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量子计算的影响范文1
关键词：小麦（Triticum aestivum L.）；涝渍；γ-氨基丁酸；产量；保护酶活性
中图分类号：S512.1；S332.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）01-0031-03
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.01.009
涝渍包括涝和渍，前者是地面积水淹没了作物的基部或全部造成的危害，后者指土壤水分达到饱和时对植物的危害。涝渍影响全球大约10%的耕地面积，是影响农作物产量的最重要限制因子之一[1]。农业生产中，在某些排水不良或地下水位过高的土壤或低洼、沼泽地带发生洪水或暴雨之后，常会因水分过多对作物造成危害。根据作物种类、土壤类型及胁迫持续时间的不同，涝渍可以导致15%～80%的产量损失，甚至颗粒无收。江汉平原麦区为湖北省小麦（Triticum aestivum L.）主产区之一，占全省小麦播种面积的30%左右，小麦单产水平低，仅为3 000～3 750 kg/hm2，比全省平均水平低21.0%，比全国平均水平低33.2%[2-4]。该地区3月下旬至4月上旬阴雨天气较多，涝渍灾害频发，而此时正处于小麦孕穗阶段，土壤含水量偏高不仅影响了小麦正常生长发育，也严重影响小麦子粒产量。
目前，生产上除了选育适应在易涝地区种植的品种外，有目标地施用植物生长物质也是提高小麦耐涝渍能力的重要措施之一。有研究发现生长素、细胞分裂素、多效唑、芸薹素内酯及乙酰水杨酸等均有不同程度增强植株抗涝能力和减少产量损失的作用，且涝前喷施效果优于涝后，涝前预防与涝后补救相结合效果最佳[5，6]。γ-氨基丁酸（GABA）是一种四碳的非蛋白质氨基酸，在动物神经系统中是重要的神经传导介质，对中枢神经系统有抑制作用。有研究发现，在高温、干旱、缺氧等逆境条件下，植物体内GABA含量大幅度上升[7]，暗示GABA可能参与了植物的逆境代谢调节。王晓冬等[7]在小麦幼苗期间进行涝害胁迫试验，结果发现外源γ-氨基丁酸可以通过调节光合叶绿素系统和抗氧化酶系统来减少涝害胁迫引起的生长抑制现象，从而增强小麦的抗涝性。但是对于产量的影响，作者未有报道。本研究以江汉平原主推高产小麦品种郑麦9023为试验材料，研究小区涝渍条件下，外施GABA对小麦产量的影响，并对相关的生理机制做了初步的探讨。
1 材料与方法
1.1 材料
试验以当地主推小麦品种郑麦9023为试验材料。
1.2 方法
试验于2013―2014年在长江大学农学科研基地进行。试验采取随机区组设计，设3次重复，每小区面积为2.5 m×5.0 m，于拔节期进行渍水处理，渍水处理至田间刚好出现明水，渍水处理24 h后的每日傍晚喷施5 mg/L的GABA，每3 d喷施1次，以喷施去离子水的小区作为对照，处理2周后恢复正常的水分管理。收获前，测量每小区连续10株的株高，取平均值。收获后考种，进行产量及产量构成因素的相关分析。参考Wang等[8]的方法，分别于处理的0、5、10、15 d测量倒三叶中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性与丙二醛（MDA）含量及相对电导率水平。
1.3 数据处理与分析
采用Excel 2007、SPSS软件对数据进行统计和方差分析。
2 结果与分析
2.1 GABA对渍水条件下小麦产量及株高的影响
