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量子计算发展前景范文1
关键词：光电信息；功能材料；研究进展
中图分类号：TB34
新材料研制和国家科学技术与生产力发展密切相关，同时也是国家经济发展根本保障之一。在世界范围内，新材料研制是国家计划中的重点研究内容。本世纪正处于光电子时代，而光电信息功能材料不但有电子材料稳定性特点，还有光子材料先进性特点，广泛应用于电子时代，发展前景极好。
1 概述光电信息功能材料
信息科学发展进程中，材料研究作为技术发展先导，是发现与完善现代化科学规律重要基础。人们从量子论发展中得到原子中电子物理运动规律，特别是最外层的电子运动规律，最先研究的功能材料是金属，例如：不锈钢、有色金属、黑色金属和特殊钢材等，并且电子层次微观物理逐渐应用量子论。
其次，半导体材料开发和利用，电力材料的技术科学发展地位有所提高，研究功能材料是科学发现的前提保障，同时也是技术开发的物质基础，在整个科学技术领域中都有所体现。并且由于新兴起来的光纤技术，将激光技术和光纤技术结合使用，为发展信息技术奠定坚实基础。正是由于光存储和光集成技术，光电信息功能材料研究范围越来越广，走入到微观物理层次，覆盖包括无机和有机、金属和非金属、静态和非静态科学技术，将计算机应用在信息高智能存储，传输与处理方面，使得信息技术发展迅速。
2 光电信息功能材料研究重点
2.1 半导体光电材料
半导体介于绝缘体和导体之间的一种材料，半导体光电材料可将电能转化为光，将光转化为电，也可处理和扩大光电信号。21世纪上半叶至今，半导体量子和异质结构材料仍然把光电信息功能材料作为研发主要内容。
2.1.1 硅微电子材料。微电子技术基础是集成电路为主要核心的半导体器件，是一种高新电子技术。半导体光伏太阳能电池和集成电路主原材料，是新能源与信息基础。随着半导体产业和光伏产业迅速发展，我国硅材料规模迅速壮大和发展。并且，硅微电子信息功能材料与现代化信息时代相联系，其具有质量轻、可靠性高和体积小等特点。半导体硅微光电信息功能材料，可提高硅集成电路使用性能成品率，但是从成本角度分析，解决硅片直径的增大问题形成了一系列缺陷密度与均匀性变差。并且，从半导体器件特征性尺寸角度；硅集成角度来看，硅材料是未来研制方向。在锗化硅材料生长应变硅材料技术基础上，其可提高器件驱动的电流和晶体管速度，其广泛应用性可能会替代65nm以下的互补性金属氧化物的半导体电路主流技术。在硅材料技术应用的同时，人们也在研制双栅-多栅器件、高K栅介质、铜互连技术和应变沟道技术。目前，硅微电子技术难以满足庞大市场需求和信息量，需要在全新原理材料、电路技术和器件技术深入研究，例如：纳米电子技术、光计算机技术和量子信息技术。
2.1.2 量子级联的激光器材料。在通信和移动通信领域，广泛使用超晶格和量子阱材料，量子阱材料集分子束外延和量子工程为一体，打破了半导体使用限制性，真正体现出了国家纳米级量子器件的核心技术。并且其发展到现在，QCL在远红光外源、红外对抗、遥控化学和自由空间内通信等较为突出。QCL高新技术研究面也更加广阔，其中，可调谐中红外激光器在国外步入工业化阶段。
2.1.3 光子带隙功能材料。光子带隙材料常称为光子晶体，其具有介电函数、周期性变化调制材料的光子状态运行模式。根据周期性的空间排列规则和特点，光子晶体分为一维、二维与三维形式。重点分析二维光子晶体，半导体薄片堆层其可以进一步制出硅基二维光子晶体和高品质因数光子微腔含单量子点砷化镓基二维光子晶体微腔，有较广阔的应用空间。例如：借助于圈内反射可限制光电在晶体内的反应，也就是光子晶体反应，以便控制光色散；其次，光子晶体可制作出计算机芯片，计算机的运行和运算速度均有所提高。对于三维光子晶体，特别是可见光的三维光子晶体和近红外波受到一定条件限制，因此，制备工艺较难。
2.2 纳米光电功能材料
所谓纳米材料，其是粒子尺寸介于1-100纳米材料。纳米光电功能材料是将光能转化成化学能或电能一种纳米行材料，其发展前景广阔，性能好，被广泛应用于光存储、光通信、光电探测器和全光网络等方面。
尺度位于宏观物体和原子簇交接区域，纳米材料有小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应，产生点穴、光学、化学、热血和磁学特征等，其中，表面效应属于纳米光电材料重要特征之一，粒子性能决定性因素是表面原子，当表面原子数量增加到一定范围内，原子数量越多，缺陷程度就会越大，纳米光电材料活性就越高。正是由于量子尺寸影响电学性质，纳米材料才会比一般性的光电材料光催化活性高。
2.3 光折变功能材料
光折变功能材料光照条件下会吸收光子，使电荷发生转移，形成一定的空间电场，进而借助于电光效应改变折射率。这种光电材料需要低功率就可以在室温下进行光学信息处理和运算，因此有很好的发展前景。人们对光折变材料进行高密度数据的存储、空间光调制、光放大、光学图像处理和干涉测量等研究，并随着对光折变效应深入了解和发现新型材料，使得光折变材料应用范围更加广泛。
3 光电信息功能材料制备方法
光电信息功能材料根据性能与尺寸的不同要求，因此包括有很多制备方法。常见的制备方法有：高温固相反应、溅射法、Sol-gel、PCVD、CVD等。
3.1 微波反应烧结
我国通过微波辐射法合成物质有硅酸盐、氧化物、硫化物、磷酸盐、钨酸盐和硼酸盐等荧光体，利用各种物质选择光激励，从而实现了温室光谱烧孔。
3.2高温固相反应
高温固相反应是使用最广泛的制备新型固体功能材料方式，我国上海硅酸盐研究所使用提拉法技术生产出闪烁BGO晶体，欧洲核子研究所用晶体制造出正负电子撞机电磁量能器，出口总量高达千万美元，经济效益很好。
3.3 溅射法
溅射镀膜法通过直流或者是高频电场让惰性气体形成电离反应，此过程产生辉光放电离子体，其正离子与电子对靶材进行高速轰击，溅射出靶材分子和原子，从而将这两种物质沉积在基材上，形成薄膜。
3.4 CVD（热分解化学气相沉积技术）
CVD主工艺过程是借助于过载气输送反应物到反应器中，并在一定反应条件下，发生一定的化学反应，形成颗粒大小的纳米。随着反应基质粒子和纳米颗粒共同沉积到基片上，形成一层薄膜。薄膜形式有：反应气体和气体扩散吸附于生长、扩散和挥发沉底表面，这种方法可制备出氟化物、氧化物和碳化物等纳米复合型薄膜。
4 结束语
光电信息功能材料开发与研究需要通过量子物理支撑，目前其限定于光子、电子、电波和光波为主要信息载体，对研究量子物理，分析光电信息功能材料有重要作用。
参考文献：
[1]王藜蓓，陈芬，周亚训.集中光电信息功能材料的研究进展[J].新材料产业，2011（05）.
