超越首台电子计算机的计算能力；第二，展示超越商用CPU的计算能力；第三，展示超越超级计算机的计算能力。我们实现的只是其中的第一步，也是一小步，但是是重要的一步。”潘建伟说。
“朝着这个目标，我们研究团队将计划在今年年底实现大约20个光量子比特的操纵，将接近目前最好的商用CPU。”陆朝阳说。
但由于高精度量子操控技术的极端复杂性，目前量子计算研究仍处于早期发展阶段。“像经典计算机那样具有通用功能的量子计算机最终能否研制成功，对整个科学界还是个未知数。”潘建伟说。
在信息安全、医学检测、导航等方面，量子技术未来将极大地改变生活
随着大数据时代的到来，对计算能力的需求可以用一个词来形容，就叫做“贪得无厌”。同时，计算能力的强弱也对社会的发展起着至关重要的作用。当人们能够把数据里面有效的数据结果都通过计算给提取出来的话，每一个数据才会成为真正的财富。
谈到量子计算机未来的应用前景，潘建伟充满信心：“我认为量子技术领域目前主要有几个方面离实用非常近：量子通信主要是用在保密方面，它可以大大提高信息安全水平。除此之外，量子计算可能很快在某些特定计算方面超越目前传统的超级计算。这些技术在医学检测、药物设计、基因分析、各种导航等方面也将起到巨大的作用，会给我们的生活带来极大的改变。比如，我们现在的天气预报只能预报几天，因为如果要预报第六天、第七天，计算的时间可能需要100天，而100天后再来预测第六七天的天气就没什么意义了。”
据潘建伟介绍，在我国即将启动的量子通信和量子计算机的重大项目里，对光、超导、超冷原子等方向上都已经做了相应的布局。
“在以后的10到15年里，量子技术领域的竞争将是非常激烈的。比如英国启动了国家量子技术专项、欧盟启动了量子旗舰专项、美国在论证相应的计划。包括谷歌、IBM、微软等在内的一些美国公司也都介入到相关研发了。”潘建伟说。
延伸阅读
多个状态同时叠加 不可分割不可克隆 量子世界里，真的很神秘
量子是什么？量子是最小的、不可再分割的能量单位。这个概念诞生于1900年，物理学家普朗克在德国物理学会上公布了他的成果，成为量子论诞生和新物理学革命宣告开始的伟大时刻。
分子、原子、电子，其实都是量子的不同表现形式。可以说，我们的世界是由量子组成的。
中国科学技术大学教授朱晓波说，在宏观世界里，物体的位置、速度等运动规律，都可以通过牛顿力学精确地测算。但在量子微观世界里，有着与宏观世界截然不同的规则。
量子的神秘之处首先体现在它的“状态”。在宏观世界里，任何一个物体在某一时刻有着确定的状态和确定的位置。但在微观世界里，量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”。
量子力学的开创者之一、奥地利物理学家薛定谔曾用一只猫来比喻量子态叠加：箱子里有一只猫，在宏观世界中它要么是活的，要么是死的。但如果在量子世界中，它同时处于生和死两种状态的叠加。
量子的状态还经不起“看”。也就是说，如果你去测量一个量子，那么它就会从多个状态、多个位置，变成一个确定的状态和一个确定的位置。如果你打开“薛定谔的箱子”，猫的叠加状态就会消失，你会看到一只活猫或一只死猫。
如果说一个量子已经很“奇怪”，那么当两个量子“纠缠”在一起，那种不确定性更强了。根据量子力学理论，如果两个量子之间形成了“纠缠态”，那么无论相隔多远，当一个量子的状态发生变化，另一个量子也会超光速“瞬间”发生如同心灵感应的变化。
虽然直至今天，人类仍然还没搞清楚量子为何如此神秘，但国际主流学界已经接受了量子这种特殊性的客观存在。更重要的是，人们可以利用量子的奇异特性开发创新型应用，比如量子通信和量子计算。
量子通信是科学界利用量子特性最早开发的信息应用，其“不可分割”“测不准”“不可克隆”等特性，使得理论上“绝对安全”的量子通信成为可能。
量子计算的特点范文3
Introductionto Quantum Mechanics
Schrodinger Equation and Path Integral，
2nd Edition
2012，950 p
Hardcover
ISBN9789814397735
Harald J W MüllerKirsten著