植物受涝渍胁迫后形态学指标会发生明显的变化。其中最直观的表现就是生长受到抑制，生物量尤其是经济产量积累减少。由表1可以看出，与对照相比，GABA处理可以提高渍水条件下的小麦产量，其差异达到了显著水平。进一步对产量构成的各个因素进行分析发现，GABA处理与对照之间的单株分蘖数、穗长及千粒重等都没有显著差异，而每穗粒数差异达到了显著水平，与对照相比，GABA处理的每穗粒数增加了30%，说明GABA可能是通过提高渍水条件下的每穗粒数来增加小麦的产量。另外，与对照相比，GABA处理的小麦株高也有显著的增加。
2.2 GABA对渍水条件下小麦叶片内保护酶活性的影响
植物体内保护酶系统可以有效清除逆境条件下产生的活性氧及自由基，对植物细胞起到一定的保护作用。表2显示渍水处理期间GABA处理与对照叶片内3种保护酶活性的变化趋势。由表2可以看出，渍水处理后，GABA处理与对照叶片内的3种保护酶活性都呈相似的变化趋势，即在渍水胁迫期间都有不同程度的下降，但是与对照相比，GABA处理的保护酶活性下降幅度较小，尤其是到了渍水处理后期，GABA处理的叶片内保护酶活性显著高于对照叶片。说明GABA可以通过提高保护酶活性来提高小麦的抗涝渍胁迫能力。
2.3 GABA对渍水条件下小麦叶片MDA含量及相对电导率水平的影响
表3显示渍水处理期间GABA处理与对照叶片内MDA含量和相对电导率的变化趋势。由表3可以看出，随着渍水胁迫时间的增加，对照与GABA处理叶片内MDA含量与相对电导率都呈上升趋势，但是在逆境处理期间，GABA处理的叶片内MDA含量与外渗电导率都低于对照，尤其是处理后期这种差异达到了显著水平，有的甚至达到了极显著水平。表明GABA处理可以减轻涝渍胁迫对小麦细胞膜系统的伤害。
3 讨论
衡量作物对逆境抗性的指标有生理指标和形态指标，而产量（包括生物学产量和经济产量）则是最重要的形态学指标。本研究表明，GABA可以显著提高渍水条件下小麦的产量，暗示GABA在提高小麦的抗渍性中起到非常重要的作用。本研究同时发现，在渍水条件下，与对照相比，GABA处理显著增加了小麦的株高，暗示GABA可能通过促进涝渍条件下小麦的生长来提高对涝渍胁迫适应性及抗性。
在涝渍胁迫环境下，由于代谢紊乱及电子渗漏，植物体内产生了大量的活性氧（包括O2-、H2O2、OH-及NO等）。多余的活性氧会造成细胞内核酸、蛋白质、膜脂等过氧化，表现为MDA含量增加，细胞相对外渗电导率升高，严重时可导致程序性细胞死亡的发生[9，10]。同时，植物也具有清除活性氧的保护系统，包括还原性谷胱甘肽、抗坏血酸等非酶促保护系统以及SOD、POD、CAT等酶促保护系统[11]。本研究发现，与对照相比，GABA处理可显著提高渍水条件下小麦叶片内的SOD、POD及CAT活性，降低MDA含量及相对电导率水平。表明涝渍胁迫下GABA处理可以通过提高小麦体内的抗氧化酶活性，有效清除活性氧、自由基，保护细胞膜系统的稳定性。当然，其确切的生理及分子机制还有待于进一步深入的研究。
参考文献：
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量子计算的影响范文2
【关键词】 戊酸雌二醇;醋甲羟孕酮;子宫内膜
激素补充治疗(HRT)是缓解妇女绝经期症状、逆转泌尿生殖道萎缩及预防绝经后骨质疏松的有效措施[1]，而不恰当治疗后导致的子宫内膜的病变是主要的副作用之一是。目前已达到共识，对有完整子宫的妇女，给予激素补充治疗时，应联合应用雌、孕激素。但若加用孕激素不当仍有导致内膜异常增生，甚至癌的危险性[2]，若担忧内膜增生而加用孕激素过多，又可能会减弱雌激素的益处，并发生孕激素过多的副作用。子宫内膜对雌、孕激素的反应有个体差异，给予针对个体的恰当的雌、孕激素配伍方案，享用HRT的最大益处，避免副作用，需辅以子宫内膜的监测以指导临床方案选择。
