时间：2023-05-30 10:00:28
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇量子科学应用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词: 《量子力学》 物理图像 创新思维 培养
《量子力学》是物理学专业重要的专业基础课程,其教学质量的高低不仅影响到其他后续课程的学习,而且直接影响到物理学专业人才培养目标的实现。衡量物理教学的质量标准应该有三个维度,一是知识与技能维度,二是物理思想和方法论维度,三是物理品格维度。过去的教学,我们往往过多地重视第一维度,而忽视第二、第三个维度。在量子力学教学中,我们结合量子力学及其发展历史所涵含的丰富的物理思想与方法,开展了学生创新思维能力培养的教学实践研究。
一、创新型、应用型人才培养目标的要求
考虑到培养21世纪需要的应用型人才目标的要求,而且结合新建本科院校的课程设置的特点,《量子力学》课程的教学方法和教学体系建设应从以下两方面着手:一方面,着重量子力学概念、规律和物理思想的展现,使学生在知识层面上够用并且能用,并注意科学人文精神的阐发,为进行物理素质教育与物理教学研究提供量子力学方面的科学素养,如勇于创新、科学、严谨等。另一方面,培养学生建立正确的量子力学概念和物理图像,掌握基本规律,广泛了解量子力学在推动技术进步方面的作用,开拓思路,培养学生应用物理规律解决应用技术问题的能力。
二、《量子力学》教学中创新意识及创新能力的培养
根据应用型人才培养的目标,我们一直致力于探索一套合适的物理学专业量子力学课程教学的共享数字化教学体系,创建完整的教学资源,力求使学生在学习这门课程的同时受到实践能力和创新能力的培养。相应措施主要体现在以下三个方面。
(一)创造实验情景,以实验和实践为基础深化量子力学的原理。
由于量子力学主要研究微观粒子的运动规律,理论太抽象,许多量子现象和日常的生活经验不符合甚至相违背,因此在教学中教师必须强调量子力学首先是一门试验性的科学,应从实验事实去推理分析,不直接与主观经验联系,并时时将新的概念和结论与经典物理学的结果作比较,使学生能正确理解量子力学的基本概念,从而学会处理具体问题的方法,掌握量子力学的精髓。在讲述量子力学基本内容的时候,寻找合适的接口与量子力学原理在实际生产中的应用相联系。通过这两方面的着重讨论,学生能感受到量子力学的抽象原理是实实在在的、来源于实践又回到实践中得到检验的、正确的理论。
量子力学实验从可操作的层面上可大致分为三类,一类是仅存在于人们想象中或目前还不能实现的理想实验,一类是在高水平的实验室中可以实现的科学研究实验,一类是我们让学生自己动手做的有关教学的基础性实验。但无论何种实验,我们都可以利用多媒体技术在课堂上将其生动形象的展现出来,让学生不仅深刻认识到实验在量子力学发展中的重要作用,而且培养用实验发现问题和验证假说的能力。例如在讲解物质粒子的波粒二象性时,我们用多媒体课件演示单电子衍射实验。单电子发射时,在荧屏上出现一个亮点,说明电子的粒子性;再发射大量电子,屏幕上出衍射条纹,说明了电子的波动性。这样,难以讲解清楚的知识变得生动活泼,使学生能更快地理解所学的知识,且加深了学生的认知印象,大大提高了学习效率。
(二)充分利用现代媒体的作用,激发学生的创造兴趣。
以电脑和互联网为代表的信息技术已演变为继传统媒体后的“现代媒体”。现代媒体将为教学过程提供新的教学手段,并为培养创新人才奠定了技术基础。通过网络技术,学生可以突破传统教学的时空限制,不但可以享受本校教学资源,而且可以享受到全国高水平的教学资源,从而实现优质教学资源的共享,也为各学校的师生讨论交流提供了一个很好的平台。
对于《量子力学》这样一门抽象的理论课,多媒体技术将图、文、声、像等各种教学信息有机的组合在一起,直观、形象、生动,即使对那些比较抽象,难以理解的理论和日常看不到或拍摄不到的情景,也可以通过三维动画虚拟实现。多媒体丰富的表现力不仅能打破人类视觉上的樊篱,使得学生从科学与艺术相融的视觉信息中感知抽象、复杂的理论,而且能引发学生无限的遐想,极大地激发了他们的想象力。学生的思维高度活跃从而激发创新火花。
(三)密切结合当前的科技前沿和高新技术,将量子力学知识应用于实践。
量子力学在各学科中已经有很多成功的应用并催生了许多交叉学科及现代高新技术的产生。在教学中,教师应尽可能进行知识的渗透和迁移,及时将当前与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入到教学中,一些知识可以作为简单的介绍,也可以就某个方面详细分析,阐明其量子力学原理。例如量子力学与非线性科学的关系,量子理论在耗散系统、纳米技术、分子生物学中的应用,量子力学与正在研究的量子计算机、量子保密通信的关系,等等。在教学中教师适当地穿插这些知识,既不会花费太多的时间,又能使教学更生动、易于理解,而且可使学生开拓视野,活跃思维,激发兴趣。这样学生不仅可以学到运用基础理论指导科学研究的方法,而且可以克服原有的“量子力学就是一种纯理论的学科”的片面认识。如我们在讲解一维无限深势阱时,将其与半导体量子阱和超晶格这一现代科学的前沿相联系;在讲解隧道效应时,将其与扫描隧道显微镜相联系,进而可以介绍扫描探针操纵单个原子的实验。我们通过这种方式使学生对这一部分的知识有了直观的认识,从而不再感到量子力学的学习枯燥无味。
参考文献:
[1]曾谨言.量子力学教学与创新人才培养[J].物理,2000,(7).