[2]周舟，陈渊，黄轶.光电信息功能材料与量子物理研究[J].科技创新与应用，2013（07）.
量子计算发展前景范文2
[关键词]计算机；科学；技术；发展
中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0240-01
一、计算机科学技术的发展历史
1946 年美国宾尼法尼亚大学和科研机构共同研制出 ENIAC 计算机，是世界上第一台电子计算机，标志着全球进入计算机时代。它由 1.8 万个电子管组成，体积和重量较大，计算机运算速度为五千次每秒，运算成本较高，以通信技术、核物理电子计数计数、雷达脉冲技术为基础。ENIAC 计算机主要应用于军事方面。1956 年科学家们成功研制出第二代电子计算机―晶体管电子计算机。1959 年，集成电路电子计算机的问世标志着计算机技术进入第三代。计算机的硬件由单一转为固件、软件组合系统，降低了生产成本，计算机技术发展越来越快，提升了计算机使用性能，种类也多种多样，如微型计算机、小型计算机、通用型计算机、中型计算机、大型计算机和巨型计算机等，标志着计算机科学技术趋于成熟。1976 年，计算机技术进入第四代，美国研制出小型化、智能化的计算机―“克雷 1 号”，一些个人用户和小型公司都开始使用计算机。20世纪 90 年代，计算机科学技术逐渐向大型化和微型化发展。进入 21 世纪后，随着科学家们对集成电路的研究，集成电路广泛应用到企业、工厂，计算机也随之趋于智能化、专业化，运算速度更快，操作更方便、简单，逐渐应用到社会生产的各个行业和领域。
二、计算机科学技术的发展现状
1、计算机科学技术在生活中应用广泛
在这个信息化时代，计算机网络作为人们社会生活的重要部分，已经进入千家万户。人们不用出门就可以通过计算机了解国内外新闻、天气预报资讯、股市行情、世界地图、收发电子邮件、检索信息等 ；不用逛街就可以通过互联网中的购物网站买到喜欢的东西 ；通过计算机可以与相隔较远的朋友在线聊天、视频聊天等，加强了人们之间的交流和沟通，进一步增进了友谊 ；人们可以通过计算机网络订购飞机票、火车票等，节省排队时间 ；教师可以更及时、更方便地通过计算机科学技术实现对学生的在线授课 ；动漫工作者可以使用计算机科学技术制作动漫 ；政府机关也可以通过计算机科学技术建立城市网站，及时了解市民反映的问题，并通过计算机与各个行业的工作人员在线交流 ；很多企业使用计算机来处理大量数据和信息，代替传统的人工处理，提高工作效率。计算机科学技术潜移默化地影响着人们的生产、工作和学习。
2、计算机科学技术更加智能化和专业化
计算机科学技术的快速发展和广泛应用，推动了集成电路、微电子和半导体晶体管的发展，计算机科学技术更加智能化和专业化。计算机能根据使用对象的不同需要进行改装、更新，对于有更高需求的用户可以专门定做计算机，用户可以根据使用环境的不同选择台式计算机、笔记本电脑、掌上电脑和平板电脑等。计算机科学技术在其他特殊领域也能发挥自己的优势，如智能化家用电器和智能手机，家庭式网络分布系统代替了传统的单机操作系统，满足人们的生活需求。
3、计算机的微处理器和纳米技术
微处理器能提高计算机的使用性能，缩小传统处理器芯片中的晶体管线宽和尺寸。利用光刻技术，波长更短的曝光光源经过掩膜的曝光，将晶体管在硅片上制作的更精巧，将晶体管导线制作的更细小。计算机科学技术的快速发展使计算机运算速度更快，体积更微型，操作更智能，传统的电子元件不能适应计算机的发展。纳米技术是一种用分子射程物质和单个原子的毫微技术，可以研究 0.1 ～ 100 纳米范围内的材料应用和特性。计算机科学技术中利用纳米技术，可以使计算机尺寸变小，解决运算速度和集成度的问题。
三、计算机科学技术的未来发展方向
现今，计算机科学技术的应用越来越广，人们对掌握计算机科学的技术水平要求越来越高，促使数学家和计算机学家们不断研究计算机科学技术，使计算机科学技术在各个领域、各个行业发挥更大的作用，满足了人们的不同需求。下面从 DNA 生物计算机、光计算机和量子计算机三方面来探究计算机科学技术的发展前景。
1、DNA 生物计算机
DNA 生物计算机用生物蛋白质芯片代替传统的半导体硅芯片。1994 年，美国科学家阿德勒曼率先提出关于生物计算机的设想。在计算机运算数据时，将生物DNA 碱基序列作为信息编码载体，运用分子生物学技术和控制酶，改变 DNA 碱基序列，从而反映信息，处理数据。这一设想增加了计算机操作方式，改变了传统的、单一的物理操作性质，拓宽了人们对计算机的了解视野。DNA 生物计算机元件密度比大脑神经元的密度高 100 万倍，信息数据的传递速度也比人脑思维快 100 万倍，生物计算机的蛋白质芯片存储量是传统计算机的 10 亿倍。
2001 年，以色列科学家研制出世界上第一台 DNA 生物计算机，体积较小，仅有一滴水的体积。2013 年，英国生物信息研究院的科学家们使用 DNA 碱基序列对文学家莎士比亚154首作品的音乐文件格式和相关照片进行编制，增加了储存密度，使储存密度达到2.2PB/克（1024TB=1PB），提高了人们对信息储存的认识，这一重大突破使生物计算机的设想有望成为现实。
2、光信号和光子计算机
光子计算机是一种由光子信号进行信息处理、信息存储、逻辑操作和数字运算的新型计算机。集成光路是光子计算机的基本构成部件，包括核镜、透镜和激光器。光子计算机和传统计算机相比较，有以下几点好处 ：（1） 光计算机的光子互联芯片集成密度更高。在高密度下，光子可以不受量子效应的影响，在自由空间将光子互联，就能提高芯片的集成密度。（2） 光子没有质量，不受介质干扰，可以在各种介质和真空中传播。（3） 光自身不带电荷，是一种电磁波，可以在自由空间中相互交叉传播，传播时各自不发生干扰。（4） 光子在导线中的传播速度更快，是电子传播速度的 1000 倍，光计算机的运算速度比传统计算机更快。
20 世纪 50 年代末，科学家提出光计算机的设想，即利用光速完成计算机运算和储存等工作。与芯片计算机相比较，光子计算机可以提高计算机运行速度。1896 年，戴维 米勒首先研制出光开关，体型较小。1990 年，贝尔实验室的光计算机工作计划正式开启。根据元器件的不同，光子计算机可以分为全光学型计算机和光电混合型计算机。全光学型计算机比光电混合型计算机运算速度快，还可以对手势、图形、语言等进行合成和识别。贝尔实验室已经成功研制出光电混合型计算机，采用的是混合型元器件。研发制作全光学型计算机的重要工作就是研制晶体管，这种晶体管与现存的光学“晶体管”不同，它能用一条光线控制另一条光线。现存的光学“晶体管”体积较大较笨拙，满足不了全光学型计算机的研发要求。