1 对象与方法
1.1 对象
2001年8月-2003年7月就诊于妇科内分泌门诊的自然绝经妇女91例，年龄57士6岁(41-69岁)，绝经7士5年(l-20年)。各组间年龄、绝经年龄、绝经时间及体重指数均无显著意义(P>0.05)，具有可比性。
1.2 方法
1.2.1 药物
戊酸雌二醇片(E2V)，由北京协和药厂生产，国药准字H20000031;醋甲羟孕酮(MPA)，由上海信谊药厂生产，国药准字H31020976;碳酸钙(商品名:协达利)，由吉林万通药业有限公司生产，国药准字H10980201。
1.2.2 分组
将91例自然绝经妇女随机分5组，分别为：A：阴性对照组: (18人)口服碳酸钙0.5g，tid(每片含元素钙200mg);B：阳性对照组: (17人)口服E2V1mg，qd;C组：(17人)口服E2V1mg，qd与MPA1mg，qd，D组：(20人)口服E2V1mg，qd与MPA2mg，qd;E组：(19人)口服E2V1.5mg，qd与MPA2mg，qd。各组均治疗3个月。
1.2.3 观察指标
用药前后雌二醇(E2)、超声子宫内膜厚度、吸管活检子宫内膜细胞学检查，部分患者行组织病理学检查。
1.3 统计学处理
采用t检验及x2检验。P
2 结果
91名参加研究，90名完成3个月(98.9%)。A组一例因突发癫痈于用药20天退出。
2.1 用药前后E2水平及子宫内膜厚度的变化
B组和C组内膜厚度显著增加(P0.05)，D组增厚最少，见表1。各组用药前后子宫内膜>5mm者情况见表2，用药前最厚6mm，用药后最厚9mm。用药后只有D组≥5mm者减少。
各组与治疗前比较，t检验:aP>0.05，cP0.05，fP0.05，iP0.05，lP0.05，nP
2.2 用药前后子宫内膜细胞及组织病理学变化
参加者均行子宫内膜细胞学检查，>5mm者同时行组织病理学检查。3个月时细胞增殖型内膜中:单用雌激素的B组由1人增至7人;E组由4人增至9人;C组和D组均增加2人。其中各有l例细胞学报告内膜增生，组织病理学均无病变。此2例在结束研究后1例继续HRT，随诊至今3年内膜均无病变，另1例电话随诊3年未发现异常。
3 讨论
3.1 超声内膜厚度的变化
本研究HRT各组血雌二醇均在有效水平之间，单用E2V子宫内膜明显增厚，加用MPA不足1mg，内膜仍增厚明显;而加用MPA 2 mg时，E2V1.5mg平均内膜厚度虽均无明显增加，但比较用药前后内膜>5mm者，E2V1.5mg从用药前的2例增加到5例，而E2V 1mg却从用药前的5例降到1例。因此，E2V 1mg配伍MPA 2mg使子宫内膜增厚最少。
3.2 子宫内膜细胞学的变化
本部分经3个月的研究表明，按照绝经后正常子宫内膜细胞进一步分类，绝经后不同HRT方案细胞变化不同，细胞的改变以增殖型居多，单用雌激素增加最明显，E2V1mg配伍MPA 2mg增加最少;加用不同剂量的孕激素分泌细胞的变化也不同，E2V 1mg配伍MPA 2mg方案分泌型细胞增加最多，而且细胞学的变化与超声监测内膜厚度的变化一致，推测此方案长期HRT对内膜的安全性较好。
因此，本研究表明子宫内膜细胞学变化可以反应不同雌、孕激素配伍方案内膜的变化，结合HRT后改善绝经相关症状的效果[3]，有完整子宫的妇女每日E2V 1mg配伍MPA 2mg方案较佳。
参考文献
1 Palacios S. Advances in hormone replacement therapy: making the menopause manageable[J]. BMC Womens Health ， 2008， 8:22-26.