[2]钱伯初.我的教学生涯[C].2003.
[3]谢希德.创造学习的新思路[N].人民日报,1998-12-25,(10).
关键词：智能信息处理技术；量子计算智能导论；教学实践
人类正被数据淹没，却饥渴于知识。面临浩瀚无际而被污染的数据，人们呼唤从数据中来一个去粗取精、去伪存真的技术。而数据挖掘就是从大量数据中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解的知识和模式的高级操作过程，所以数据挖掘也可以说是一个模式识别的过程，因此模式识别领域的许多技术经过一定的改进便可以在数据挖掘中起重要的作用。计算智能(Computational Intelligence-CI)方法是传统人工智能(Artificial Intelligence，AI)的扩展，它是模式识别技术发展的新阶段[1]。
科学家预言：“21世纪，人类将从经典信息时代跨越到量子信息时代”。创立了一个世纪的量子力学随着20世纪90年代与信息科学交叉融合诞生的量子信息学，已成为量子信息时代来临的重要标志[2]。量子计算智能导论作为信息科学、计算机科学、智能信息处理、人工智能等相关专业的研究生专业课程，已经在越来越多的高等学校开设。
由于量子计算智能是一门跨越包括物理学、数学、计算机科学、电子机械、通讯、生理学、进化理论和心理学等学科在内的深奥科学，因此量子计算智能导论的教学内容和侧重点的安排目前仍处在探索阶段，尤其作为研究生课程如何使得学生在掌握深奥理论的基础上结合实际应用，将理论转化为技术与工具，从而提高动手能力，这是每个研究生专业课任课老师的核心探索所在，因此就要求老师在授业解惑的同时关注前沿，以该学科的前沿领域为教学指引，进而更好的培养研究生主动探索知识的能力。
1教材选择
一本好的教材为教学起到了画龙点睛的作用，因此教材的选择即是老师对教学内容，教学目标和教学方法的选择。我们选择教材，期望该教材由浅入深、深入浅出、可读性好，具有系统性、交叉性、前沿性等特点。由于量子计算智能导论为全校研究生的专业课程，而量子计算智能是一门多学科交叉的综合型学科，因此我们要考虑到来自学校不同专业背景，以及在物理，数学，工程优化和进化理论基础有限的两难困境，所以首先选择了一本关于量子计算的英文原版书作为教材之一，Michael Nielsen等人所著的《Quantum Computation and Quantum Information》[3]，2003年高等教育出版社出版，该书全面介绍了量子计算与量子信息学领域的主要思想与技术。到目前为止，该领域的高速进展与学科交叉的特性使得初学者感到困惑而不易对其主要技术与结论有综合性的认识，而该书特色在于对量子机制和计算机科学给予了指导性介绍，使得那些没有物理学或计算机科学背景的学生对此也易于接受，为学生提供了详实的关于量子计算的物理原理和基本概念；另外考虑到这门课程面向研究生，无论将来他们是直接就业还是继续深造，都要注重实践动手能力的培养，要能够将自己所学的书本知识转化为技术和工具，去解决实际的工程和科研问题，因此我们还选择了另外一门书，由李士勇教授所著的《量子计算与量子优化算法》[4]，哈尔滨工业大学出版社于2009年出版，该书着重讲解了量子优化算法，为实际工程应用提供了新的思路，并启发大家在量子计算机没有走出实验室的今天，如何利用现有的数字式计算机构造具有量子特性的快速算法。当然考虑到全校研究生的专业知识背景不同，我们也推荐了中南大学蔡自兴教授等编著，2004年由清华大学出版社出版的《人工智能及其应用：研究生用书(第三版)》[5]，该书是蔡自兴为主讲教授的国家精品课程人工智能的配套教材，该本书中系统全面的讲解了高级知识推理、分布式人工智能与艾真体、计算智能、进化计算、群智能优化、自然计算、免疫计算以及知识发现和数据挖掘等近年的热点智能方法，从而辅助学生了解人工智能，以及人工智能如何发展到计算智能，使得学生全面认识学科的发展和传承性，为今后学习量子计算智能打下坚实的理论基础。
2教学内容
本课程从量子计算的基本概念和原理出发，重点讲解量子计算基础和基本的量子算法；并从量子优化算法拓展开来。该门课程我们安排了46学时，具体安排如下：第1章，量子力学基础(2学时)；第2章，量子计算基础(4学时)；第3章，基本量子算法(4学时)；第4章，Grover量子搜索算法的改进(4学时)；第5章，量子遗传算法(8学时)；第6章，量子群智能优化算法(8学时)；第7章，量子神经网络模型与算法(8学时)；第8章，量子遗传算法在模糊神经控制中的应用(8学时)。
3教学方法
3.1理论与实践相结合的教学方法
