量子科技研究
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量子科技研究范文第1篇
信息学领域的两个焦点研究方向。在这两个方向上,近年来中国的科学工作者都取得了重大的进展。
2004年,中国建立了一条从北京到天津长125公里的试验性光纤量子通信密码线路; 2007年,中国科学院院士郭光灿带领的研究团队在北京成功试验了“量子路由器”,并获得了美国授权专利; 2009年,世界首个“量子政务网”在安徽芜湖建成。
在量子密码领域取得了巨大成就后,郭院士带领的团队又将大部分精力放在了量子计算机的研究上。那么,在量子领域的探索,我国究竟处于什么水平?量子究竟能给世界带来怎样的变化?带着这些疑问,本报记者采访了国内量子信息领域研究第一人、中国科学院院士郭光灿。
世界首个“量子政务网”在安徽芜湖建成。
量子密码
跻身世界前沿
“目前,在量子密码通信领域,我国的研究水平已经跻身世界前沿,并在某些方面具有不可比拟的优势。”郭光灿自豪地表示。
但是回到10年前,国内还没有几个人认同郭光灿的研究。“在早期的15年里,几乎没有经费支持我们,每年也就是一两万元,当时就是我带着几个学生做基础研究。直到1999年,中科院高技术局局长科研基金支持了5万元之后,我们才开始开展实验研究。”郭光灿坦言。
量子密码究竟有何神秘之处,它如何吸引郭光灿呢?
按照量子信息界的解释,经典信息处理的最基本单元是比特(Bit,即二进制数0或1)。一个按照一定数学规则给出的随机二进制数据串就构成一个密钥,经典通信中最难解决的问题是密钥分配问题。由于密钥分配不是绝对保密的,经典密码也就不可能绝对保密。然而,基于量子力学线性叠加原理和不可克隆定理的量子密钥分配却可以解决这个问题。
一个具体的例子就是大数分解定理,按经典计算复杂性理论,这个问题不存在有效算法,所以被利用来进行经典密钥分配。“但是如果用量子计算机,使用‘Shor量子算法’,情况就大不相同了。例如,为了对一个400位的阿拉伯数字进行因子分解,目前最快的超级计算机将耗时上百亿年,这几乎等于宇宙的整个寿命; 而具有相同时钟脉冲速度的量子计算机只需要大约一分钟。因此,一旦人们拥有了一台量子计算机,那么目前的密码系统将毫无保密性可言。”
这一后果是对目前的密码系统的巨大挑战。为了保证这些领域的信息安全,也为了拓宽人类对微观世界的认识,发展量子信息学刻不容缓。同时郭光灿还指出,他们选择从量子密码研究做起的另一个原因是,量子密码相对于量子计算要容易些,而且,当时在量子密码领域,国际上也有很多技术障碍需要攻克。
据郭光灿介绍,将量子密码装置应用到光纤网络,会遇到了一个困难,就是不稳定。要调控单个量子―把0和1调到一个相位的量子态里―非常困难,各种因素都可能会破坏其稳定性,甚至使其“消失掉”。为此,郭光灿团队发明了一套新的解码器和编码器,保证单向光子的稳定性,同时保证安全。他们已为这项技术申请了美国专利,并获得了授权。这是实现量子密码的第一个关键技术。
第二个关键的技术是网络保密。即在光纤网络里,任何两点都能够保密通信,而不仅仅是点对点的保密通信。单个光纤做到保密通信必须解决3个问题:光纤上实现任何两点之间的保密通信; 任何两个用户保密通信不会互相干扰; 群发系列,例如一个领导机关与多个下属同时多点保密通信。
其中最根本的困难之一是路由器问题。在经典通信中一个信号传过来,路由器可以识别,之后传送。可是量子有一个特点―不可以被识别,一旦识别它,原来的信号就被破坏了。这种情况下,点对点的量子通信容易实现,而量子网络很难实现。为了解决这个问题,郭光灿团队发明了“量子路由器”―用波长做标志,使不同的光子到达不同的地方。这项技术也已获得了美国专利,并于2007年在北京商用光圈建立了城域网通信。
有了两大技术的支撑后,今年5月份,郭光灿带领的量子信息重点实验室在安徽省芜湖市建立了世界上首个量子政务网。这个政务网可以传送政府的红头文件,通过保密的方式发送到下属各局,而且还可以对图像和声音加密,开视频会议。自此,量子密码正式步入应用阶段。
量子计算
研发路漫漫
信息社会60年,计算机的进步就只是把10厘米长的真空电子管,用印刷在硅晶片上面的微米级半导体电极代替而已。
那么未来的60年呢?在15纳米、8纳米之后,再往细微的方向走,经典物理会逐渐失效,因为主宰微观世界的是量子物理,届时经典的摩尔定律很可能就会被量子原理代替。
目前,人类已经在量子密码上实现初步的商用化,但是量子计算机的研究仍然路漫漫。
“因为量子计算机的实现需要量子算法、量子计算模型、量子纠错机制和硬件等各个方面的突破性进展。”郭光灿说,“尽管科学家在实验和理论上都取得了一些成果,但这些研究仍然处于非常早期的阶段。虽然我国在量子信息学科上起步稍晚,但是国家已经在中长期科技规划中设立了量子调控研究这一重大科学研究计划”。郭光灿预测,最终量子计算机将被用来解决现在计算机解决不了的问题。
那么,与经典的计算机相比,量子计算机有哪些神奇之处呢?