3、量子理论计算机
量子计算机将处于量子状态的原子作为计算机 CPU 和内存，处于量子状态的原子在同一时间内能处于不同位置，根据这一特性可以提高计算机处理信息的精确度，提高处理数据的运算速度，有利于数据储存。量子计算机处理信息时的基本数据单元是量子比特，取代了传统的“1”和“0”，具有极强的运算能力，运算速度比传统计算机快 10 亿倍。
四、结束语
总而言之，计算机科学技术已经涉及到社会生活的各个方面，改变了人们传统的生活、工作、学习方式，推动社会的全面发展，具有广阔发展前景的领域。随着网络和科技的不断进步，未来计算机科学技术势必会朝着高性能、环保化、功能化的方向发展。
参考文献
量子计算发展前景范文3
关键词：纳米涂层；场发射；电子强关联；软凝聚态物质
2003年在国际和中国都发生了具有突发性的灾难事件，但中国的GDP仍以9.1％的高速度在增长，达到了人民币11.6万亿元，其中第二产业贡献4万多亿元。中国现今的第二产业主要领域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工厂，也是大市场。在国际竞争中所以有优势是中国的劳动力廉价，这个优势我们能保持多久?我们还注意到与化工有关的产品中，我们的生产效率是国际发达国家的5％，能耗是3倍，环境的破坏是9倍。这就是我们所付出的代价。不论形势如何严峻，21世纪是中华民族振兴的机遇期，制造业绝对是一个极其重要的领域，是个急速发展变化的领域。2003年3月国际真空学会执委会在北京举行，会议上讨论了将原来的冶金专委会改名为“表面工程专委会”，当时也考虑了另一个名字“涂层专委会”，我想用涂层材料更合适，含有继承性和变革性。20世纪70年代曾经说成是塑料年代，此后塑料科技和工业迅速崛起，极大地改变了人类社会。继而是信息时代，通信网、计算机网、万维网、智能网，信息流，日新月异地改变着人类的生活和观念。我们这个时代是高速发展的时代，技术和观念都在与时俱进地改变着。
本世纪初兴起了纳米科技，促进其到来的是由于微电子小型化的发展趋势，推动科技发展进入纳米时代[1]，不仅电子学将进入纳电子学领域，物理学进入介观物理领域，各类科技，包括生物医学等都在探索纳米结构与特性。涂层和表面改性越来越多地增加了纳米科技的内容，这是一种低维材料的制造和加工科技，将是制造技术的主流，将迅速地改变传统制造技术的方法、理论和观念，作为现今国际上的制造大国，世界加工厂，我们更应该注意研究制造技术的发展和未来。
1突破传统制造技术的观念
纳米科技研究的内容主要是在原子、分子尺度上构造材料和器件，测量表征其结构和特性，探索、发现新现象、新规律和应用领域。与我们熟悉传统的相比，纳米材料和器件具有显著的维数效应和尺寸效应。近几年来，在纳米材料制造方面做了大量的研究工作，在纳米粒子粉材的制造，以及材料结构和特性测量、表征上取得了显著成果[2～7]。接下来深入到纳米线、纳米管和纳米带的研究[8～14]，出现了一些成功有效的制造方法，发现了一些惊人的结构和特性。在此基础上，发展了纳米复合材料的研究，展现了非常有希望的应用前景[15～17]。近来人们在纳米科技初期成果的基础上挑战某些产品的传统加工技术，比如Al组件的快速加工。
T.B.Sercombe等人报道了快速加工铝(Al)组件的新方法[18]，这个方法的主要特征是用快速成型技术先形成树脂键合件，然后在氮气氛中分解其键和第二次渗入铝合金。在热处理过程中，铝与氮反应形成氮化铝骨架，在渗透过程中得到刚体结构。与传统制造工艺相比，这个过程是简单的快速的，可以制造任何复杂组件，包括聚合物、陶瓷、金属。图1是过程示意和原型样品，(a)是尼龙巾镶嵌铝粒子的SEM像，中心有结构细节的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是为还原氧化铝，它将不是铸件中的成分。在尼龙被烧去时，这个结构基本保持不变。(b)是氮化物骨架，围绕Al粒子的一些环状结构的光学显微镜像，再渗入Al时将形成密实结构。(c)是烧结的氮化铝和渗铝组件，小柱的厚为0.5mm其密度和强度都达到了传统铸造技术的水平。他们还制作了公斤重量多种结构的样品。这是一种冶金技术的探索，开辟了一种新的冶金和制造技术途径。
2纳米材料的完美定律
描述材料结构的常用术语是原子结构和电子结构。原子结构的主要参量是晶格常数、键长、键角；电子结构的主要参量是能带、量子态、分布函数。对于我们熟悉的宏观体系，这些参量多是确定的常数，但对于纳米体系，多数参量随着原子数量的改变而变化。这是纳米材料和器件的典型特征，它决定了纳米材料的多样性。其中有个重要规律，我们称之为纳米材料的完美定律，用简单语言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了纳米晶粒的魔数规则，即含有13、55、147…等数量原子的原子团是稳定的，对于富勒烯碳60和碳70存在的几率最大，而对于碳59或碳71等结构体系根本不存在。这就是为什么斯莫利(Smmolley)他们当初能在大量的富勒烯中首先发现碳60和碳70，从而获得了诺贝尔奖。对于一维纳米结构，包括纳米管和纳米线，存在类似的规则。可以模型上认为是由壳层构成的，每个壳层中更精细的结构称为股，每一股是一条原子链，中心为1股包裹壳层为7股的表示为7-1结构，再外壳层为11股的，表示为11-7-1结构，等等，构成最稳定的结构，这是一维纳米结构的魔数规则。对二维纳米膜存在类似的缺陷熔化规则，即不容许存在很多缺陷，一旦超过临界值，缺陷自发产生，完全破坏二维晶态结构。上述这些低维结构特征是完美定律的具体表述，进步普遍表述理论是正在研究中的课题。
完美定律是我们讨论涂层材料的出发点，因为纳米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造过程中，方法简单、产额高、成本低是最有竞争力的。可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市场，一定是不计成本的特殊需要，有政治背景或短期的社会需求。因此在我们探索纳米材料制造时，首先考虑的应是满足完美定律的技术，如用甲烷电弧法制备纳米金刚石粉技术[1]，电化学沉积法制备金属纳米线阵列技术[19]，以及电炉烧结法制造氧化物纳米带技术[20]等等。
3涂层纳米材料将给我们带来什么?