量子计算智能导论是一门多学科交叉的综合型学科。选课的同学来自全校，各个的专业背景不同，但是大家的共同需求是一样的，就是从课程中掌握一种用于解决实际问题的工程技术，但是工程技术的掌握也需要理论的支撑，因此我们在教学实践中总结出了一套方法，具体做法是将教学内容划分为：理论型和实践型。
理论型教学指的是发展完善的量子计算基本原理和方法。其内容包括：量子位、量子线路、量子Fourier 变换、量子搜索算法和量子计算机的物理实现等。而其中量子位、量子线路以及量子算法都是以量子相对论为基础的，这也是量子计算的本质原理，而较之我们熟悉的数字式计算机和计算方式有着本质的区别。我们在教学中由浅入深，通过PPT授课，采取理论与实例相结合的讲授方式。下面给出了一个我们在教学中的实例：将量子计算问题形象化。具体内容如下。
让我们想象一下下面这个问题。我们要找一条穿过复杂迷宫的路。每次我们沿着一条路走，很快就会碰到新的岔路。即使知道出去的路，还是容易迷路。换句话说，有一个著名的走迷宫算法就是右手法则――顺着右手边的墙走，直到出去(包括绕过绝路)。这条路也许并不很短，但是至少您不会反复走相同的过道。以计算机术语表述，这条规则也可以称作递归树下行。现在让我们想象另外一种解决方案。站在迷宫入口，释放足够数量的着色气体，以同时充满迷宫的每条过道。让一位合作者站在出口处。当她看到一缕着色气体出来时，就向那些气体粒子询问它们走过的路径。她询问的第一个粒子走过的路径最有可能是穿过迷宫的所有可能路径中最短的一条。当然，气体颗粒绝不会给我们讲述它们的旅行。但是 量子算法以一种同我们的方案非常类似的方式运作。即，量子算法先把整个问题空间填满，然后只需费心去问问正确的解决方案(把所有的绝路排除在答案空间以外)。这样以来，一个枯燥晦涩的量子算法就被很形象的解释，因此增强了学生的记忆也加深了理解，从而提高了学生的学习兴趣。
实践型教学指的是正在发展中的量子计算智能方法的热点问题。其内容包括：量子遗传算法，混沌量子免疫算法，量子蚁群算法，量子粒子群算法，量子神经网络模型与算法，和这些算法在实际工程优化中的应用。这部分内容属于本学科的前沿，但也是热点问题，因此这部分我们在教学中忽略理论推导，重点强调实际操作，在PPT课件中增加仿真实例的讲解；并在课下布置相应的上机操作习题，配合上机实践课程，锻炼学生的动手能力，同时也引导学生去关注这些前沿，从而培养他们的科研素养。
为了体现该门课的教学特点，我们在考核方式上，采取考试与报告相结合的方式，其中理论部分我们采取闭卷考试，占总考评分数的40%；实践部分采取上机技术报告考核，内容为上机实践课程布置的大作业，给出详实的算法流程图和仿真结果与分析，占总考评分数的40%；出勤率占总考评分数的20%。
3.2科研素养的培养与实践能力的提高
科研素养的最核心部分，就是一个人对待科研情感态度和价值观，科研素养的培养不仅使学生获得知识和技能，更重要的是使其获得科学思想、科学精神和科学方法的熏陶和培养。正如温总理说的那样：“教是为了不教，学是为了会学”，当学生将课本内容遗忘后，遗留下来的东西即是他们所具备的科研素养。因此，在教学中，我们的宗旨也是提高学生的科研素养，量子计算智能导论是一门理论和实践紧密结合的学科，该学科的发展日新月异，在信息处理领域的关注度也越来越高。在教学实践中，我们采用了上机实践和技术报告相结合的教学方式。掌握各种量子计算智能方法的原理和流程是这门课程教学的首要任务，因此学生结合各自研究方向实现量子智能算法在实际科研任务中的优化问题求解。在上机实践中，学生不仅要掌握该智能算法的流程而且重点关注学生对
自己科研任务的建模，学会系统分析问题，建立合理的数学模型，并给出理论分析。上机实践验收中，我们不但考察其结果展示，更增加了上机实践的技术报告，用来分析模型建立的合理性，从而培养学生对待科研问题的分析素养和建模素养。在技术报告中，我们要求学生给出几种可供参考的建模模型，并分析各自的优势，和选择这一解决方案的依据。由于量子计算智能导论是面向研究生开设的课程，在教学中，我们更佳关注其分析问题的能力，和解决问题的合理性的思考能力，从而培养学生的科研素养。
4结语
把教学当做一门艺术，是我们作为高校老师毕生追求的目标，如何做到重点讲透，难点讲通，要点讲清，这也是我们多年教学中一直关注的关键点。我们在教学中反对“灌输式”，强调“启发式”，以实际应用先导教学是非常可取的，也收到了良好的效果。量子计算智能导论是一门综合型交叉学科，且面向研究生开设，因此在教学实践中，我们十分重视学生科研素养的培养。通过上机实践和技术报告的形式引导学生积极动手，积极思考。希望这些教学中的点滴供同行们交流探讨。
参考文献：
[1] 焦李成,刘芳,缑水平,等. 智能数据挖掘与知识发现[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2006.