郭光灿指出,经典计算机和量子计算机最本质的差异,来自对物理系统状态的描述。对经典计算机来说,每个字节的数据都要一步步地处理,每一个步骤都表示机器的一个明确的状态,上一个步骤的输出作为下一个步骤的输入,前后相续,整个计算任务是串行的; 而对量子计算机来说,系统的不同状态之间的变换,可以并列存在多个途径,使得系统可以在多条路径上并行处理多个计算,这就使得计算机的计算能力获得了指数性的增强。
量子计算机的理论效果确实震惊了世界,但是也有人提出,量子计算只是一个方法论,可能根本实现不了。但是AT&T贝尔实验室的计算机科学家皮特•休尔却有力地反驳了当时的负面观点。
据说,皮特•休尔在1994年设计了第一个适合于量子计算机使用的算法,专门用来对大数进行因子分解。他发现,如果使用量子计算机,再运用他提出的专用算法,这个论断将不再成立。这意味着现代社会广泛使用的密码系统,将随着量子计算机的问世而作废。
郭光灿表示,尽管还存在很多技术难题,但是他非常看好量子计算的未来。
郭光灿指出,当前实现量子计算的瓶颈在于:如何研制含有数目巨大的量子处理器的物理体系,它既可有效地克服不可避免的相关影响,又具有物理可扩展性。这个研究实质上是对人类操控量子世界能力的极大挑战。目前两种主要研究途径是:固态量子计算和基于量子光学的量子计算。而他们实验室的研究方向是固态量子计算。
“我们使用一种新的材料叫石墨烯,来代替原来经典计算机里面的硅材料。在国际上,还有其他三种主流的材料,我们的研究几乎与国际上同步。但我们走的是不一样的方向,一是避免重复研究,二是为了争取我们自己的话语权。”
实际上,从上世纪80年代量子计算正式进入研究阶段,到今天取得重大进展,也就30年的时间。目前量子计算正在飞速发展,因此这个领域也吸引了越来越多的参与者,随着主要的障碍已经或正在被克服,我们似乎可以乐观地估计,下一个30年人类很可能会迎来量子计算时代。
产业化使命
量子信息技术是后摩尔时代的重要新技术,将来有望形成QIT(量子信息)新产业,因而也成为各国未来高技术的战略竞争焦点之一。据介绍,日本今后10年里预计在该课题上的投入将达400亿日元,而美国的情报机构也对此高度关注。
郭光灿预测,量子信息领域中产生的量子密钥分配器、精确测量仪、量子模拟器等都是最接近应用的产品。
在国内,郭光灿是研究量子信息的第一人,他以及他的团队也同样肩负着将科研成果产业化的使命。在量子密码领域取得了重大成就后,很快他们就进行了产业化投入。
今年6月,在安徽省政府的大力支持下,芜湖市政府联合中国科学技术大学成立了一个高新技术研发企业―安徽问天量子科技股份有限公司。目前,公司在量子密钥通信系统上的各项技术已处于国际领先地位。
据了解,利用量子保密通信系统在电源上的技术优势,问天科技研发出了新型WT-PFC-45系列LED路灯驱动电源。该产品的成功研发标志着中科院量子信息重点实验室在量子密码上的科研成果不仅可以在信息安全领域得到重大应用,也可以为其他行业做出重要贡献。
从渔民之子
到量子专家
量子科技研究范文第2篇
关键词：墨子号;量子卫星;量子纠缠;量子密钥;物理学
中图分类号： TN219 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）30-100-2
0 引言
物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的一种自然科学，研究对象大至宇宙，小到基本粒子的质量、运动形式和规律等内容。量子卫星可谓是物理学中极大的天体物理和极小的量子力学理论的综合应用，意义重大。下面我想从2016年8月16日我国发射的全球首科量子科学实验卫星“墨子号”来谈谈对物理学中量子物理发展的一些思考。
1 “墨子号”的由来
作为全球三大古老逻辑体系之一的墨家逻辑中的经典著作《墨经》中提出的“光学八条”中描述了墨子对光线的认识，并成功设计了朴素的小孔成像实验，奠定了中国光学研究的基础，所以我国发射的全球首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”以纪念墨子先生。
2 为何发展量子通信技术和通讯优势
我们知道，20世纪初，量子力学的基础知识刚刚被奠定的时候，它带给人们一种启示，虽然它会时常使人感到困惑，因为量子力学在微观世界里已经打败了经典力学古老的确定论，反复的讨论可能性、可能结果的叠加。
我们假设一个物理量存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子，所以我们常用量子去指一个不可分割的基本个体，例如“光的量子”是光的基本单位光子。当然，所有可量子化的物理量其最小单位是特定的，而不是任意值。20世纪的前一半时期许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的基本理论，发展出了量子光学、量子计算等不同专业领域来研究。
量子计算领域利用量子效应来控制和处理信息，它具有惊人的潜力，因为经典数据的二进制“比特”一次只能取一个值，而量子的“量子比特”能够在给定范围内代表任意及所有可能的取值：在被测量以前，它以所有的可能太的“叠加”形式存在。量子计算特别适合用于解决今天只能依靠“强力”处理器能力来解决的特殊问题―比如，几十个量子比特阵列就能够存储超过太字节（万亿）的传统数据量。[3]