涂层纳米材料是纳米科技领域具有代表的材料，或是低维纳米材料的有序堆积结构，或者是低维纳米材料填充的复合结构。两者都比传统材料有惊人的结构和特性。如新型高效光电池[21]、各向异性结构材料[19]、新型面光源材料[22]等，这里举例介绍基于热电效应的新型纳米热电变换材料。
热电效应器件的代表是热电偶，即利用不同导体接触的温差电现象进行温度测量的器件。基于热电效应可以制成两类器件：热产生电和电产生温差。前者可以用于制造焦电器件，即用热直接发电，如将焦电材料涂于内燃机缸表面，利用缸体温度高于环境几百度的温差发电，将余热变作电能回收。后者可以做成电致冷器件。这类的直接热电变换器件具有无污染，没有活动部件，长寿命，高可靠性等优点，但块体材料制成器件的效率低，限制了它的应用。纳米科技兴起以后，人们探索利用纳米晶或纳米线结构能否解决热电效应的效率问题。认为用量子点超晶格材料有希望显著提高热电器件的效率，这是由于纳米材料显著的能级分裂，有利于载流子的共振输运和降低晶格热传导，从而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]报告了量子点超晶格结构的热-电效应器件，他们制备了PbSeTe／PbTe量子点超晶格(QDSL)结构，用其制造了热电器件(Thermo-electrics，TE)，图2(a)是纳米超晶格TE致冷器件的结构和电路图，(b)电流-温度曲线。将TE超晶格材料，其宽11mm，长5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于热槽，另一端置于冷槽，为了减小冷槽热传导而形成这同结接触，用一根细金属线与热槽连接。当如图2(a)所示加电流源时，将致冷降温。对于这种纳米线超晶格结构，由于量子限制效应，发生间隔很大的能级分裂，从而得到很高的热电转换效率。图2(b)是TE器件的电流-温度曲线，实验点标明为热与冷端温差(T)与电流(I)关系，电流坐标表示相应通过器件的电流。■为热端温度Th与电流I的关系，其温度对于流过器件的电流不敏感。为冷端温度Tc与电流I的关系，其温度对于电流是敏感的。图中A是测得的最大温差，43.7K，B是块体(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大温差，30.8K。从图中可以看出，在较大电流时，冷端温度趋于饱和。采用这种致冷器件由室温降至一般冰箱的冷冻温度是可能的。
电热效应的逆过程的应用就是焦电器件，即利用热源与环境的温差发电。对于内燃机、锅炉、致冷器高温热端等设备的热壁，涂上超晶格纳米结构涂层，利用剩余热能发电，将是人们利用纳米材料和组装技术研究的重要课题。
类似面致冷、取暖，面光源，面环境监测等涂层功能材料，将给家电产业带来革命性的影响，将会极大地改变人类的生活方式和观念。
4含铁碳纳米管薄膜场发射
碳纳米管阵列或含碳纳米管涂层场发射被广泛研究，以其为场发射阴极做成了平板显示器。研究结果表明碳管的前端有较强的场发射能力，因此碳管涂层膜中多数碳管是平放在基底上的，场电子发射能力很差。我们制备了含有铁(Fe)纳米粒子的碳纳米管，它的侧向有更大的场发射能力，有利于用涂层法制造平板场发射阴极。图3(a)是含铁粒子碳纳米的TEM像，碳管外形发生显著改变。(b)是碳管场发射I-V特性曲线，I是CVD生长的竖直排列碳纳米管的场发射曲线，II是含铁粒子碳纳米管竖直阵列的场发射曲线，III是含粒子碳纳米管躺在基底上的场发射曲线，有最强的场发射能力。根据此结果，将含铁的碳纳米管用作涂层场发射阴极，有利于研制平板显示器。
5电子强关联体系和软凝聚态物质
上面所讲到的涂层纳米功能材料和器件是当今国际上研究的热门课题，会很快取得重要成果，甚至有新产品进入市场。当我们在讨论这个纳米科技中的重要方向时，不能不考虑更深层的理论问题和更长远的发展前景。这就涉及到物理学的重要理论问题，即电子强关联体系(electronstrongcorrelationsystem)与软凝聚态物质(softcondensationmatter)。
在量子力学出现之前，金属材料电导的来源是个谜，20世纪初量子力学诞生后，解决了金属导电问题。基于Bloch假设：晶体中原子的外层电子，适应晶格周期调整它们的波长，在整个晶体中传播；电子-电子间没有相互作用。这是量子力学的简化模型，没有考虑电子间的相互作用，特别是在局域态电子的强相互作用。2003年又有人提出了金属导电问题，Phillips和他的同事以“难以琢磨的Bose金属”为题重新讨论了金属导电问题[24]。当计入电子间的相互作用时，可能产生的多体态，超导和巨磁阻就是这种状态。晶体中的缺陷破坏了完善导体，导致电子局域化。电子与核作用的等效结果表现为电子间的吸引作用，导致电荷载流子为Cooper对。但这个对的形成，不是超导的充分条件。当所有Cooper对都成为单量子态时，才能观察到超导性。这样，对于费米子由于包利(Paulii)不相容原则，不可能产生宏观上的单量子态。Cooper对的旋转半径小于通常两个电子相互作用的空间，成为Bose子。宏观上呈现单量子态，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化电子范围内，超导性可能认为是玻色-爱因斯坦凝聚，这个观点现今被很多人接受。从20世纪初至今，对于基本粒子的量子统计有两种，一是Fermi统计，遵从Paulii不相容原理，即每个能量量子态上只能容纳自旋不同的2个电子，而Bose子则不受这个限制。在凝聚态物质中有两个基态：即共有化Bose子呈现超导态，局域化Bose子呈现绝缘态。然而，在几个薄合金膜的实验中，观察到金属相，破坏了超导体和绝缘体之间直接转换。经分析认为这是玻色金属态，参与导电的是Bose子。推断这个金属相可能是涡流玻璃态，这个现象在铜氧化物超导体中得到了验证。