[2] 田新华. 跟踪国际学术前沿迎接量子信息时代:《量子计算与量子优化算法》评介[J]. 科技导报,2010,28(6):122.
[3]Michael A. Nielsen ,Isaac L. Chuang. Quantum Computation and Quantum Information [M]. 北京:高等教育出版社,2003.
[4] 李士勇,李盼池. 量子计算与量子优化算法[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2009.
[5] 蔡自兴,徐光v. 人工智能及其应用:研究生用书[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2004.
Exploration on Introduction to Quantum Computational Intelligence
LI Yangyang, SHANG Ronghua, JIAO Licheng
(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)
量子密码应运而生
量子计算的原理与传统计算机采用的原理有很大不同，传统计算机采用单路串行操作，而量子计算机采用多路并行操作，它们运算速度的差异就如同万只飞鸟同时升上天空与万只蜗牛排队过独木桥的区别。
20世纪70年代，英国和美国最早开始对量子计算的研究。近年来，量子计算的理论和实践都相继取得重大进展，产生了多种新的量子算法，研制了多种量子计算机原型。
科学家预测，未来10～20年将研制成功103～104量子比特的大型量子计算机，其运算能力可以在几分钟内破译现有任何采用非对称密钥系统生成的密码。
面对量子计算未来可能随时“秒杀”传统密码的危险，科学家致力于寻找不基于数学问题，能有效抵抗量子计算攻击的新型密码体制。解铃还须系铃人，同样基于量子信息技术的量子密码应运而生，成为对抗量子计算的“神器”。
又一个可能的“技术差”
二战中，英国破译德军ENGMA密码，获知其即将轰炸考文垂市，但为保守德军密码已被破译的秘密，英国断然牺牲考文垂这个重要工业城市，不发出防空警报任由德军轰炸；美军在中途岛海战的胜利，以及击落山本五十六座机等影响战争进程的重大事件，与其成功破译日军“紫密”有直接关系。一些专家们甚至估计，盟军在密码破译上的成功至少使二战缩短了8年。
当前，战场网络已成为连接人与武器、武器与武器的技术纽带，构成了信息化军队的神经中枢。侦察预警、指挥协同、武器控制、后勤保障等作战活动均离不开网络的支持。安全可靠的战场网络是保证自身作战体系稳定，在体系对抗中谋取胜势的重要前提，而战场网络的安全又十分依赖于网络通信密码提供的“安全屏障”。
一个国家的军队一旦率先实现量子密码和量子计算的武器化，并在战争中投入使用，将与对手形成巨大的“技术差”，在保持自身网络通信绝对安全的同时，可随时破译对方网络通信密码，洞悉对手的一举一动，从而占据绝对信息优势，甚至可以直接瘫痪和控制对方网络，由此将置作战对手于极为被动的不利地位，战局可能出现“一边倒”的情况。
以超常措施推进军事应用
意大利军事家杜黑指出：“胜利只向那些能预见战争特性变化的人微笑，而不是向那些等待变化发生才去适应的人微笑。”面对量子信息技术的机遇与挑战，只有未雨绸缪，尽早规划，提前部署，才能在未来战争中占据先机和主动，避免对手利用技术突然性陷我于被动。
目前，量子密码已经从实验室演示性研究迈向实际应用。发达国家军队已把量子信息技术作为引领未来军事革命的颠覆性、战略性技术。例如，美国防高级研究计划局专门制定“量子信息科学和技术发展规划”、研发量子芯片的“微型曼哈顿”计划等。美国正加速推进量子信息技术的实际应用，美国白宫和五角大楼已安装量子通信系统并已投入使用。英、法、德、日等国军队也相继制定实施一系列发展量子信息技术的计划。
【关键词】量子计算；量子计算机；量子算法；量子信息处理
1、引言
在人类刚刚跨入21山_纪的时刻，！日_界科技的重大突破之一就是量子计算机的诞生。德国科学家已在实验室研制成功5个量子位的量子计算机，而美国LosAlamos国家实验室正在进行7个量子位的量子计算机的试验。它预示着人类的信息处理技术将会再一次发生巨大的飞跃，而研究面向量子计算机以量子计算为基础的量子信息处理技术已成为一项十分紧迫的任务。
2、子计算的物理背景