薛定谔在1926年建立了以他的名字命名的方程，开创了量子力学进入严格的和近似定量计算的新局面，促进量子力学迅速扩展了应用能力和范围。20年之后费曼提出了量子力学的路径积分形式，并证明了与薛定谔方程的等价性。它不仅能够解决量子力学中的一般的定量计算问题，而且在随后几十年的量子场论和规范场论的发展过程中起了不可替代的重要作用。这两种定量处理方法各有优劣，薛定谔方程对于量子力学问题的处理无疑具有极大的优点，其图像清晰而且在数学上有许多为物理学家熟悉的成熟处理方法，受到物理学家的普遍欢迎。相比之下，路径积分方法的使用要麻烦得多。但近年来，人们越来越发现路径积分方法在很多应用中有着独特的优越性。对于这两种方法，已经有许多优秀的量子力学教科书以及专著分别给出了非常详细的讨论。但是将两种方法对同一问题的解决办法进行相互对照与比较，从而对于各自的优点和特定的应用范畴有更深刻的理解的著作还十分罕见，本书填补了这一空白。
这是一部量子力学的教科书，它涵盖了作为导论性课程所有的主要内容，不但详述了各种位势下薛定谔方程的微扰解，介绍并算出了对应的路径积分的解，而且还详细地考虑了微扰展开的高阶行为，这在其他类似的书籍中很少见到。本书的另一特点是没有提供习题，而是结合课文的内容选用了大量例题，给出了非常详细的计算细节，对于读者的学习十分有利。
本书的第1版出版于2006年。第2版中，添加了许多重要的应用和很多实例。特别是关于Coulomb势的一章被扩充到包含了化学键的介绍，而周期势的一章补充了关于金属和半导体能带论的一节，而在高阶行为的一章添加了关于渐进展开中成功地计算收敛因子的例证。
全书共分成29章：1.导言；2.哈密顿量子力学； 3.量子力学的数学基础；4.狄拉克的右矢和左矢形式体系； 5.Schrdinger方程和Liouville定理；6.谐振子的量子力学； 7.Green函数；8.时间无关微扰论； 9.密度矩阵和极化现象； 10.量子理论：一般形式体系； 11.Coulomb 相互作用； 12.量子力学穿透；13.线性势； 14.经典极限和WKB法； 15.幂次势； 16.屏蔽Coulomb势； 17.周期势； 18.非简谐振子势； 19.奇异势；20.微扰展开的高阶行为；21.路径积分形式； 22.经典场组态； 23.路径积分和瞬子； 24.路径积分与沿一条线上的弹跳； 25.周期性的经典组态； 26.路径积分和周期性的经典组态；27.约束系统量子化；28.量子-经典跨接作为相变；29.结束语。
本书对物理系的大学生和研究生以及数学和粒子物理的研究人员非常适用。对希望扩大自己量子力学技巧的理论物理学家和想要更进一步钻研量子力学的其他专业的研究生以及所有对微扰方法、路径积分及其在经典场伦中的应用感兴趣的读者都具参考价值。
丁亦兵，教授
（中国科学院大学）
量子计算的特点范文4
近日，一则新闻引起人们极大的关注。由中国科大和清华大学组成的联合小组成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输。实验结果首次证实了在自由空间进行远距离量子态隐形传输的可行性，为全球化量子通信网络最终实现奠定了重要基础。
一位记者还添油加醋地描绘了一个科幻场景：
“存放着机密文件的保险箱被放人一个特殊装置之后，可以突然消失，并且同一瞬间出现在相距遥远的另一个特定装置中，被人方便地取出。”
如果不是看在刊登这则消息的都是权威媒体，我第一感会冒出“这会不会是愚人节新闻”的想法。继而不禁深深感叹，技术进步真是无所不能，稍不跟上，就OUT了。
据百度百科介绍：量子态隐形传输是一种全新通信方式，它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术，需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”，在一个地方神秘消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方瞬间神秘出现。
这已经超出了一般人的常识。但事实上，人类在很久以前，就有关于不同于物质时空、精神时空的第三态时空――相当于今天所说信息时空的想法。
例如古希腊柏拉图所论物质、精神之上理念；近代黑格尔所论物质、精神之上的理念，现代波普尔所论世界一(物质)、世界二(精神)之上的世界三(信息)。