因此发展量子通信技术的优势非常明显，前景广阔。
3 “墨子号”工作的理论基础
1917年G.Vernam提出了“一次一密”（One-Time Pad）密码体制[1][2]，C.E.Shannon于1949年用信息论证明了该密码体制是无条件安全的[1][2]，这是目前唯一被证明是绝对安全的密码体制。
由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗，如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性，人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。此次发射的量子科学实验卫星完全由我国自主研发，突破了卫星平台、有效载荷、地面光学收发站等一系列关键技术，将在轨开展量子密钥分发、广域量子密钥网络、量子纠缠分发、量子隐形传态、星地告诉相干激光通信等科学实验。
潘建伟研究小组在2003年开始研究自由空间量子通信，他们在实验点制备出成对的纠缠光子，再利用两个专门设计加工的发射望远镜将容易发散的细小光束“增肥”后向东西相距13公里的两个实验站送出，两个接收端用同样型号的望远镜收集。
量子卫星和地球通信是双向的。卫星和地面站都拥有发射端和接收端。发射端包含单光子光源和光束整形系统，接收端包含单光子探测器和成像系统。光束整形系统和成像系统把点光源变成平行光并将其汇聚到焦点上。发射端和接收端是靠激光联系，它们之间有个大气层――它是目前较大的麻烦。
经过研究人员的种种努力，在如此远距离的传送中，虽有许多纠缠光子衰减，但仍有相当比例的“夫妻对”能存活下来并有旺盛的生命力，经单光子探测器检测，分居东西两地的光子“夫妻对”即使相距遥远仍能保持相互纠缠状态，携带信息的数量和质量能完全满足基于卫星的全球化量子通信要求。
在此基础上，研究小组进一步利用分发的纠缠光源进行绝对安全的量子保密通信。13公里不仅是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是目前国际上没有窃听漏洞量子密钥分发的最大距离。
4 我国量子通讯发展历史和量子卫星的前景展望
英国《自然》杂志中关于“量子太空竞赛”中指出：“在量子通信领域，中国用了不到十年的时间，由一个了不起的国家发展成现在的世界劲旅，中国将领先于欧洲和北美......”可见我国量子通讯发展速度飞快。1995年，中科院物理所吴令安小组在实验室内完成了我国最早的量子密钥分发实验演示。2000年，该小组又与中科院研究生院合作利用单模光纤完成了1.1公里的量子密钥分发演示实验。2002年至2003年间，瑞士日内瓦大学Gisin小组和我国华东师范大学曾和平小组分别在67公里和50公里光纤中演示了量子密钥分发。2006年，中国科学技术大学潘建伟团队在世界上首次利用诱骗态方案实现了安全距离超过100公里的光纤量子密钥分发实验，2009年，该团队又在世界上率先将采用诱骗态方案的量子通信距离突破至200公里。2013年，潘建伟团队又在核心量子通信器件研究上取得重要突破，他们成功开发了国际上迄今为止最先进的室温通信波段单光子探测器，并利用该单光子探测器在国际上首次实现了测量器件无关的量子通信，成功解决了现实环境中单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患，大大提高了现实条件下量子通信系统的安全性。2016年8月16日我国发射的全球首科量子科学实验卫星“墨子号”这既是中国首个、也是世界首个量子卫星。
在我国，量子通信技术从基础研究向应用技术转化迈进，面对国际上科技巨头，如IBM、Bell实验室、德国西门子公司等都纷纷投入量子通信的产业化研究之时。我国将利用量子通信技术的产业化和广域量子通信网络的实现，作为保障未来信息社会通信安全的关键技术，而量子密钥极有可能会进入普通家庭，服务于社会大众，成为电子商务、电子医疗、军事科技等各种电子服务的驱动器，为当今这个高度信息化的社会提供基础的安全服务和最可靠的安全保障。
我国未来还将发射多颗量子卫星，预计到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发。届时，连接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成，2030年左右将建成全球化的广域量子通信网络。随着量子通信网络的发展，量子通信将迎来巨大的市场。有人预测，国内量子通信短期市场规模在100亿至130亿元左右，长期市场规模将超过千亿元。
5 量子技术的应用对物理学发展的一些思考
量子通信技术的发展，基础是物理学理论的发展，笔者认为21世纪是要把微观和宏观整体地联系起来。这种结合对应用科技影响深远，我们回过头来看看，目前的科学发明在19世纪末都是很难想象的！没有20世纪初基础物理科学的发展，21世纪的科技应用和开发也无法迅速发展，那么，发展好当代物理理论研究应该对今后的技术发展产生深远影响。
参 考 文 献
[1] ASSCHE G V.Quantum Cryptography and Secret-key Distillation[M].New York：Cambridge University Press，2006.