任何计算装置都是一个物理系统。量子计算机足根据物理系统的量子力学性质和规律执行计算任务的装置。量子计算足以量子计算目L为背景的计算。是在量了力。4个公设（postulate）下做出的代数抽象。Feylllilitn认为，量子足一种既不具有经典耗子性，亦不具有经典渡动性的物理客体（例如光子）。亦有人将量子解释为一种量，它反映了一些物理量（如轨道能级）的取值的离散性。其离散值之问的差值（未必为定值）定义为量子。按照量子力学原理，某些粒子存在若干离散的能量分布。称为能级。而某个物理客体（如电子）在另一个客体（姻原子棱）的离散能级之间跃迁（transition。粒子在不同能量级分布中的能级转移过程）时将会吸收或发出另一种物理客体（如光子），该物理客体所携带的能量的值恰好是发生跃迁的两个能级的差值。这使得物理“客体”和物理“量”之问产生了一个相互沟通和转化的桥梁；爱因斯坦的质能转换关系也提示了物质和能量在一定条件下是可以相互转化的因此。量子的这两种定义方式是对市统并可以相互转化的。量子的某些独特的性质为量了计算的优越性提供了基础。
3、量子计算机的特征
量子计算机，首先是能实现量子计算的机器，是以原子量子态为记忆单元、开关电路和信息储存形式，以量子动力学演化为信息传递与加工基础的量子通讯与量子计算，是指组成计算机硬件的各种元件达到原子级尺寸，其体积不到现在同类元件的1%。量子计算机是一物理系统，它能存储和处理关于量子力学变量的信息。量子计算机遵从的基本原理是量子力学原理：量子力学变量的分立特性、态迭加原理和量子相干性。信息的量子就是量子位，一位信息不是0就是1，量子力学变量的分立特性使它们可以记录信息：即能存储、写入、读出信息，信息的一个量子位是一个二能级（或二态）系统，所以一个量子位可用一自旋为1/2的粒子来表示，即粒子的自旋向上表示1，自旋向下表示0；或者用一光子的两个极化方向来表示0和1；或用一原子的基态代表0第一激发态代表1。就是说在量子计算机中，量子信息是存储在单个的自旋’、光子或原子上的。对光子来说，可以利用Kerr非线性作用来转动一光束使之线性极化，以获取写入、读出；对自旋来说，则是把电子（或核）置于磁场中，通过磁共振技术来获取量子信息的读出、写入；而写入和读出一个原子存储的信息位则是用一激光脉冲照射此原子来完成的。量子计算机使用两个量子寄存器，第一个为输入寄存器，第二个为输出寄存器。函数的演化由幺正演化算符通过量子逻辑门的操作来实现。单量子位算符实现一个量子位的翻转。两量子位算符，其中一个是控制位，它确定在什么情况下目标位才发生改变；另一个是目标位，它确定目标位如何改变；翻转或相位移动。还有多位量子逻辑门，种类很多。要说清楚量子计算，首先看经典计算。经典计算机从物理上可以被描述为对输入信号序列按一定算法进行交换的机器，其算法由计算机的内部逻辑电路来实现。经典计算机具有如下特点：
a）其输入态和输出态都是经典信号，用量子力学的语言来描述，也即是：其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。如输入二进制序列0110110，用量子记号，即10110110>。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入如下叠加Cl10110110>+C2I1001001>。
b）经典计算机内部的每一步变换都将正交态演化为正交态，而一般的量子变换没有这个性质，因此，经典计算机中的变换（或计算）只对应一类特殊集。
相应于经典计算机的以上两个限制，量子计算机分别作了推广。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述，如二能级系统（称为量子比特），量子计算机的变换（即量子计算）包括所有可能的幺正变换。因此量子计算机的特点为：
a）量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交；
b）量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后，量子计算机对输出态进行一定的测量，给出计算结果。由此可见，量子计算对经典计算作了极大的扩充，经典计算是一类特殊的量子计算。量子计算最本质的特征为量子叠加性和相干性。量子计算机对每一个叠加分量实现的变换相当于一种经典计算，所有这些经典计算同时完成，并按一定的概率振幅叠加起来，给出量子计算的输出结果。这种计算称为量子并行计算，量子并行处理大大提高了量子计算机的效率，使得其可以完成经典计算机无法完成的工作，这是量子计算机的优越性之一。
4、量子计算机的应用