软凝聚态物质研究的对象是原子、分子间不仅存在短程作用力，而且存在长程作用力，表观上呈现的粘稠物质形态，称为软凝聚态。至今，人类对于晶体和原子存在强相互作用的固体已经知道得相当透彻了，但对软凝聚态的很多科学问题还没有深入研究，21世纪以来，引起了科学家的极大兴趣。软凝聚态物质包括流体、离子液体、复合流体、液晶、固体电解、离子导体、有机粘稠体、有机柔性材料、有机复合体，以及生物活体功能材料等。这其中的液晶由于在显示器件上的很大市场需求，是被研究得相当清楚的一种。其他软凝聚态结构和特性的科学问题和应用前景是目前被关注的研究课题。这其中主要有：微流体阀和泵、纳米模板、纳米阵列透镜、有机半导体、有机陶瓷、流体类导体、表面敏感材料、亲水疏水表面、有机晶体、生物材料(人造骨和牙齿)、柔性集成器件，以及他们的复合，统称为分子调控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子结构的多变性和柔性，研究材料的设计、制造、结构和特性的测量、表征，追求特殊功能；理论上探讨原子结构的稳定体系，光、电、热、机械特性，以及载流子及其输运。关于软凝聚态物质，有些早已为人类所用，电解液、液晶等，但对其理论研究处于初期阶段。科学的发展和应用的需求促进深入的理论研究，判断体系稳定存在的依据是自由能最小，体系自由能可表示为F=E-TS，其中S是熵。对于软凝聚态物质体系，S是重要参量。其中更多的缺陷，原子、分子运动的复杂行为，更多的电子强关联，不再是单粒子统计所能描述，需要研究粒子间存在相互作用的统计理论。多样性是这个体系的突出特征，因此其理论涉及广泛、复杂问题。
物理学是探索物态结构与特性的基础学科，是认识自然和发展科技的基础，其中以原子间有较强作用的稠密物质体系为主要研究对象的凝聚态物理近些年有了迅速进展，研究范围不断扩大，从固体结构、相变、光电磁特性扩展到液晶、复杂流体、聚合物和生物体结构等。几乎每一二十年就有新物质状态被发现，促进了人类对自然的认识和对其规律把握能力，推动了科学和技术的发展。21世纪仍有一些老的科学问题需要深入研究，一些新科学问题已提到人们的面前。特别是低维量子限域体系和极端条件下的基本物理问题。20世纪80年代出现的介观物理，后来发展成为纳米科技所涉及的学科领域。与宏观体系和原子体系相比，低维量子限域体系，还有很多物理问题有待解决，人们熟悉的宏观体系得到的规则和结论有些不再有效，适用于低维量子限域体系的处理方法和理论需要探索，特别是将涉及到多层次多系统问题的描述和表征，将会有更多的新现象、新效应、新规律被发现。在纳米尺度，研究原子、分子组装、测量、表征，涉及有机材料、无机／有机复合材料和生物材料，这将大大的扩展了物理学研究的范围和深度。涉及的重大科学前沿问题和重点发展方向有①强关联和软凝聚态物质，及其他新奇特性凝聚态物质；②低维量子限域体系的结构和量子特性，包括纳米尺度功能材料和器件结构和特性；③粒子物理，描述物质微观结构和基本相互作用的粒子物理标准模型和有关问题，以及复杂系统物理；④极端条件下的物理问题，探索高能过程、核结构、等离子体、新物理现象和核物质新形态等；⑤生命活动中的物理问题，物理学的基本规律、概念、技术引入生命科学中，研究生物大分子体系特征、DNA、蛋白质结构和功能等，其研究关键将在于定量化和系统性，必然是多学科的交叉发展，成为未来科学的重要领域。
6结论
本文讨论了纳米线涂层的结构和特性，重点是纳米线的复合涂层和其电学特性、光电特性。其中包括制造技术新观念，纳米材料的完美定律，纳米涂层的热-电效应，碳纳米管的侧向场发射，以及电子强关联体系和软凝聚态物质，展示了涂层科学与技术的发展前景。
参考文献：
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量子计算发展前景范文4
【关键词】微腔物理；半导体；应用；探讨
激光技术研制成功之前，自发式辐射发出光源广泛应用于人们生活及学习环境中。激光研发使用后受激辐射引起研究者广泛关注，大量研究人员将精力投入其中进行研究开发。但随时间推移，人们潜意识认为自行发出辐射是原子处于激发状态，其产生过程是一种无法进行转变的常规反应，人们误认为这种自行发出的辐射激光是常规既定形式，其产生过程无法通过科学手段进行转变。现实中，自行发出辐射不是一种固定的物质形态，而是在真空涨落过程中产生转变使得原子之间相互作用出现自然反应[1]。假设在一个或者多个方向的尺度或者波长数量相同的同一个微腔内，放置一个以原子为剂量单位的物质，其自行产生的辐射本质并没有发生变化，或因所处在既定空间而被控制发生本质改变，通过研究，人们将这一现象称之为“腔量子电动力学”。
一、半导体微腔物理简介
随着科学研究对微腔物理领域及微腔效应不断深入，微腔激光器、微腔结构制作过程及相关性能研究成为国内外研究焦点。微腔是又尺寸很小的谐振腔构成，理想状态下的微腔成正方形，次存是既定不变的。但是实际研究或者使用中，可根据实际情况适当放宽，放宽尺寸后仍可在辐射光谱区内得到同样的作用方式。使用与目前飞速发展的未加工技术领域。1个既定微腔规定最少有1维的规格在光波长的规定范围级别内。实际研发出的微腔激光器根据其使用功能，有效波长范围也可适当调节，出现大于1个光波长的情况。由此得出微腔涉及范围仅为极少数原子或光子行为，对于微腔与原子之间产生作用的研究，能发现众多宏观体系行为与特征差异。微腔与原子之间的相互影响也因腔量子电动力学研究成果更加容易解释。微腔物理是一种具有独特特点，内容多样，不仅有重要理论含义，又能成为高新科技研究新的出发点的交叉领域学科。不仅能根据微腔物理的开发深入了解围观世界量子性能这类基础性认知，还可在最基本认知的基础上，对全新领域进行研究探讨，在今后新型技术研发领域内产生重要作用[2]。比如，微腔可通过改变自发辐射速率增加合成激射膜的发出量，甚至全部转换成激射膜，成为无阑值激光器，这样的转变提成过程导致激光器闭值一个甚至几个数量等级降低反应，是带宽数量级别得到增加，从而适应高密度光束合成。微腔激光器以及微腔激光器a生的2维面阵所产生的光源，具有成本低，效率高且高密度可大量生产等优点。在光学巨平行计算、传输及处理等方面产生不能取代的作用，使其不仅可在低功率光互联、据平行等数字光学计算领域的到应用，在多头存储器、二维扫描、多信道光纤通信、激光打印及信息显示等领域得到广泛使用，成为一个国家信息产业不断进步发展的基础，为金钩信息产业发展产生重要影响。
二、半导体微腔物理的应用