量子计算的影响范文3
5月16日，谷歌宣布成立了一个量子计算研究所。次日，谷歌宣布购买全球第二台 D-Wave 量子计算机。3月30日，洛克希德·马丁公司（美国航空航天制造商，也是国防工业承包商）向D-Wave公司购买首台商用量子计算机。我们有理由相信，人类文明正跨入量子计算新时代。
量子概要
如果将磁场中的原子自旋视为一个量子，这个原子在同一时刻的状态是自旋轴向上和自旋轴向下同时存在的总和，即自旋轴向上的同时也自旋轴向下（量子叠加）。虽然目前物理学还无法解释其中的原因，但理论推导和实验观测都是如此。
在量子世界，不管两个有共同来源的粒子距离多么遥远，一个粒子的变化立即就能影响到另外一个粒子，是为量子相干。譬如两电子发生正向碰撞，若其中一电子是向左自转的，那么另外一电子必是向右自转。一旦量子系统与外部环境发生相互作用，会导至量子相干性的衰减，即消相干或退相干（即薛定谔猫）。
任何对量子状态的测量都会发生退相干。这是一个困扰物理学界的难题。法国物理学家阿罗什和美国物理学家维因兰以其独立发明的方法，在不退相干的情况下实现了对量子状态的测量，从而获得2012年诺贝尔物理奖。
量子计算
在磁场下，如果原子自旋轴向上为“0”，自旋轴向下为“1”，那么量子比特（qubit，昆比特）在同一时刻可代表2个状态：“0”和“1”。 一个量子比特有两个状态，N个量子比特就能存入2N个二进制数。维因兰称：“通常，有N个量子比特的计算机可以同时对2N个数值进行操作。300个量子比特所能存储的数值就会比宇宙中的粒子总数还要多。”
假设磁场中的一串原子，各自有初始的自旋状态；一束激光照射过来，激光束会改变一些原子的旋转状态。如果能测量激光束进入前后的差异，就能完成量子“计算”。 阿罗什和维因兰的成就在于攻克退相干难题，使量子测量得以实现。其成就的意义正如瑞典皇家科学院所说，“他们的突破性方法向着建造基于量子物理的新型超快计算机迈出了关键一步”。
量子计算机
中科院院士、中科院量子信息重点实验室主任郭光灿指出，量子存储器的能力是传统存储器的2N倍，对其操作一次，可以同时将其存储的2N个数据变换成新的2N个数据，这就是量子计算机独有的使效率大幅提高的并行运算模式。在量子计算机面前，电子计算器就是一把算盘。
量子计算的影响范文4
关键词 量子物理；现代信息技术；关系；原理应用
中图分类号：O41 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0001-02
量子物理是人们认识微观世界结构和运动规律的科学，它的建立带来了一系列重大的技术应用，使社会生产和生活发生了巨大的变革。量子世界的奇妙特性在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量等方面发挥重要的作用，基于量子物理基本原理的量子信息技术已成为当前各国研究与发展的重要科学技术领域。
随着世界电子信息技术的迅猛发展，以微电子技术为基础的信息技术即将达到物理极限，同时信息安全、隐私问题等越来越突出。2013年5月美国“棱镜门”事件的爆发，引发了对保护信息安全的高度重视，将成为推动量子物理科学与现代信息技术的交融和相互促进发展的契机。因此，充分认识量子物理学的基本原理在现代信息技术中发展的基础地位与作用，是促进现代信息技术发展的前提，也是丰富和发展量子物理学的需要。
1 量子物理基本原理
1）海森堡测不准原理。在量子力学中，任何两组不可同时测量的物理量是共扼的，满足互补性。在进行测量时，对其中一组量的精确测量必然导致另一组量的完全不确定，只能精确测定两者之一。
2）量子不可克隆定理。在量子力学中，不能实现对各未知量子态的精确复制，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态，无法获得与初始量子态完全相同的复制态。
3）态叠加原理。若量子力学系统可能处于和描述的态中，那么态中的线性叠加态也是系统的一个可能态。如果一个量子事件能够用两个或更多可分离的方式来实现，那么系统的态就是每一可能方式的同时迭加。
4）量子纠缠原理。是指微观世界里，有共同来源的两个微观粒子之间存在着纠缠关系，不管它们距离多远，只要一个粒子状态发生变化，另一个粒子状态随即发生相应变化。换言之，存在纠缠关系的粒子无论何时何地，都能“感应”对方状态的变化。