随着信息技术、生物技术的发展，人类开始去构建真的具有时空意义的信息空间。例如美国信息高速公路计划、网格计划，以及近来的智慧地球的设想。这与中国大干快上铁公鸡(铁路、公路、机场)，完全不在同一个时空考虑问题。
卡斯特关于在流动空间或信息流空间建设信息化城市的设想，与我们大干快上物理城市，希望在这样的城市中让生活更美好，想的也完全是两个不同时空的事。
在技术证明信息空间存在之前，信息空间的商业理论已经产生。例如布瓦索的名著《信息空间》。布瓦索还把信息空间理论，伸延到对知识资本形态的理论构建上，考虑时空转换的商业影响。
正如醒客(Thinker)陈世鸿所说：“人类正经历工业文明向信息文明的过渡，信息的交流正在替代物质的流通，成为世界新秩序的决定者，信息的流向，不再受制于传统的时间和空间。”“人所代表的智能生命引领着生物界，也便从物质文明进入意识文明。”
但我们经常看到一种现象，许多人生活在信息时代，但对信息化视而不见。因为他们总是用物理时空，来理解信息时空。
举例来说，以为在中国建七倍于欧洲的物理城市，是未来方向；但对欧洲来说，从城市回到乡村，才是未来方向。真正的未来在卡斯特说的流动空间(信息流空间)，未来人类将在流动的时空中配置资源。一步看错，几十万亿的产业资源就会投到与未来错位的方向上去了。
我们今天的世界，实际是三种时空的叠加。农业时空，是以自然为参照系的时空，特点是相对于自然节奏而变化不定。我到农村旅行，向老农问路时，总听到这样的回答：还有一里地，15分钟就到了。实际一走才发现，这一里地有十几里之远，这15分钟有两个小时之久。
工业时空，是以人工物为参照系的时空，特点是相对于工具等长等距，信息时空，是以意义为参照系的时空，特点是相对于人的目的而“浓度”不同(这是托夫勒的用语)。比如恋爱时，总觉时间太快，等车时，总觉时间太长。在达利的油画中，表现钟表在流淌，就是相对于意义的时空变化。
意义的空间是现实存在的。为意义的流动而搭建的信息基础设施，构成了类似哥伦布发现的新大陆，人们称之为智慧地球。为意义的流动而构造的世界，是第二人生，存在于电脑、网站、手机等信息终端之上，将来会直接存在于意念控制的电脑之中。
互联网将极大地改变人们的生活态度。人们从为手段而生存，变成了为目的而生存。人们对什么是真实的看法，将完全改变。虚拟可能比真实更加真实，尤其是当虚拟更代表意义时。没有意义的生活，即使它在物理上很真实，但在意义上是不真实的，而有意义的生活，才是更加真实的生活。
比如人为什么喜爱物理意义上并不真实的游戏呢，因为在游戏中，人处于自由选择的目的状态。所以席勒说：“只有当人充分是人的时候，他才游戏；只有当人游戏的时候，他才完全是人。”
又比如，电子商务好在什么地方?因为“谁需要什么”这种关于意义的信息，不再受到物理空间中不透明、不对称中间存在和利益的扭曲，人的商业因此变得更具目的性，更加不“盲目”。
相反，华尔街虽然从物理的角度看很真实，但当金融人不对委托人负责时，对委托人来说，它的存在是不真实的，至少是盲目的。
技术推动时空转换，从物理空间转向信息空间，必然对人们从事商业的方式，产生重大影响。在物理空间谈到企业，人们会联想到厂房、院子。在信息空间中，这样的厂房和院子是不存在的。
以往时空概念下的专用性的固定资本，将转变为云计算中资源共享的信息基础设施，形成设施即服务(Iaas)、平台即服务(Paas)、软件即服务(saas)的新商业模式。
我在神州数码参观时，发现他们已不再固定员工的坐座。而是按先来后到的顺序，随机选择一张空的办公桌，将电脑往上一接插，个人专用的工作界面与数据就随之恢复和形成。
未来云计算推动下的企业创建，也可以是这样。人们不再进行厂房和设备等固定资本投入，将自己的企业往云计算中心一接，就可以根据个人业务的识别，随时随地直接进入到自己具有核心竞争力的个性化工作状态。人们以个人知识为流动资本，为顾客创造价值。
作为效果，人们将进入普遍的报酬递增状态。人人都可以从事初始投人大，边际投入低，边际成本递减，边际收益递增的商业活动。这里的初始投入，已被云计算共享公共计算资源所替代。
当然在这种情况下，收益不会无限增长，但它将主要不是受成本约束，而更多受需求方收入条件约束，形成以需求为中心的生产。
量子计算的特点范文5