量子计算机惊人的运算能使其能够应用于电子、航空、航人、人文、地质、生物、材料等几乎各个学科领域，尤其是信息领域更是迫切需要量子计算机来完成大量数据处理的工作。信息技术与量子计算必然走向结合，形成新兴的量子信息处理技术。目前，在信息技术领域有许多理论上非常有效的信息处理方法和技术，由于运算量庞大，导致实时性差，不能满足实际需要，因此制约了信息技术的发展。量子计算机自然成为继续推动计算速度提高，进而引导各个学科全面进步的有效途径之一。在目前量子计算机还未进入实际应用的情况下，深入地研究量子算法是量子信息处理领域中的主要发展方向，其研究重点有以下三个方面；
（1）深刻领悟现有量子算法的木质，从中提取能够完成特定功能的量子算法模块，用其代替经典算法中的相应部分，以便尽可能地减少现有算法的运算量；
（2）以现有的量子算法为基础，着手研究新型的应用面更广的信息处理量子算法；
（3）利用现有的计算条件，尽量模拟量子计算机的真实运算环境，用来验证和开发新的算法。
5、量子计算机的应用前景
目前经典的计算机可以进行复杂计算，解决很多难题。但依然存在一些难解问题，它们的计算需要耗费大量的时间和资源，以致在宇宙时间内无法完成。量子计算研究的一个重要方向就是致力于这类问题的量子算法研究。量子计算机首先可用于因子分解。因子分解对于经典计算机而言是难解问题，以至于它成为共钥加密算法的理论基础。按照Shor的量子算法，量子计算机能够以多项式时间完成大数质因子的分解。量子计算机还可用于数据库的搜索。1996年，Grover发现了未加整理数据库搜索的Grover迭代量子算法。使用这种算法，在量子计算机上可以实现对未加整理数据库Ⅳ的平方根量级加速搜索，而且用这种加速搜索有可能解决经典上所谓的NP问题。量子计算机另一个重要的应用是计算机视觉，计算机视觉是一种通过二维图像理解三维世界的结构和特性的人工智能。计算机视觉的一个重要领域是图像处理和模式识别。由于图像包含的数据量很大，以致不得不对图像数据进行压缩。这种压缩必然会损失一部分原始信息。
作者简介：
赛迪智库网络空间研究所认为，量子计算机的成熟和大规模应用还需要相当长的时间，但我们必须着眼未来，做好以下工作：持续跟踪和支持量子计算机研究，推动形成商业化量子计算机研究机制，积极应对专用量子计算C冲击。
量子计算机研究进展显著
量子计算机是基于量子力学的叠加原理和量子纠缠等性质来进行数据计算的计算机，在密码学、科学模拟、大数据处理等领域，具有传统计算机无法比拟的优势。
欧美科学界和企业界不断加大投入，并有了重大进展。一是研究机构与企业投入力度不断加大。微软研究院2012年成立了量子体系结构与计算研究组；谷歌公司与美国国家航空航天局（NASA）于2013 年联合成立了量子人工智能实验室。此外，欧盟2016年4月宣布，将于2018年启动总额10亿欧元的量子技术项目；澳大利亚政府2016 年4 月宣布，将在澳大利亚量子计算与通信技术中心成立量子计算实验室，进一步加大对半导体硅基量子芯片等研究的集中投入。
二是取得了一系列重大突破。在量子芯片方面，加州大学圣塔芭芭拉分校实现了9量子比特的超导量子芯片，新南威尔士大学实现了2量子比特的硅基半导体量子芯片，牛津大学实现了5量子比特的离子阱量子芯片。
在量子计算机方面，谷歌于2015年推出了声称比其它计算机快1亿倍的量子退火机D-Wave；IBM于2016年5月了5超导量子比特的量子计算机，谷歌和西班牙巴斯克大学于2016 年6 月公布了具有9超导量子比特的模拟量子计算机，马里兰大学与美国国家标准与技术研究院于2016年8月了5个量子比特的可编程量子计算机。
目前我国在量子计算领域部分研究成果已达到国际一流水平，但总体上基础较为薄弱，与欧美等国家和地区仍有一定差距。
量子计算机距离可用仍有较大距离
虽然在研究方面取得了较大进展，但量子计算机在理论层面和物理实现方面均面临诸多难题，距离可用仍有很长的路要走。
在理论层面，量子计算机需要特定的量子算法才能发挥强大性能，但并不是所有的计算都可以用量子算法加速，类似Shor算法（用于大数质因子分解）和Grover 算法（用于无序数据库搜索）等完全超越传统算法的仍较少。
在物理实现层面，科学家普遍认为，可用的量子计算机至少应具有几十个以上的量子比特、比特逻辑门的保真度达到99%，以及操作速度和退相干时间在合理范围，但目前国际最先进的水平都未达到这一要求。与此同时，量子比特非常脆弱，外界任何微弱的环境变化都可能对其造成破坏性影响，量子计算机的核心部件通常处于比太空更加寒冷的密封极低温环境中。
量子计算机的应用将产生巨大影响
一、量子计算机将影响国际政治格局。量子计算技术关系到一个国家未来的基础计算能力，拥有了这种能力才可能迅速建立起全方位的战略优势，引领量子信息时代的国际发展。
二、量子计算机将颠覆IT产业格局。一方面，作为现代计算机的颠覆者，未来量子计算机会像传统计算机一样形成庞大的技术产业链，为信息和材料等科学技术的发展开辟广阔空间，带动包括材料、信息、技术、能源在内的一大批产业实现飞跃式发展。另一方面，量子计算机技术也为IT产业各参与方提供了弯道超车的机会。