第一，半导体微腔物理的国内应用现状。国内应用研发操作主要体现在微腔激光物理领域，比如使用速率方程对微腔激光器进行研究，对其稳定及瞬态特征进行鉴定，另一方面，研究其在可饱和吸收状态下，微腔激光器的自脉冲稳定性能。实验中研究人员对垂直腔体内进行激光发射、圆盘形半导体内进行激光发射、玻璃微球或者有机物质中产生的微腔反应。根据需求以出现多种类型，不同品牌微腔激光器共同存在的现状局面。这些设备因结构，材料、波长差异，其性能用途也不尽相同[3]。微腔激光器谐振腔小，根据结构不同分为垂直腔表面发射型、圆盘型和微球型。根据材料不同可分为有机聚合物、掺合稀土成分的玻璃或者晶体。微腔激光器发射波长超出红外线等可见光线范围。各微腔部分点泵浦支持下，输出不同性质激光，以满足各种需求。此外，国内光学晶体研究领先于国际水平。国内对于微腔物理研究尚在起步阶段，研究人员培训，队伍建设及实验室都在初步时期，由于具备国内外最新设备，实验条件是目前国内外最先进的。国内现有的实验室条件优越，不仅配备多台先进设备，对于量子线及量子点等材质也可自行制作。设备先进化对于研究起到了推进作用。当然对于研究测定方面，也具备最新技术，对于瞬态光谱、激发状态物理功能等测试也是相当精准的。
第二，半导体微腔物理的国外应用现状。综合微腔物理是实际中的意义及作用，国内外专家学者对于这方面的研究也在不断加强，纵观国内外大型国际会议关于微腔效应的关注程度，微腔效应的研发及微腔激光器、结构及制造、性能等方面已成为国际研究焦点。因研究结果对自身科技推动作用巨大，现有科学论据尚处于保密阶段，国际将微腔激光物理作为研究重点，分别针对理论、实验两个领域入手，对各种腔量子电动学产生的效果进行总结分析。目前垂直腔面激发微腔激光器已研发成功，具备优越功能，在实际中使用。根据理论定位与实验结果相结合，成功研制出一种新型激子激光器，新型激光器是根据量子统计效应发生非平衡激子布局来实现的[4]。
综上所述，近年来，科学研究领域成果层出不穷，不断推动科学技术的进步和发展，人们已经进入信息时代。电子技术及光子技术是信息技术的基本组成。光子技术会在未来通信及计算机领域未来发展中普遍应用。根据微腔物理探究能够促进微腔激光器、光自学以及信息产业技术进步，并且推动其他相关行业的发展进程，对光计算机、光纤通讯、信息显示等光信息处理领域的发展有重要影响。
参考文献：
[1]曹硕，许秀来.微腔增强发射的半导体量子点单光子源[J].物理，2014，1（11）：740-748.
[2]张莹， 陈梅雄， 李莹颖.光学微腔的应用和发展前景[J].激光与光电子学进展， 2015， 52（4）：11-21.
量子计算发展前景范文5
[关键词] 密码学 研究进展 发展方向
自从人类有了通信的需要以来,怎样在通信中保密以及如何破译密码就是一对永恒的话题。现在常用的标准加密方式是用一串随机数字对信息进行编码,当这种加密被恶意用户窃听时,不会留下任何痕迹,使得合法用户无法察觉,而恶意用户只要掌握了恰当的方法,其任何密码都可以被破译成明文。随着计算机技术的发展在使密码术更复杂的同时,也降低了破译密码的难度。那么到底什么样的传输加密方式才是最安全的呢?在量子理论支配的世界里,这一切将会完全改变。
一、量子密码术的核心:量子密钥分配原理
量子密码术是密码术与量子力学结合的产物,它利用了系统所具有的量子性质。首先想到将量子物理用于密码术的是美国科学家Wiesner。Wiesner于1970年提出,可利用单量子态制造不可伪造的“电子钞票”。但这个设想的实现需要长时间保存单量子态,不太现实。Bennett和Brassard在研究中发现,单量子态虽然不好保存但可用于传输信息。1984年,Bennett和Brassard提出了第一个量子密码术方案,称为BB84方案,由此迎来了量子密码术的新时期。
量子密码术并不用于传输密文,而是用于建立、传输密码本。量子密钥分配是量子密码术的核心组成部分。在量子密钥分发中,总是用一个光子携带一个比特的信息,根据量子力学的不确定性原理以及量子不可克隆定理,任何窃听者的存在都会被发现,从而保证密码本的绝对安全,也就保证了加密信息的绝对安全。
BB84协议采用四个非正交态作为量子信息态,且这四个态分属于两组共轭基,每组基内的两个态是相互正交的。两组基互为共轭是指一组基中的任一基矢在另一组基中的任何基矢上的投影都相等。光子的线偏振量和圆偏振量就是互为共轭的量。不论是用左旋圆还是右旋圆偏振基测量线偏振光子,都是各以一半的几率得到左旋或右旋圆偏振态。反之亦然。下面我们假定Alice(信息发送者)与Bob(信息接受者)约定用这两种偏振基中的四种偏振态来实现量子密钥分配,操作步骤如下:
(1)Alice随机地选择右旋、左旋、水平或垂直四种中任一种偏振态的光子发送给Bob;
(2)Bob随机地独立选择线偏振基或圆偏振基测量该光子的偏振态;
(3)Bob确定实际所测量的偏振态(只有Bob自己知道,其中包含一些未被检测到的空态);
(4)Bob公布他监测到时所采用的测量基(如通过电话告诉Alice),但不公布测量到那个偏振态。Alice告诉Bob那些测量基是正确的并保留下来,其余的丢弃掉;
(5)Alice和Bob仅保留相同基矢的态,并按约定的规则转化为二进制序列(如左旋圆偏振态和水平线偏振态代表比特“1”,右旋圆偏振态和垂直线偏振态代表比特“0”)。
二、量子密码术实验研究进展
量子密钥分配最早由Bennett等人在89年实验成功。在该实验中,信息由光子的偏振态编码。实验的结果是:光子在自由空间中只传输了32cm。误码率为4%,有效传输率很低(10分钟传送了105比特),但窃听者能截获的比特数只有6×10-171个,这说明安全程度非常高,足以显示量子密钥分发的潜力和诱人前景。
目前在量子密码术实验研究上进展最快的国家为英国、瑞士和美国。英国国防研究部于1993年首先在光纤中实现了基于BB84方案的相位编码量子密钥分发,光纤传输长度为10公里。这项研究后来转到英国通讯实验室进行,到1995年经多方改进,在30公里长的光纤传输中成功实现了量子密钥分发。与偏振编码相比,相位编码的好处是对光的偏振态要求不那么苛刻。在长距离的光纤传输中,光的偏振性会退化,造成误码率的增加。然而,瑞士日内瓦大学的Muller等人于1993年基于BB84方案的偏振编码方案,在1.1公里长的光纤中传输1.3微米波长的光子,误码率仅为0.54%,并于1995年在日内瓦湖底铺设的23公里长民用光通信光缆中进行了实地表演,误码率为3.4%。1997年,他们利用Faraday镜消除了光纤中的双折射等影响因素,使得系统的稳定性和使用的方便性大大提高,被称为“即插即用”的量子密码方案。他们利用该方案成功演示了23km的密钥传输,干涉度达99.8%,比特率为20 kbit/s,误码率仅为1.35%。1998年美国的los Alsmos国家实验室的R.J.Hughes等人用两台M-Z干涉仪,但使用B92协议,使用衰减为0.3db/km的1.3μm通信光纤,性能更好的InGaAa探测器,成功地在8km的地下光缆中进行了密钥传送,误码率仅为9.3%。同年,英国BT实验室的Townsend等人又将传输距离增加到了50 km。这个长度已经足以让一所银行和它的分支机构或者政府各部门的办公室之间建立量子密码通信的网络。