关键词：量子通信 量子纠缠 隔空传物
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0060-01
1、概论
量子技术于上个世纪八十年代诞生并在二十世纪末在国际学术界引起了巨大兴趣和高度重视。以量子纠缠为原理的量子信息技术突破了现有信息技术的物理极限，在通信科学领域中提供新的原理和方法。二十一世纪信息科学将从“经典”时代跨越到“量子”时代，其发展将对国民经济军事、国防安全等都有着直接而重大的影响，各国都将量子技术作为重大战略点投入并发展。
2、量子纠缠技术
量子纠缠是一种存在于多种量子系统中的一种子系统。从测量学的角度分析，量子纠缠的结果无法独立于单独的系统且必定联系其他系统的参数。通常，一个量子是无法产生纠缠态的，至少要有两个量子位。假设由C和D构成一个复合系统，如果其量子态不能表示为该系统的纠缠态，则此复合系统的波函数不能表示为该子系统的直积：
常见的纠缠态有：两个粒子构成的贝尔基，它两两相交且具有最大的纠缠态；三个粒子构成的GHZ纠缠态等。
量子纠缠的实质是一种微观的多系统之间的一种非定域的关联，它是传递量子信息的通道，这也是用于实现量子通信的基础。
3、量子通信技术
量子通信是以量子纠缠技术作为基础，通过量子纠缠所产生的连锁效应来实现信息传递的一种新型的通信方式。量子通信结合了量子论和信息论，主要应用于量子密码通信，远程传态等。
量子通信的信息单位称为量子比特（qubit），它是两种逻辑态的叠加。在量子通信中，我们用量子态来表示信息，信息传递和信息处理中遇到的问题都采用量子理论来处理，其中，信息的传输是利用量子态在量子通道中的传送，信息的处理和计算是利用量子态的幺正变换，信息的提取是对量子系统进行测量。
我们看到，信息一旦量子化，则量子力学便成为了实现量子通信的物理基础，量子具有如下特性：
（1）量子的纠缠性。
（2）量子的不可克隆性。
（3）量子的叠加性和相干性。
在量子通信系统中，两个共享信息的人必须共享两个几乎一致的成对的量子（如光子），当其中一个量子携带了信息，则此信息会消失或者重现在另一个光子上，以此实现“不加外力”方式传输信息。所谓的“不加外力”传输是指信息在一个地方消失，又能在另一个地方重现的过程。由于报文是一种“不加外力”方式传输信息，因此，量子通信中的发信者与收信者利用报文方式传输所共享的量子的数量取决于发送报文本身的长度。由于量子只能成对产生且只能在一对发送者和接受者之间进行传输，所以量子通信网络也只能是一个链路一个链路地建立。
量子通信的特点在于量子通信中的信息传递可以不通过通信双方之间的空间，从而使得通信不会受到空间环境的制约与影响；量子通信的传输线路时延可以为0，是最快的通信方式；量子通信中，第三方是无法进行干扰和窃听。信息的载体—量子，是完全只保存在通信双方处；量子通信不存在任何电磁辐射污染，属于环保型新技术。
4、量子通信前沿
量子通信的实现方式通常有两种：
（1）利用量子耦合技术，制造出多粒子的量子耦合态。
（2）利用生物技术，建立意识生物的意识器官之间的某种量子耦合。
今年五月，中国科学院成功实现了远距离量子通信隐态传输。量子的运动不遵循中学学过的牛顿定律和麦克斯韦电磁定律，也不遵循描述宏观物体运动规律的相对论。量子通信最突出的是不能同时满足实在性和定域性。由于量子处于所有可能状态的叠加态，当你以不同方式观测它时，它才明确呈现出特定的状态，呈现何种状态与观测者和观测方式有关。其实现量子通信隐态传输原理如下：第一，把相干的两个量子A和B分别传送到信息的发端和收端；第二，另取一个量子C（这个C就是要被传输的东西），在发端对A和C做某种联合测量；第三，通过经典信道（比如打电话、发邮件等）把联合测量A与C的结果告知B；第四，收端在得知A与C联合测量的结果之后，做某种运算（或测量），运算之后B的状态与C在测量之前的状态就一致了（在发端对A和C进行测量的瞬间，由于A和B是相干的，B的状态也受到了某种程度的影响，这种影响，是C的初始状态可以在B上还原的根本原因）。到此为止，量子C在发端消失了（对量子的测量会导致量子状态的变化，从这个意义上讲，测量之后的C已经不是原来的C了），它又出现在收端（收端量子B的状态与原来C的状态相同，从这个意义上讲，C在收端重现了）。具体到物体从某地消失，瞬间又出现在另外的地方，从上面的解释可以知道，单从物理原理上说是可能的。更严格的说法是物体在某地被销毁，然后在另一地用相同的原料被重构。