2 量子物理与现代信息技术的关系
2.1 量子物理是现代信息技术的基础与先导
物理学一直是整个科学技术领域中的带头学科并成为整个自然科学的基础，成为推动整个科学技术发展的最主要的动力和源泉。量子力学是20世纪初期为了解决物理上的一些疑难问题而建立起来的一种理论，它不仅解释了微观世界里的许多现象、经验事实，而且还开拓了一系列新的技术领域，直接导致了原子能、半导体、超导、激光、计算机、光通讯等一系列高新技术产业的产生和发展。可以说，从电话的发明到互联网络的实时通信，从晶体管的发明到高速计算机技术的成熟，量子物理开辟了一种全新的信息技术，使人类进人信息化的新时代，因此，量子物理学是现代信息技术发展的主要源泉，而且随着现代科学技术的飞速发展，量子物理学的先导和基础作用将更加显著和重要。
2.2 量子物理为现代信息技术的持续发展提供新的原理和方法
现代信息技术本质上是应用了量子力学基本原理的经典调控技术，随着世界科学技术的迅猛发展，以经典物理学为基础的信息技术即将达到物理极限。因此，现代信息技术的突破，实现可持续发展必须借助于新的原理和新的方法。量子力学作为原子层次的动力学理论，经过飞速发展，已向其他自然科学的各学科领域以及高新技术全面地延伸，量子信息技术就是量子物理学与信息科学相结合产生的新兴学科，它为信息科学技术的持续发展提供了新的原理和方法，使信息技术获得了活力与新特性，量子信息技术也成为当今世界各国研究发展的热点领域。因此，未来的信息技术将是应用到诸如量子态、相位、强关联等深层次量子特性的量子调控技术，充分利用量子物理的新性质开发新的信息功能，突破现代信息技术的物理极限。
2.3 现代信息技术对量子物理学发展的影响
量子信息技术应用量子力学原理和方法来研究信息科学，从而开发出现经典信息无法做到的新信息功能，反过来，现代信息技术的发展大大地丰富了量子物理学的研究内容，也将不断地影响量子物理学的研究方法，有力地将量子理论推向更深层次的发展阶段，使人类对自然界的认识更深刻、更本质。近年来，随着量子信息技术领域研究的不断深入，量子信息技术的发展也使量子物理学研究取得了不少成果，如量子关联、基于熵的不确定关系、量子开放系统环境的控制等问题研究取得了巨大进展。
3 基于量子物理学原理的量子信息技术
基于量子物理原理和方法的量子信息技术成为21世纪信息技术发展的方向，也是引领未来科技发展的重要领域。当前量子物理学的基本原理已经在量子密码术、量子通信、量子计算机等方面得到充分的理论论证和一定的实践应用。
3.1 量子计算机——量子叠加原理
经典计算机建立在经典物理学基础上，遵循普通物理学电学原理的逻辑计算方式，即用电位高低表示0和1以进行运算，因此，经典计算机只能靠以缩小芯片布线间距，加大其单位面积上的数据处理量来提高运算速度。而量子计算遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息。计算方式是建立在微观量子物理学关于量子具有波粒两重性和双位双旋特性的基础上，量子算法的中心思想是利用量子态的叠加态与纠缠态。在量子效应的作用下，量子比特可以同时处于0和1两种相反的状态（量子叠加），这使量子计算机可以同时进行大量运算，因此，量子计算的并行处理，使量子计算机实现了最快的计算速度。未来，基于量子物理原理的量子计算机，不仅运算速度快，存储量大、功耗低，而且体积会大大缩小。
3.2 量子通信——量子纠缠原理
量子通信是一种利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。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等。从信息学上理解，量子通信是利用量子力学的量子态隐形传输或者其他基本原理，以量子系统特有属性及量子测量方法，完成两地之间的信息传递；从物理学上讲，量子通信是采用量子通道来传送量子信息，利用量子效应实现的高性能通信方式，突破现代通信物理极限。量子力学中的纠缠性与非定域性可以保障量子通信中的绝对安全的量子通信，保证量子信息的隐形传态，实现远距离信息转输。所以，与现代通信技术相比，量子通信具有巨大的优越性，具有保密性强、大容量、远距离传输等特点，量子通信创建了新的通信原理和方法。