在中国,量子密码通信的研究虽然起步较晚,但已取得了不俗的成果。中科院物理所于1995年以BB84方案在国内首次做了演示性实验,华东师范大学用B92方案做了在距离较短的自由空间里实验。2000年,中科院物理所与研究生院合作,在850纳米的单模光纤中完成了1.1公里的量子密码通信演示性实验。日前,由中国科技大学中科院量子信息重点实验室与瑞典皇家理工学院微电子与应用物理系量子电子与量子光学小组共同组建的联合课题组,在世界上首次完成了采用标记单光子源的诱骗态量子密码实验,将量子密码技术的实际安全性进一步提高。
三、量子密码术安全性证明
1.分流窃听。窃听者希望从通信信号中分出一部分信号,通过测量这些信号以获取信息。这在经典通讯中是没有问题的,但在量子密码系统中是不可能成功的,因为这里携带信息的是单个光子,根据量子力学的基本原理,它们是不能被分割的。Eve(窃听者)如果设法截获到该光子,则Bob必然没有收到,因而该光子在Alice和Bob比照结果并形成密钥的过程中被丢弃了,Eve没有得到有用的信息,反之,Bob测到的光子就肯定没有被Eve截获,因而Alice和Bob之间建立的密钥肯定是安全的。
2.拦截/发送窃听。在这种窃听手段中,窃听者采用与接受者相同的测量方法,利用选择性测量获取发送者发送的信息,然后根据她本人测量的结果再伪造发送一个信息给合法接受者。此时的窃听者与无人窃听时的接收者地位是相同的,因而它的选择性测量的结果也由两种可能:要么选对测量基,要么选错。若她选对了,则她的窃听行为没有造成任何影响,若她选错了,则她的测量行为将会完全破坏原来的信息态。在随后的公开对照阶段,合法通信双方就可以发现她的存在。在Alice和Bob完成一组密钥传递后,公开随机地比较一部分数据,若二者间没有差别,则认为无人窃听,反之,则有人窃听。比较的数目越大,Eve暴露的可能性越高。
3.拦截/克隆窃听。这种窃听方式似乎是可行的。在这种窃听方式中,Eve把截获的光子复制一个备份并将原光子再发送给Bob,然而量子不可克隆定理告诉我们,任何未知的量子态是不可复制的。如果要对其进行复制就首先要对其进行测量,而一旦进行测量,那么将会对其量子形态造成改变,合法的通信双方则可由此而察觉到有人在窃听。因而在Eve事先并不知道Alice发送的是哪种量子态的光子时,她想复制该光子是办不到的。
四、量子密码通信系统的发展前景及未来的发展方向
从量子理论的最基本概念出发,由理论上提出设想,到今天几十公里的密钥分配,接近实用化的量子密码传输系统,这一切都是最近几年发生的。在如此短的时间内取得如此飞速的发展,说明了社会对它需求的迫切性。时至今日,由于Internet及各种局域网的开通,银行业务中电子支付系统的广泛应用等,安全性就成为首先考虑的问题之一,这给量子密码的应用提供了巨大的空间。目前较为普遍的观点认为,未来量子密码通信系统可能向这些方向发展:(1)寻找量子密码应用的新领域。(2)利用量子中继技术增加传输距离。(3)提高比特传输率。(4)小型与集成化。
参考文献:
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量子计算发展前景范文6
[关键词]计算机；技术；应用
中图分类号：O434文献标识码： A
引言
随着人们对于信息资源共享以及信息交流的迫切需求，促使网络技术的产生和快速发展，计算机网络的产生和使用为人类信息文明的发展带来了革命性的变化主要包括各种局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、Intranet/Internet的应用、网络安全，网络系统的维护等内容。随着计算机网络管理功能的强化，计算机硬件技术和软件技术都与网络技术融合到一起，近几年来应用程序的开发更发展到以WEB门户网站为界面，以与后台网络分布式数据库和实时交互操作的程序库，共同组成网络环境下的三层架构模式，这成了计算机应用程序开发模式的主流趋势。
一、我国计算机应用的发展现状
1 我国计算机拥有量、互联网用户、网站数飞速增长
我国计算机互联网的用户、网站及域名在“九.五”期间飞速增长，据有关部门统计：截止到2002年我国计算机安装台数达到3800万，联网计算机台数达到2083万，互联网用户达到5910万。上述统计的计算机台数都是通用台式机，我国还有上千万台工控机，几亿台嵌式入计算机。我国互联网的快速发展，也推动了计算机应用的网络化。
2 电子政务工程全面启动并初见成效
2002年电子政务进入全面的实施阶段，全国政府的采购投资就有350亿元其中硬件250亿，软件45亿，信息服务55亿元，比同期增长25％，2002年7月国信办公布了关于我国电子政务建设的指导意见，包含以下措施：(1)建立两个统一的电子政务网络平台，用内网处理办公，外网处理部门间及公众、企业服务义务。(2)推进12项金字工程的建设，（金税、金关、金财、金审等）。(3)加快重要战略性。
二、我国计算机应用发展中存在的问题
1 我国计算机应用水平低
企业信息化水平低，上网企业和上网家庭数量还是较少，信息技术在企业和家庭中的应用尚不够普及。同发达国家及发展中国家相比都还有很大的差距，据国家统计中心研究分析，我国的信息化能力不仅远落后于美日等发达国家，也落后于新加坡、菲律宾、韩国、埃及、印度等发展中国家；网民占人口的比例瑞典达67％，德国49％，瑞士60％，我国仅为3%。
2 国内计算机应用发展很不平衡
各地区的信息化指数高低相差20多倍，互联网用户、计算机拥有量在东西部地区、大陆和台湾地区的差距很大，台湾的互联网用户有540万，网民占人口的比例达26％，连网的主机达85万台，50％的企业已开展电子商务，大陆开展电子商务的企业还不到10％。
3 我国的信息产业尚不能完全满足信息化发展