量子科技研究范文第3篇
浦东新区经过20多年开发开放，早已成为“中国改革开发标志”、“上海建设经济、金融、贸易、航运四个中心的核心区”，并且，被赋予改革特殊使命的上海自贸区建设也在浦东新区。浦东新区正以“联动模式”蓄势发力，全力推进自贸试验区制度创新，自贸区的“溢出效应”也初步显现。
从目前国际大城市的发展看，创新是不容忽视的发展趋势，放在城市发展上，就是从“产业中心”走向“产业中心+创新中心”的发展之路。
改革就要勇于“啃硬骨头”，敢于向自己“动刀”。浦东新区领导提出了二次创业。“全面深化改革，不能没有好的精神和作风，否则浦东就不能在开发开放中继续勇立潮头，就不能当好‘排头兵中的排头兵’‘先行者中的先行者’，浦东就要退出历史舞台。”浦东新区区委书记沈晓明如是说。
与高校“联姻”促科技创新
上海主动响应建设具有全球影响力的科技创新中心的重大战略举措。 9月4日，上海市教育委员会与浦东新区人民政府签署《关于进一步推动教育资源与浦东新区深度融合发展的战略合作框架协议》及相关子协议。
市教委和新区政府本着“资源共享、合作共赢”的原则，以“立足浦东、研究浦东、服务浦东”为目标，全面开展战略合作，促进浦东新区“创新驱动发展、经济转型升级”，加快推进“二次创业”，具体包括建立战略合作联席会议制度、共建浦东新区教育综合改革试验区、合作建设四大高校集聚区、共建“浦东研究院”、共建国际资格型人才培养机构、促进高校科研成果转化、推动国际医学园区等产业合作基地、共同提升浦东新区经济社会发展软实力等八个领域。
同时，上海金融学院与浦东改发院、上海高校张江协同创新研究院与张江管委会，以及上海中医药大学、上海理工大学和上海交通大学医学院分别与上海国际医学园区签署了5个具体合作协议。浦东新区历来高度重视科技创新并取得了一定的成效，张江高科技园区也获批成为国家自主创新示范区。但与北京中关村相比，浦东的高校资源相对比较缺乏。
此次浦东新区与市教委的战略合作，使浦东能够充分利用全市高校集聚的优势，在科技创新方面有所作为，努力成为上海建设科技创新中心的核心基地。
中科大量子通信工程卓越中心落户浦东
9月11日，浦东新区人民政府与中国科学技术大学签署《战略合作协议》及《合作备忘录》，开展科研成果产业化、人才队伍建设、引智引资平台建设等工作。
此次浦东新区与中国科技大学的战略合作，是贯彻落实中央和要求推动上海建设具有全球影响力科技创新中心的具体举措。
双方经过多轮会商并达成共识，将共同支持以潘建伟院士领衔的量子通信科研团队在浦东发展，支持“上海中科大量子工程卓越中心”园区建设，培育具有代表性、国内领先、国际上具有重要影响的量子通信学术高地和研究中心，推动科技研发成果在浦东转化和产业化，推动量子信息科技跨越发展，更好地服务国家战略。
量子科技研究范文第4篇
今年3月，由中国科学院院士、中国科技大学教授郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室，利用自主创新的量子路由器，在北京网通公司商用通信网络上完成了四用户量子密码通信网络的测试运行，并确保了网络通信的安全。
有关专家表示，这次实验的成功，为量子因特网的发展奠定了基础，使量子因特网的问世露出了“一线曙光”。根据量子力学基本原理，量子信息无法复制，任何截获或测量操作都会改变量子的状态，都会被通信者发现，因此，量子密码在原理上是“无法破译”、“绝对安全”的。
但要将量子密码应用于网络通信，国际学术界面临两大难题。其一是量子密码系统的稳定性问题。2004年，郭光灿领导的研究小组在北京和天津之间成功实现了125km光纤的点对点的量子密钥分配，解决了量子密码系统的稳定性问题。另外一个难题则是，在量子信息不能测量、测量就会被破坏的前提下，网络在传输中如何自动找到特定的路径，将信息完整准确地传送给对方。为解决这个难题，郭光灿领导的研究小组巧妙利用波分复用技术，设计出国际上第一个量子路由器，解决了量子信息自动寻址难题，使量子网络中任意一个用户都能自由选定网内任意用户与其实现量子密码通信。
不久前，郭光灿课题组在北京网通公司的商用光纤线路上进行多用户测试。用户之间最短距离约32km，最长约42.6km。测试系统成功演示了一对三和任意两点互通的量子密钥分配，并在对原始密钥进行纠错和提纯基础上，完成了加密的多媒体通信实验。
量子科技研究范文第5篇
参与愚人节营销的有增无减
今年愚人节营销有数十个案例，先挑选一些比较受关注的，一一剖析。
1、腾讯与NASA合作推出卫星WIFI计划。
2016年4月，腾讯正式宣布与NASA和CNSA合作，打造卫星WiFi计划。项目组准备通过卫星，让全球任何一个角落的用户都能连接免费WiFi。“这会是一个很艰难的过程，但并非不可能。”腾讯MIG项目经理表示，项目需要数百个小型卫星，用低轨卫星组成卫星星座，以此提供互联网，覆盖偏远的地区，包括亚马逊丛林、塔克拉玛干沙漠、青藏高原、南极等任何地方。
点评：
这个脑洞不算大。帮助偏远地区人们上网，Google、Facebook早都在做，并有了实际行动，他们分别用热气球、无人机等方式来作为接入点，这并不是愚人节玩笑。
并且，腾讯的“idea”更早之前就有人去实践了：1997、1998年，美国铱星公司发射了几十颗用于手机全球通讯的人造卫星，这些人造卫星就叫铱星。铱星移动通信系统是美国铱星公司委托摩托罗拉公司设计的一种全球性卫星移动通信系统，它通过使用卫星手持电话机，透过卫星可在地球上的任何地方拨出和接收电话讯号，因为覆盖、容量、成本等问题，这一系统并不具备可用性。2000年3月铱星公司宣布破产。GSM系统成为移动通信系统的基础。
2、腾讯用AI(人工智能)挑战谷歌阿法狗：用麻将决胜负
腾讯公司在今天宣布，研究长达11年之久的人工智能系统“Betae”已结束封测，即将上线投入应用，并正式向谷歌公司的“Alphago”就麻将项目发起挑战。研发人员称，Betae内部开发代号为贝塔鹅，其主要工作原理为“深度学习”，通过合适的矩阵数量，多层组织链接一起，形成神经网络“大脑”进行精准复杂的处理。
点评：