三、量子计算机将首先从专用领域取得突破。根据现有研况，量子计算机将首先在密码、人工智能等专用领域出现，并产生颠覆性影响。
【关键词】量子通信；量子信息学；量子信道；光子探测
1.引言
量子通信是量子力学和通信科学相结合的产物，可以实现经典信息论不能完成的信息处理任务。量子通信以量子力学为基础，其研究包括：量子隐形传态、量子安全直接通信等研究方向，对现有信息技术带来了重大突破，引起了学术界高度重视。近年来，有关量子计算机、量子相干性、量子通信、量子密码等理论和研究大热，其中，量子通信作为量子信息研究的内容之一，成为物理学等领域最活跃的研究热点。量子通信理论上可以实现绝对安全的通信过程，最初是利用光纤完成的，但由于光纤受地理和自身限制，无法实现远距离的量子通信，不利于全球化量子通信。1993年，6位来自不同国家的科学提出了利用量子隐形传送方案，构建了一种脱离实物的量子通信系统，以量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成了大容量信息的传输，实现原则上不可被破译的通信技术。由于存在不可避免的环境噪声，量子的纠缠态品质会随着传送距离的增加而变得越来越差。因此，量子通信不可避免地首先要解决传输距离的限制才能具有良好的应用前景。空间量子通信技术利用分发纠缠光子的方法为远程量子通信的研究提供了一种途径。
2.空间量子通信技术原理
量子通信具有“容量大、速度快、保密性好”的优点，其过程遵从量子力学原理。典型的量子通信系统包括：量子态发生器、通道和量子测量装置。具有量子效应的粒子如：光子、电子、原子等，都可以作为实现量子通信的量子信号[1]。由于光信号具有良好的传输特性，我们现在通常所说的量子通信系统均为量子光通信系统。单光子（纠缠光子对）的分发是实现空间量子通信的前提，空间量子通信技术可以通过空间技术实现全球化的量子通信，克服自由空间链路带来的距离限制，图1给出了典型量子通信实验系统组成。
使用纠缠量子信号的量子态隐形传输技术是未来量子通信网络的核心技术[2]，其原理如下：根据量子力学理论，由两个光子组成的纠缠光子对（薛定谔将多体量子状态的不可分的相互关联称为量子纠缠），无论其在宇宙中相隔多远，其状态均不可分割。单独测量其中一个光子状态，会得到完全随机的结果，根据海森堡测不准原理，一旦测量了其中一个光子的状态，即使其发生了变化，那么另一个光子也会发生同样的变化，即“塌缩”到相同的状态。利用这一特性，通信者Alice随机产生一个比特，再随机改变自己的基来制备传输量子态，并重复多次，接收者Bob通过量子信道进行接收，他测量每个光子，也随机改变自己的基，当两人的基相同时，就得到了一组互补的随机数。一旦窃听者Eve进行窃听，纠缠光子对的特性就被破坏，Alice和Bob就会发觉，因此利用这种方式的通信是绝对安全的。
3.量子通信的研究进展和趋势
人们最初对量子的研究是基于对光的研究进行的，由于量子通信可以建立无法被破译的通信系统，因此受到美国、欧盟、日本等国在内有关科研机构的大力研究和发展，我国在这方面的研究成果也受到了国际上的广泛关注。特别是在量子通信的演示验证试验方面，学术界已经由地面自由空间传输试验向空间传输试验发展[1][3]。
（1）分发协议的发展
1984年，IBM公司的Chales H.Bennet和加拿大蒙特利尔大学的Gilles Brassard提出了第一个分发协议——BB84协议[4]。在1992年，他们又提出了EPR协议，又称E91协议，将纠缠态首次与量子通信联系起来[5]。2002年，Bostrom和Felbinger提出了Ping-pong协议[6]，这是一个十分重要的协议，其信息可以被确定性的直接传输，明显提高了传输相率，受到人们的重视。目前所有实验基本上基于上述协议进行的[7]。
（2）地面自由空间量子通信实验进展
1993年，美国IBM公司基于纠缠态交换的实验方案实现了世界上第一个量子信息传输实验，传输距离32cm，传输速率10bps，从此拉开了量子通信实验研究的序幕[1]。表1给出了现在国内外较著名的地面自由空间量子通信实验及成果[2][8-10]。
其中，中国科学技术大学潘建伟教授、清华大学彭承志教授等人于2005年至2009年间一系列的研究成果表明量子隐态传输穿越大气层是可行的，纠缠光子在穿透等效于整个大气厚度的地面大气后，其纠缠特性仍可以保持，这为未来空间量子通信技术的发展奠定了基础[7]。2007年，Zeilinger领导的联合实验室在奥地利两海岛间实现了跨越144km距离的基于诱骗态和纠缠态量子通信，是目前为止自由空间量子通信实验距离的世界纪录[7]。该实验的单光子源采用弱相干脉冲[10]，链路采用双向主动望远镜跟踪系统，包括一台光学望远镜（可发送单光子同时接收信标激光信号）及一架CCD相机等部件，如图2所示。这个实验的成功被认为是实现空间量子通信的重要基石。