计算机应用对软硬件产品的需求，国产化产品的技术水平和市场占有率较低，重大的应用工程和大型的应用系统所用的软硬件产品主要是靠国外公司，科技成果的转化速度较慢，系统的集成，信息的服务水平还有待提高，计算机应用的有关标准、规范既缺乏又不统一，急需有待加强。
4 计算机的应用、信息化的市场经济和政策法律尚待完善
目前还缺乏有力的技术、经济政策来推动信息技术的广泛应用，信息化的组织领导和管理体制尚待完善和加强，有关市场管理的法律法规、社会的信用体系还未完全进行建立，同时电子商务的发展所需要的市场环境还不完善。
5 企业的管理体制、机制、管理理念和组织机构等不能适应市场经济的要求
部分领导对信息技术应用的重要性、紧迫性还没有足够的认识。企业采用的信息技术等高新技术还缺少内在的动力、人力、财力和物力。基础工作的薄弱，信息技术人才，尤其是既懂信息技术又懂行业业务技术的复合型人才，更是缺少，广大职工的信息意识和信息技术应用知识欠缺，职工的文化素质急待提高。
4、计算机技术应用之管理信息系统
一定意义上说，管理信息系统的产生和发展是建立在电子计算机基础上的。硬件方面，自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机技术的发展可谓日新月异，从庞大的只能在实验里供研究使用的计算机到今天适应不同环境的满足不同需求的各种各样的计算机；运算速度从每秒几千次到每秒几百亿次；处理器从焊有几百万个电子管的大的惊人的电子板到只有指甲大小的集成电路；现在计算机在硬件方面的发展已达到了每三个月更新换代一次的惊人速度。软件方面，也已从机器语言、汇编语言、高级语言发展到现如今的第四代语言――非结构化、面向对象、可视化的语言。管理信息系统的发展管理信息系统的发展管理信息系统的发展管理信息系统的发展：管理信息系统通过对学校当前运行的地数据进行处理来获得有关数据，以控制学校的行为；利用过去的和现在的数据及相关的模型，对未来的发展进行预测；能从全局目标出发，对学校的管理决策活动予以辅助。
三、内容广泛，拓宽教学范围
计算机应用教学能够不受时间和空间的制约，延伸和拓展教学时空，通过影、音、色彩和动画，传递传授信息，解决由于时间和空间局限的教学疑难问题，使学习变得轻松易被理解和掌握，培养并发展了初学者获取信息、分析信息和处理信息的能力。
实践证明，计算机教学能充分激发调动、人们的学习兴趣，促进学习主动性。然而，正如万物都有正反面一样，计算机教学也有它的弊端，具体来说表现在以下几个方面：
1、容易改变教学者的主导地位
尽管计算机体系教学是一种高效、先进的教学模式，但它决不能取代教学者的主导地位。如果过分地依赖和习惯性的利用这种教学模式，那么结果将是导致一些人丧失动手能力，本末倒置、得不偿失。计算机是教师教学的一种工具，是教学的一种辅助方式方法。我们不能把“以教师为中心”的教学思想演变成了“以计算机”为轴心的教学思想，以至于失去了传统的教育理念，我们应该形成以“学”为主、“传统理念和先进的计算机教学互动”的教学思想。
2、一定程度上忽略了教和学两者之间互动关系
教学并不只是为了信息的传递，更重要的是为了各种技能的培训和掌握。而计算机教学在这方面则是提供了更多的现成答案，学习者从而缺乏了对细致过程的展示和求索精神。这样，初学在学习过程中就容易缺乏由教师引导的由浅入深、由具体到复杂、由简单到抽象的思维过程。久而久之就形成了懒惰的思想。
3、容易分散学习时的注意力
计算机教学手段形象生动，然而，许多学习者注意的只是音乐和动画，甚至有的还要讨论屏幕哪些地方怎么好玩，并提醒周围人们来注意，兴趣调动起来了，可注意力却分散了。
4、课件制作简单地以计算机代替一切
尺有所短，寸有所长，计算机是功能十分强大的工具，传统的教学手段似乎都可能由它来代替。总的来讲，计算机体系固然有其它媒体所无可比拟的优越性，但其它常规媒体的许多特色功能、教学模型的空间结构功能等，也是计算机所不能完全替代的。因此，教学需要选择合适的媒体，与其它有机配合、“和平共处”，而不要一味追赶时髦。
“总之，计算机多媒体教学的良性发展，任重道远。事物都有它的优点和缺点，我们不能因为它的优点而让它随意滋长、也不能因为它的缺点而对它敬而远之。正确地理解和使用计算机这个现代化学习工具，将给我国的现代化教育带来不可估计的巨大效益;。此时，正是它发展途中在这里我们要通过尝试，通过实践，总结经验，改善不足。
四、计算机的发展趋势
1 量子计算机
量子计算机是一类遵循量子力学规律，并进行高速数学与逻辑运算、存储及处理的量子物理设备。当某个设备是由两子元件组装，处理与计算的是量子信息，且运行的是量子算法时，这样的计算机就称为量子计算机。
2 神经网络计算机
人脑总体的运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能，可将生物大脑神经网络看作一个大规模的能紧密耦合的、并行处理的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机的设计模型，用许多处理机来模仿人脑的神经元机构，把信息存储在神经元之间的联络中，同时采用大量的并行分布式的网络就构成了神经网络计算机。
3 化学计算机
在运行机理上，化学计算机以化学制成品中的微观碳分子作为其信息载体，来实现信息的传输与储存。所以，它具有更小的体积，更快的运算速度，以及巨大的计算机能力，其信息传输的速度甚至有可能比人脑的思维速度还要快若干倍，具有着十分诱人的发展前景。
4 光计算机
光计算机是指以光、电作为介质与载体，对信息进行保存与传输的计算机。光计算机也是一个相对环保的产业，能量消耗很低。
5 生物计算机
人体细胞吸收营养进行补充能量，因此不需要外界的能源，它将成为能够植入人体内而成为帮助人类学习、思考、发明、创造的最理想的伙伴。此外，由于生物芯片内流动电子间的碰撞问题可能极小，几乎不存在电阻，因此生物计算机机的能耗极小。
五、结语
当今世界是飞速发展的信息时代，在各行各业中离不开信息处理，这正是计算机被广泛用于管理系统的环境。计算机的最大好处在于利用它能够进行信息管理。使计算机进行信息管理控制，不仅提高了工作效率，而且大大提高了其安全性。尤其对于复杂的信息处理，计算机能够充分发挥它的优越性。计算机进行信息管理与信息管理系统的开发密切相关，系统的开发是系统管理的前提。
参考文献：
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