这一脑洞不大。借势AlphaGo倒贴合热点，但“与阿尔法狗挑战麻将”有违科技常识，因为人工智能解决的是“计算依赖性问题”，比如围棋。对于“石头剪刀布”“扎金花”“麻将”这种“计算占次要因素，运气占主要因素”的比赛，人工智能没有任何优势，只会按照既定规则出牌。在人工智能领域，中国最积极的巨头非百度莫属，阿里则有阿里云这一技术类业务，腾讯是时候加快步伐了。
3、阿里云发明量子智能技术，可同步人的大脑。
Me2是S-Lab最新的一项研究成果，借助最新的量子智能技术，Me2能够实现对大脑的完美同步，在数字世界中拥有同你一样的记忆、思维习惯、价值观，甚至是IQ和EQ。作为一种个性化的人工智能助手，它能够轻松自如的代替你在网络上处理一切事物。比如：你在开车，它可以帮你聊天；你在睡觉，它可以帮你处理邮件；你在工作，它可以帮你买买买。为了佐证这一技术实现的可行性，阿里云还引入了“量子纠缠”等高深技术和专家站台。
点评：
这个脑洞相当大。量子计算本来不算脑洞，这一领域有著名的加拿大D-Wave公司，它的量子计算机已被Google采购用来进行研究。中国阿里云在去年与中科院联合成立量子计算实验室，共同开展在量子信息科学领域的前瞻性研究，研制量子计算机。因为不再利用经典物理知识，量子计算机被视作下一代计算机技术，速度将比目前的超级计算机快百亿亿倍，相当于中国人每人都能分到几亿台天河二号。计算能力的提高将带来更多应用，譬如基因破解速度更快。
阿里云脑洞大的地方在于，它提出了“脑复制和同步”这个概念。雷·库兹韦尔因其著名的《奇点临近》一书以及奇点理论闻名于世，他认为2045年机器将超越人类，人类大脑与“云”连接进而获得无限的信息和处理能力，“大脑”未来就像手机内存一样，可以复制、备份。阿里云“量子智能”为这样的畅想提供了可能性。人类如何获得永生是终极命题，“量子智能”则让人类大脑拥有了“分身”，它比人工智能更进一步：不只是让机器拥有人的智能，而是让人的智能可复制、可同步。
4、蚂蚁金服上线AR生活服务平台“蚂上”
“蚂上”基于AR技术(增强现实)和模糊面部识别技术，帮助用户更好地理解现实中的事物。比如在一家快餐店内，店员正在根据客人肩膀上的虚拟标记来提供个性化点餐服务：为一位亮着“新客官”标记的客人免费赠送一份甜品；向一位显示“饭来张口”的常客开通免排队VIP通道；提醒一名亮着“健康瘦身”标记的女生，她点的餐食的热量只要低于300卡路里，就可以享受优惠。
点评：
这一脑洞不大。Google Glass就是这样的设备，在菜市场看到蔬菜之后，Google Glass就可以提示蔬菜信息、做法、搭配、卡路里等信息。“蚂上”只是将这一类应用到了店铺，可行性很强，可见的未来或许会成为现实，这说明蚂蚁金服正在将O2O当做重点，与阿里口碑深度整合。
5、百度启动凡尔纳计划，科幻作家刘慈欣任顾问
百度公司宣布在4月1日启动“凡尔纳计划”，该项目是对人类未来学进行研究的计划，“凡尔纳”取名自著名法国科幻作家儒勒·凡尔纳，百度将邀请国内外未来学及科幻领域的多位顶级研究者与百度首席科学家吴恩达组成研究团队，中国科幻作家刘慈欣则被聘请担任其顾问。
点评：
这一脑洞很大，“未来学”还是挺科幻的，不过一看就是假的，并且不知道是要做什么。
6、搜狗推出可以打字、充电、贴膜的搜狗膜膜打
“膜膜打”是搜狗的黑科技新品，看似只是一张普通的手机膜，实则可以满足用户打字、充电、贴膜三大刚醒需求，完美解决手机充电问题。其充电膜通过高系数压电纳米材料采集来自手机按摩、按压等产生的能量。同时利用混合电力放大器，完成电力传输任务，内置的混合放大元件，将小压力转变成大电力。而且用户在使用搜狗输入法时，搜狗膜膜打的能量转换达到最大。
点评：
这一脑洞不算很大，但比较逼真，从理论上来说可行的，只是当前技术成熟度还没达到水平，与搜狗输入法业务结合也比较紧密，搜狗当年通过“typany”智能输入手环在“愚人节营销”取得很好的效果，还是挺驾轻就熟的。
为什么科技巨头要做“愚人节营销”？
愚人节营销，是近年来兴起的科技公司“营销盛宴”。从过去少数公司尝试，到现在越来越多公司参与，进行创意脑洞、文案策划多个维度的较量，大家在愚人节营销上越来越用心，比如阿里云会有找专家论证可行性，再比如腾讯、搜狗等玩家还推出了高水准的视频，为什么大家都会在愚人节这天扎堆来“开玩笑”呢？
1、愚人节营销是一种常规的节日营销，而节日营销很重要。
营销除了要有一鸣惊人的“大招”之外，在重点节日结合场景做“常规”营销，是十分必要的。科技巨头这些年越来越意识到“节日营销”的重要性，最成功的案例有两个：阿里巴巴成功将双十一打造成电商行业的购物节，腾讯凭借微信红包抢占了春节这一过去互联网行业的冷门时刻。现在，节日成了科技巨头兵家必争之地。如果在节日，别人都有存在感，你没有，你就输了。一些公司的营销人员在朋友圈吐槽“愚人节刷存在感没啥意思”其实是酸葡萄。
2、愚人节营销是科技公司传递业务品牌形象的好时机，这是大多数科技公司做愚人节营销的核心目的，做得好可以加分、做不好不会丢分。
科技公司平时是不能吹牛的，说大话会被人质疑。但如果借助于愚人节这样的特殊场合，顺势跟风一款本不存在的产品，则不会有人觉得不妥。在“虚拟产品”时，最重要的是要体现自身业务，如果与业务没有多大关系，脑洞再大的“产品”，都没什么意义。阿里云量子智能，是希望让大家意识到中国有科技公司在研究量子计算，体现其业务的核心价值在于“计算”和“智能”上；搜狗两年前typany智能输入手环，以假乱真；今年又智能贴膜，都是主打输入法本身，这表明如何让用户输入更方便是搜狗孜孜不倦的追求。
3、对于整个行业来说，愚人节无疑是一次激发科技行业“脑洞大开”的机会。
在平时，科技公司思考新产品、新业务，都必须结合实际，被当前的技术水平、自身的业务现状这些束缚，这影响了大家的想象力。在想象力上成年人不如小朋友，愚人节让科技公司都换成“敢想”的小朋友，看上去是一次营销盛宴，实际上是一次“思维体操”，它不是刷了“存在感”，还刷了“未来感”。许多愚人节营销都体现了科技的未来，比如阿里云的量子计算、蚂蚁金服的AR(增强现实)技术。一些想法，比如量子智能，再比如贴膜输入，说不定将来就成为现实呢？事实上，百度2014年愚人节的“筷搜”，在2015年就真做出了原型产品。