3.3 量子密码——不可克隆定理
经典密码是以数学为基础，通过经典信号实现，在密钥传送过程中有可能被窃听且不被觉察，故经典密码的密钥不安全。量子密码是一种以现代密码学和量子力学为基础，利用量子物理学方法实现密码思想和操作的新型密码体制，通过量子信号实现。量子密码主要基于量子物理中的测不准原理、量子不可克隆定理等，通信双方在进行保密通信之前，首先使用量子光源，依照量子密钥分配协议在通信双方之间建立对称密钥，再使用建立起来的密钥对明文进行加密，通过公开的量子信道，完成安全密钥分发。因此量子密码技术能够保证：
1）绝对的安全性。对输运光子线路的窃听会破坏原通讯线路之间的相互关系，通讯会被中断，且合法的通信双方可觉察潜在的窃听者并采取相应的措施。
2）不可检测性。无论破译者有多么强大的计算能力，都会在对量子的测量过程中改变量子的状态而使得破译者只能得到一些毫无意义的数据。因此，量子不可克隆定理既是量子密码安全性的依靠，也给量子信息的提取设置了不可逾越的界限，即无条件安全性和对窃听者的可检测性成为量子密码的两个基本特征。
4 结论
量子物理是现代信息技术诞生的基础，是现代信息技术突破物理极限，实现持续发展的动力与源泉。基于量子物理学的原理、特性，如量子叠加原理、量子纠缠原理、海森堡测不准原理和不可克隆定理等，使得量子计算机具有巨大的并行计算能力，提供功能更强的新型运算模式；量子通信可以突破现代信息技术的物理极限，开拓出新的信息功能；量子密码绝对的安全性和不可检测性，实现了绝对的保密通信。随着量子物理学理论在信息技术中的深入应用，量子信息技术将开拓出后莫尔时代的新一代的信息技术。
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量子计算的影响范文5
[关键词] 网络支付 信息安全 量子计算 量子密码
目前电子商务日益普及,电子货币、电子支票、信用卡等综合网络支付手段已经得到普遍使用。在网络支付中,隐私信息需要防止被窃取或盗用。同时,订货和付款等信息被竞争对手获悉或篡改还可能丧失商机等。因此在网络支付中信息均有加密要求。
一、量子计算
随着计算机的飞速发展，破译数学密码的难度也在降低。若能对任意极大整数快速做质数分解，就可破解目前普遍采用的RSA密码系统。但是以传统已知最快的方法对整数做质数分解，其复杂度是此整数位数的指数函数。正是如此巨额的计算复杂度保障了密码系统的安全。
不过随着量子计算机的出现,计算达到超高速水平。其潜在计算速度远远高于传统的电子计算机，如一台具有5000个左右量子位(qubit)的量子计算机可以在30秒内解决传统超级计算机需要100亿年才能解决的问题。量子位可代表了一个0或1,也可代表二者的结合,或是0和1之间的一种状态。根据量子力学的基本原理,一个量子可同时有两种状态,即一个量子可同时表示0和1。因此采用L个量子可一次同时对2L个数据进行处理,从而一步完成海量计算。
这种对计算问题的描述方法大大降低了计算复杂性，因此建立在这种能力上的量子计算机的运算能力是传统计算机所无法相比的。例如一台只有几千量子比特的相对较小量子计算机就能破译现存用来保证网上银行和信用卡交易信息安全的所有公用密钥密码系统。因此，量子计算机会对现在的密码系统造成极大威胁。不过，量子力学同时也提供了一个检测信息交换是否安全的办法，即量子密码技术。
二、量子密码技术的原理
从数学上讲只要掌握了恰当的方法任何密码都可破译。此外，由于密码在被窃听、破解时不会留下任何痕迹，用户无法察觉，就会继续使用同地址、密码来存储传输重要信息，从而造成更大损失。然而量子理论将会完全改变这一切。
自上世纪90年代以来科学家开始了量子密码的研究。因为采用量子密码技术加密的数据不可破译，一旦有人非法获取这些信息,使用者就会立即知道并采取措施。无论多么聪明的窃听者在破译密码时都会留下痕迹。更惊叹的是量子密码甚至能在被窃听的同时自动改变。毫无疑问这是一种真正安全、不可窃听破译的密码。