与现在的通信方式相比，量子通信最大的特点是信道资源不再是瓶颈，甚至不再是有限的，量子信道的容量无限大，量子态传输的速度无限快，而且量子态的传输无法拦截，因而是绝对安全的。
参考文献
量子计算的特点范文6
论文摘要：将量子化学原理及方法引入材料科学、能源以及生物大分子体系研究领域中无疑将从更高的理论起点来认识微观尺度上的各种参数、性能和规律，这将对材料科学、能源以及生物大分子体系的发展有着重要的意义。
量子化学是将量子力学的原理应用到化学中而产生的一门学科，经过化学家们的努力，量子化学理论和计算方法在近几十年来取得了很大的发展，在定性和定量地阐明许多分子、原子和电子尺度级问题上已经受到足够的重视。目前，量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域，取得了丰富的理论成果，并对实际工作起到了很好的指导作用。本文仅对量子化学原理及方法在材料、能源和生物大分子体系研究领域做一简要介绍。
一、在材料科学中的应用
（一）在建筑材料方面的应用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键级基本一致，而含Sr钙矾石、含Ba钙矾石中的Sr，Ba原子键级与Sr-O，Ba-O共价键级都分别大于含Ca钙矾石中的Ca原子键级和Ca-O共价键级，由此认为，含Sr、Ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。
将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。
（二）在金属及合金材料方面的应用
过渡金属(Fe、Co、Ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，NbO2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的NbO2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温NbO2及其等电子化合物VO2在性质方面存在的差异[6]。
量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。
二、在能源研究中的应用
（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用
煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。
量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由Guassian98程序中的半经验方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。
（二）在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是Li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。Ago等[8]用半经验分子轨道法以C32H14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种Li-C和具有共价性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。
随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。
三、在生物大分子体系研究中的应用
生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。
综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
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