“愚人节营销”应该怎么做？
1、选择合适的脑洞。如果没有脑洞，或者国外的成熟产品，就没有传播性和话题性；如果不着边际，脑洞是科幻中不切实际的理念，“一看就是假的”，恐怕不合适。因此要面向未来，与前沿技术融合。
2、与自身业务紧密结合。体现自身业务特性，传递价值观和业务理念，否则就背离了“愚人节营销”的初心了。
3、有理有据讲个好故事。尽管只是在讲故事，但要符合逻辑、常理和科学，讲好故事。
4、像模像样争取逼真效果，如果一个模棱两可的计划，用户看完不知道是在说啥，无疑是一个失败的营销；如果能够做一个以假乱真，用户理解认可并传播，则是巨大的成功。
量子科技研究范文第6篇
【关键词】 计算机发展方向；微型化计算能力；新型计算机智能
计算机在最近的几十年发展突飞猛进，是在众多行业中发展最快的高新领域之一。上世纪九十年代的人还难以预料今天计算机会如此强大，而今天的我们所预见的未来的计算机又将有几分准确性呢。不管未来的计算机是什么样的，根据现在的研究以及人们的需要来看，有几个特点可能会在较近的未来实现。计算机将会更加微型化，计算能力还会更加强大，而随着计算机与诸多领域的相互渗透，新型计算机也会应运而生。此外，计算机的智能化也是人们研究的热点话题。
美国计算机市场在2009年第四季度打破记录，共售出了2070万台计算机，比2008年同期上升了24%。继2009年上半年全球个人电脑市场发展遭遇重重限制之后，下半年全球经济进一步复苏，加上个人电脑打出大幅折扣，使全球个人电脑市场出现反弹。全球个人电脑市场2009年全年增长率为2.9%。实际上，全球范围内计算机销量都出现了一致性的增长，这自然受益于计算机售价的整体下调。2009年第四季度，全球计算机市场销量较2008年同期增长了15.2%。计算机销量的增长直接让很多与计算机市场相关的厂商获得了巨大利益，比如Intel、微软和惠普。同时上网本的大受欢迎和Windows 7的都刺激了计算机市场的增长。
日益更新的计算机，未来将会是什么样子？
1 量子计算机
量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类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的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表小开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1也可以既存储0又存储1。因此，一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的PcntiumIII晶片快10亿倍。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、国家安全意识产生重大的冲击。无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核白旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。量子编码采用纠错、避错和防错等。预计2030年有可能普及量子计算机。
2 光计算机
光计算机是用光子代替半导体芯片中的电子，以光互连来代替导线制成数字计算机。与电的特性相比光具有无法比拟的各种优点：光计算机是“光”导计算机，光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的光波传输，不存在寄生电阻、电容、电感和电子相互作用问题，光器件有无电位差，因此光计算机的信息在传输中畸变或失真小，可在同一条狭窄的通道中传输数量大得难以置信的数据。
3 化学、生物计算机
在运行机理上，化学计算机以化学制品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输与存储。DNA分子在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果，利用这一过程可以制成新型的生物计算机。生物计算机最大的优点是生物芯片的蛋白质具有生物活性，能够跟人体的组织结合在一起，特别是可以和人的大脑和神经系统有机的连接，使人机接口自然吻合，免除了繁琐的人机对话，这样，生物计算机就可以听人指挥，成为人脑的外延或扩充部分，还能够从人体的细胞中吸收营养来补充能量，不要任何外界的能源，由于生物计算机的蛋白质分子具有自我组合的能力，从而使生物计算机具有自调节能力、自修复能力和自再生能力，更易于模拟人类大脑的功能。现今科学家已研制出了许多生物计算机的主要部件—生物芯片。
4 神经网络计算机
人脑总体运行速度相当于每妙1000万亿次的电脑功能，可把生物大脑神经网络看做一个大规模并行处理的、紧密耦合的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机设计模型，用许多处理机模仿人脑的神经元机构，将信息存储在神经元之间的联络中，并采用大量的并行分布式网络就构成了神经网络计算机。
结束语：
关于计算机未来的发展趋势，不同的人有不同的看法，不同的人也会从不同的方面去探讨，但无论如何，出发点都是为了能够更好地帮助人学习、工作、计算、娱乐等等为了更能方便人的生活，更好地完成更加艰巨复杂的任务。所以，计算机会基于这些进行不断地改造与创新，当一种技术或基本架构遭遇瓶颈时，新的技术就会诞生，这就是计算机不断改进和创新的动力。对于上文的诸多方面，很多已经即将或是快要实现，而有一些则距离现实还有很大距离，甚至有些研究会是失败的，但这完全不能阻挡计算机的发展，也不会阻止与计算机有关的新技术的产生。
参考文献：
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[2]张洁.未来计算机与计算机技术发展展望[J].广东科技，2006（10）.