以往密码学的理论基础是数学，而量子密码学的理论基础是量子力学，利用物理学原理来保护信息。其原理是“海森堡测不准原理”中所包含的一个特性，即当有人对量子系统进行偷窥时，同时也会破坏这个系统。在量子物理学中有一个“海森堡测不准原理”,如果人们开始准确了解到基本粒子动量的变化，那么也就开始丧失对该粒子位置变化的认识。所以如果使用光去观察基本粒子,照亮粒子的光(即便仅一个光子)的行为都会使之改变路线,从而无法发现该粒子的实际位置。从这个原理也可知，对光子来讲只有对光子实施干扰才能“看见”光子。因此对输运光子线路的窃听会破坏原通讯线路之间的相互关系,通讯会被中断,这实际上就是一种不同于传统需要加密解密的加密技术。在传统加密交换中两个通讯对象必须事先拥有共同信息――密钥，包含需要加密、解密的算法数据信息。而先于信息传输的密钥交换正是传统加密协议的弱点。另外,还有“单量子不可复制定理”。它是上述原理的推论,指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的,因为要复制单个量子就必须先做测量,而测量必然会改变量子状态。根据这两个原理,即使量子密码不幸被电脑黑客获取,也会因测量过程中对量子状态的改变使得黑客只能得到一些毫无意义的数据。
量子密码就是利用量子状态作为信息加密、解密的密钥，其原理就是被爱因斯坦称为“神秘远距离活动”的量子纠缠。它是一种量子力学现象，指不论两个粒子间距离有多远，一个粒子的变化都会影响另一个粒子。因此当使用一个特殊晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子后，即使相距遥远它们也是相互联结的。只要测量出其中一个被纠缠光子的属性，就容易推断出其他光子的属性。而且由这些光子产生的密码只有通过特定发送器、吸收器才能阅读。同时由于这些光子间的“神秘远距离活动”独一无二，只要有人要非法破译这些密码，就会不可避免地扰乱光子的性质。而且异动的光子会像警铃一样显示出入侵者的踪迹，再高明的黑客对这种加密技术也将一筹莫展。
三、量子密码技术在网络支付中的发展与应用
由于量子密码技术具有极好的市场前景和科学价值，故成为近年来国际学术界的一个前沿研究热点，欧洲、北美和日本都进行了大量的研究。在一些前沿领域量子密码技术非常被看好，许多针对性的应用实验正在进行。例如美国的BBN多种技术公司正在试验将量子密码引进因特网，并抓紧研究名为“开关”的设施，使用户可在因特网的大量加密量子流中接收属于自己的密码信息。应用在电子商务中，这种设施就可以确保在进行网络支付时用户密码等各重要信息的安全。
2007年3月国际上首个量子密码通信网络由我国科学家郭光灿在北京测试运行成功。这是迄今为止国际公开报道的惟一无中转、可同时任意互通的量子密码通信网络，标志着量子保密通信技术从点对点方式向网络化迈出了关键一步。2007年4月日本的研究小组利用商业光纤线路成功完成了量子密码传输的验证实验，据悉此研究小组还计划在2010年将这种量子密码传输技术投入使用，为金融机构和政府机关提供服务。
随着量子密码技术的发展，在不久的将来它将在网络支付的信息保护方面得到广泛应用，例如获取安全密钥、对数据加密、信息隐藏、信息身份认证等。相信未来量子密码技术将在确保电子支付安全中发挥至关重要的作用。
参考文献:
[1]王阿川宋辞等:一种更加安全的密码技术――量子密码[J].中国安全科学学报,2007,17(1):107～110
量子计算的影响范文6
关键词： 量子门 量子可逆电路 量子多值逻辑 通用门库
近30年来，人们已提出了多种量子门，如Toffoli门［1］，Fredkin门，Peres门等，并给出了量子门的代数特征。如何使用指定量子门库中的量子门自动生成量子代价较小的量子可逆逻辑电路，其本质就是量子可逆逻辑电路综合技巧问题。Shende将可逆电路综合转化为置换问题，并提出三量子可逆逻辑电路综合最优算法；Yang在此基础上利用GAP软件实现了三量子最小长度和最小代价可逆逻辑电路综合算法。然而目前大多数算法只是在综合三量子电路时效果很好，随着综合量子比特数的增加，综合量子可逆逻辑电路的时空复杂度将进一步增加。在综合四量子电路时，Yang等人利用广度优先搜索和双向综合技术，使用CNP量子门库可综合最长为12的四量子偶置换最优电路，这已是较好结果；李等人使用CNP量子门库，在广度优先搜索的基础上，巧妙构造哈希函数并利用线置换和向变换进行无损压缩可快速生成最大长度为16的最优四量子偶置换电路，这是目前已知的最好结果。目前人们还未设计出通用高效的多量子电路综合算法，这是量子电路设计中急需解决的重要问题之一，因为它的设计实现不仅可以降低制造量子电路的成本，而且能提高多量子可逆电路设计的效率。