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量子科技研究范文第7篇
立足大背景 寻求新发展
量子信息物理，顾名思义，这是一个由信息科学与量子力学学科交叉产生的、全新的研究方向。
“这门学科的出现有其重要的意义。”崔海涛介绍，“根据摩尔(Moore)定律，每18个月，计算机微处理器的速度就会增长一倍，其中单位面积(或体积)上集成的元件数目也会相应地增加。可以预见，在不久的将来，芯片元件就会达到它能以经典方式工作的极限尺度。因此，如何突破这种尺度极限是当代信息科学所面临的一个重大科学问题。量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果，发挥量子相干特性的强大作用，探索以全新的方式进行计算、编码和信息传输的可能性，为突破芯片极限提供新概念、新思路和新途径。”“量子力学与信息科学结合，不仅充分显示了学科交叉的重要性，而且量子信息的最终物理实现，会导致信息科学观念和模式的重大变革。”崔海涛说。
时至今日，量子信息技术的发展不仅引起了学术界的关注，各发达国家也针对其制定了本国的研究发展规划，以期抢占未来信息科技的制高点，并投入大量人力、物力用于支撑该领域的基础性、前瞻性的研究。我国也于2006年9月了国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)，将以量子调控技术为代表的量子信息技术的研究纳入到基础研究重大科学研究计划当中。正如《纲要》中所描述的那样：“以微电子为基础的信息技术将达到物理极限，对信息科技发展提出了严峻的挑战，人类必须寻求新出路，而以量子效应为基础的新的信息手段初露端倪，并正在成为发达国家激烈竞争的焦点。量子调控就是探索新的量子现象，发展量子信息学、关联电子学、量子通信、受限小量子体系及人工带隙系统，构建未来信息技术理论基础，具有明显的前瞻性，有可能在20～30年后对人类社会经济发展产生难以估量的影响。”崔海涛团队的研究项目就是在这一大背景下展开，致力于解决量子信息技术中关键的、基础性的问题，并对相关实验技术的发展产生重要的理论指导作用。
紧扣量子纠缠 顺通量子信息
细看崔海涛的研究履历，其关键词便是“量子纠缠”。
“如果说量子信息主要是基于量子力学的相干特征、重构密码、计算和通讯的基本原理，那么，量子纠缠在其中发挥的是非常重要而且非常基本的作用。”在多年的学习和研究过程中，崔海涛认识到，一方面，许多重要的量子信息技术都需要量子纠缠的参与才能实现，例如，量子远程传态、量子保密通讯、量子密钥分发等；另一方面，由于量子体系与其他自由度的相互作用，这种作用最终导致体系的自由度与其他自由度的量子纠缠，由于环境选择的结果，量子体系的相干性质会逐渐消失，此即所谓退相干过程。退相干是实现量子信息过程所面临的最大障碍，如何有效克服退相干，延长量子体系的相干时间是当前量子信息技术研究的前沿课题。“就是这样奇特的物理性质，物理学家们对它的理解至今也非常有限，这严重制约了量子信息技术的发展，因此，建立对量子纠缠普遍的物理理解已经成为当今量子信息领域最为急迫需要解决的问题之一。”
如何建立对多体量子态纠缠的普遍理解?如何在具体的物理系统中制备纠缠的量子多体态?看上去，只要解决了这两个问题，量子纠缠就不再是瓶颈，然而，真的如此简单么?“最直观的做法是将两体纠缠的理解推广到多体。但经事实证明，这种推广具有很大的局限，因为量子多体态的纠缠具有远比两体纠缠更为丰富的内容。”接着，崔海涛进行了举例说明，“在3量子比特中，存在两个随机定域操作与经典通讯操作下不等价的三体纠缠态；GHZ态和W态。它们都是真正的三体纠缠态，却表现出完全不同的纠缠性质。对于GHZ态，任意一个或两个量子比特的约化密度矩阵都是单位阵；而W态，通过对任一量子比特的测量，可以得到其他两个量子比特的最大纠缠态。4个量子比特情况就更为复杂，迄今为止也没有一个完整的分类。”
直观推广不成，崔海涛又开始考虑换角度钻研。他认为，多体纠缠的度量应该包括两方面的内容：纠缠模式(pattern)和纠缠强度(intensity)。纠缠强度即纠缠的大小，现已有一些比较好的度量方式，如几何纠缠；纠缠模式则是指对应多体纠缠的分类。而伴随着纠缠模式，又出现了一个新的问题――多体态不同纠缠模式表示什么样的物理意义?“因为这涉及到如何在实验室中制备不同的多体纠缠。不同的纠缠模式必然对应完全不同的物理性质，SLOCC不等价关系的存在也限制了从‘最大纠缠态’得到其他任意纠缠态的可能。对于不同的纠缠模式，我们需要不同的物理系统(Hamilton量)来制备。这些系统之间又是怎样的关系呢?”
为了解惑，在国家自然科学基金项目“几何相与量子纠缠的理论研究”和“多体系统中的量子纠缠及其几何分类的理论研究”的支持下，崔海涛带领研究团队在此研究方向上刻苦钻研多年，并取得了一些深刻的认识。通过附加对称性的要求，例如，量子态的平移不变性质，他们发现完全可以普遍地建立这些多体纠缠态间的等价关系。而且，经进一步研究发现，这些等价关系可以通过态的几何性质很好地区分。也就是说，不等价的多体纠缠对应体系的不同几何结构。更为重要的是，这些几何结构可以通过几何相物理地加以描述。多体纠缠中的非平庸几何结构的发现并不是孤立的，联系最近凝聚态体系中相关几何效应的发现，有理由相信他们之间存在某种形式的联系。相关的研究工作正在进行中。
事实上，围绕多体系统中的几何相与量子纠缠的理论问题，崔海涛自攻读博士期间就产生了浓厚的兴趣。特别是近5年来，陆续发表了一些高水平的学术成果，并主持承担了一些科研项目。迄今为止共发表学术论文22篇，均为SCI收录，论文总引用次数137次，他引超过80次。其中，有7篇文章发表在国际权威物理学期刊“Physical Review A”上。2007年发表在“Physics Letter A”上的论文“A Study on the suddendeath of entanglement”已被引用60次(他引57次)，其他论文亦有不同程度的引用。
对于热爱这项研究的崔海涛来说，这种对未知科学世界的探索是他甘之如饴的兴趣和追求，也是他情愿脚踏实地“做一辈子的职业”。
量子科技研究范文第8篇
超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。超级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器(机)组成，能完成普通计算机和服务器不能计算的大型复杂任务。从超级计算机获得数据分析和模拟成果，能推动各个领域高精尖项目的研究与开发，为我们的日常生活带来各种各样的好处。最大的超级计算机接近于复制人类大脑的能力，具备更多的智能成份.方便人们的生活、学习和工作。世界上最受欢迎的动画片、很多耗巨资拍摄的电影中，使用的特技效果都是在超级计算机上完成的。日本、美国、以色列、中国和印度首先成为世界上拥有每秒运算1万亿次的超级计算机的国家，超级计算机已在科技界内引起开发与创新狂潮。
二、
计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行处理和智能化。自从1944年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，传统计算机的性能受到挑战，开始从基本原理上寻找计算机发展的突破口，新型计算机的研发应运而生。未来量子、光子和分子计算机将具有感知、思考、判断、学习以及一定的自然语言能力，使计算机进人人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，对人类社会的发展产生深远的影响。
三、新型高性能计算机问世
硅芯片技术高速发展的同时，也意味看硅技术越来越接近其物理极限。为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机的体系结构与技术都将产生一次量与质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、分子计算机、纳米计算机等，将会在二十一世纪走进我们的生活，遍布各个领域。
1.量子计算机
量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，量子计算机是一类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的物理装置。量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态.使信息沿着聚合物移动.从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此，一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的PentiumDI晶片快10亿倍。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、国家安全意识产生重大的冲击。
无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。世界各地的许多实验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。目前已经提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。量子编码采用纠错、避错和防错等。量子计算机使计算的概念焕然一新。
2.光子计算机
光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传翰和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。
3.分子计算机
分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物分子组成的计算机具备能在生化环境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其它分子形式与外部环境交换。因此它将在医疗诊治、遗传追踪和仿生工程中发挥无法替代的作用。目前正在研究的主要有生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、分子化学反应算法等几种类型。分子芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高，分子计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有自我修复的功能，又可直接与分子活体相联。美国已研制出分子计算机分子电路的基础元器件，可在光照几万分之一秒的时间内产生感应电流。以色列科学家已经研制出一种由DNA分子和酶分子构成的微型分子计算机。预计20年后，分子计算机将进人实用阶段。
4.纳米计算机
纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。现在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。美国正在研制一种连接纳米管的方法，用这种方法连接的纳米管可用作芯片元件，发挥电子开关、放大和晶体管的功能。专家预测，10年后纳米技术将会走出实验室，成为科技应用的一部分。纳米计算机体积小、造价低、存量大、性能好，将逐渐取代芯片计算机，推动计算机行业的快速发展。
我们相信，新型计算机与相关技术的研发和应用，是二十一世纪科技领域的重大创新，必将推进全球经济社会高速发展，实现人类发展史上的重大突破。科学在发展，人类在进步，历史上的新生事物都要经过一个从无到有的艰难历程，随着一代又一代科学家们的不断努力，未来的计算机一定会是更加方便人们的工作、学习、生活的好伴侣。
参考文献：
[1]刘科伟，黄建国.量子计算与量子计算机.计算机工程与应用，2002，(38).
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