目前比较有代表性的量子可逆电路构造方法有以下几种［2］。
穷举法、RM方法、群论分解方法、探索法，通过比较知穷举法综合结果好，能达到最优，但时间空间开销大；真值表和RM方法构造巧妙，综合速度快，但结果不尽理想，需要辅以优化；群论方法新颖高效，算法收敛迅速（有限步结束），但构造复杂，较为繁琐，需要的门库规模大；其他方法也均是在综合的效果和效率之间寻求一个平衡点，这个平衡点如何选取，则应该以实践中的具体需求情况为依据。
构建量子可逆逻辑电路主要有构造与优化两个过程，有些算法是先构造再优化，还有一些算法则是构造与优化同时进行。通常所得到的量子电路并不是最优电路，如何有效地优化电路，成为量子电路领域的另一个研究重点。Iwama、Maslov、Maslov等都对电路优化程度作出了杰出贡献。
目前对量子二值逻辑可逆电路综合算法的研究较多，但对于多值逻辑量子电路综合技术的研究较少［3］。其中的原因主要有：第一，人们已习惯于经典计算中的二值逻辑，利用多值逻辑进行计算不符合人们常规的思维和计算方式；第二，对于多值逻辑的理解与应用本身就是困难的，涉及多值逻辑理论及群、环、域等代数理论，量子可逆电路的设计又具有相当难度，规模较大，复杂性较高，其中又要解决量子的自然属性（如消相干现象等）对计算的负面影响。所以将多值逻辑应用于量子电路，设计具有相当复杂性的多值逻辑量子电路也是困难的。然而，量子具有多种可观测的属性，例如光子的偏振方向，电子的自旋方向，电子所处于的能级等，因而具有多个复杂的自由度，利用多能级描述量子位也更自然。由于量子实验物理的发展进步及测量技术的不断完善，对于量子在各个属性上的测量的精准度大大提高，使得量子高维基态（即多值逻辑量子态）的应用成为可能。另一方面，量子多值逻辑的应用能够极大提高量子并行计算的能力（理论上比二值逻辑更强大），并可在存储和处理量子信息时提供更大的灵活性，又可以无辅助位的方式用两位量子门和一位量子门建立多量子电路，使得多量子电路的物理实现成为可能。对多值量子可逆逻辑电路综合的研究正在兴起。
量子可逆电路本质上是置换电路［4］，在此基础上可根据一些特定功能构造量子专用电路，专用电路的设计实现及应用可加速运行算法，并对量子寄存器或量子芯片等的设计作出一些贡献。目前已设计出量子全加器、量子全减器及受控集成量子加减电路，它们是构建量子计算机的基本单元。在量子纠错编码和容错计算中可根据纠错码的生成矩阵和校验矩阵，分别生成编码电路和解码电路。2005年何等人通过分解蝴蝶矩阵和转置矩阵独立实现了基于Haar小波多尺度分析的完整量子电路。2006年Cheng等人用Bitonic方法快速构造大规模的量子排序电路，给出的线路模型清晰地反映出算法消耗资源的情况。2007年Khan等人给出了利用三值逻辑Feynman和Toffoli门实现的三值逻辑全加器，基于此又实现了带有部分前瞻的三值逻辑并行加法器，并展示了将此电路用作并行减法器的方法。2008年Khan提出综合量子四值逻辑加法/减法器的递归电路。之后Khan又提出量子四值逻辑比较器，比较器是著名的Grover量子搜索算法的关键功能模块―Oracle的组成部分，也是基于比较的各种算法及控制器的基本模块。当然，由于量子电路设计的复杂性，目前综合出的专用电路还不多，并且给出的大多数的电路并非最简形式。
尽管对于量子可逆电路的研究已取得了一些成果，但目前对于构建量子可逆电路的量子门及通用门库的研究还不深入，对于量子可逆电路的生成方法和优化方法的研究还处于起步阶段。对其中的一些问题，如多值逻辑的嵌入与应用，电路优化策略，综合算法复杂性的深入分析与证明等，只是进行了初步的探索。虽出现了一些解决方案，但并不十分成熟，还有一些领域未曾涉及，所以需要进一步深入研究。
参考文献：
［1］李志强，陈汉武，徐宝文等.基于Hash表的量子可逆逻辑电路综合的快速算法［J］.计算机研究与发展，2008，vol.45-2：2162-2171.
［2］何雨果，孙吉贵.基于Haar小波的多尺度分析量子电路［J］.科学通报，2005，vol.50-20：2314-2316.