由于量子通信的优势和特点，许多国家都把其列入重点研究范围，纵观各国研究现状，不难发现，美国侧重研究量子理论，正在大力研究和发展量子计算机和量子通信的理论和技术，希望在十年内有所突破。欧洲则对星地量子通信等空间应用较感兴趣，善于联合各国力量推动量子通信技术发展，现已开展相关实验。日本则重点致力于提高量子通信传输速率，并致力于量子网络系统的搭建和研究。我国目前已经在自由空间量子通信上取得了一系列世界领先的科研成果，需要广大科研人员继续努力，保持我国在该领域的领先地位。
（3）量子通信在空间的实验计划
欧空局（ESA）自2002年以来资助了一系列空间量子通信研究，如QSpace项目（2002年-2003年），ACCOM项目（2004年），QIPS（2005年-2007年）。QSpace项目一来是为了验证基于量子物理学的空间通信技术的可行性，二来是为了验证空间量子通信较地面量子通信的优势，如可避免大气扰动和吸收的影响等[11]。为此该项目进行了一些列的试验，获得了空间量子通信四项主要应用方向，对空间量子通信技术优势进行了归纳总结。ACCOM项目主要包括一个空-地单向通信实验，该实验基于当时的星间光通信技术，利用一个空基发射机对多个分布式地基接收机间进行自由空间量子通信实验，首次研发出了一种可重复使用光学收发终端。该项目的实验系统是在经典光学通信系统上进行复杂设计后改建的。QIPS项目即为上面描述的Zeilinger领导的联合实验团队进行的144km量子通信实验。实验表明，144km地面水平传输实验量子信道传输损耗约为25-30dB，这一数值与低轨卫星与地面间传输损耗大致相当，由此可见，同样的技术应用于空-地系统更具发展潜力和优势。
基于上述研究成果，维也纳大学的研究团队于2004年提出了Space-QUEST计划。审核该计划的ELIPS-2项目组认为该计划具有非常巨大的优势并强烈推荐ESA进行资助并实施。Space-QUEST实验旨在首次验证如下内容[11]：
1）基于新型量子通信技术（QKD）的全球无条件安全空间信息传输技术。
2）利用空间环境优势，突破地基量子通信瓶颈，实现空间量子通信。
如图4所示，该计划拟采用国际空间站（ISS）上搭载的量子通信终端设备向地面发送纠缠态光子来进行，搭载的光学望远镜口径仅10-15cm，载荷总重小于100kg，峰值功率小于250W，收发终端间距离大于1000km，远远超过现有地基实验系统传输距离。该计划最终将于2015年实施完成。
（4）空间量子通信技术存在的主要问题
一是空间量子通信噪声干扰消除问题。由于现实通讯状况的不完美和噪声干扰，所有的量子密码协议的噪声干扰如果跟有窃听者存在所带来的噪声没有差别[1]，通信连路是无法建立起来的；二是自由空间量子信道的传输特性问题。不同地面环境对光子传播的影响，包括大气衰减和退极化效应。4.总结
如上所述，近年来量子通信由于其安全性引起了研究人员广泛地兴趣，目前在实验领域取得了一系列进展，其中量子态的隐形传输，量子网络等技术正逐步走向实用。正是因为量子拥有广袤的实用前景，各国均在量子通信技术方面加大科研投入。但是在降低单光子源成本、加大通信传输距离、增强检测概率等一些关键性问题上还需要进一步研究。本文主要阐述了空间量子通信技术的产生、基本原理、发展历程和现状，并对空间量子通信技术存在的问题和难点进行了介绍。笔者相信，随着科学技术的发展，量子通信技术实用化、商用化指日可待。
参考文献
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关键词 量子力学 量子教育学 主观性
中图分类号：O413.1 文献标识码：A
量子力学所涵盖的一些思想，在哲学的研究中体现比较广泛，也对教学理论方面起了重要的作用，可以说量子力学对哲学思想的发展有着重要的促进作用。量子力学着重利用图景等表象来认识周围的世界，强调因果关系的认识，对后期形成的教育学理论具有参考性。但是，借助量子力学所形成的“量子教育学”则有很大的不同，这一教育学对原来的量子理论认识存在较大的偏差，充分强调自然科学。
1量子力学的缘起
1900年，量子假说出现在众人的认知里，现在的量子力学仍在不断完善，为后期的科学发展提供了重要的理论基础，可以说量子力学是量子理论的中心，它促进了原子能等一些先进技术的发展，为社会的重大发明打下基础，使人们更加清晰地认识到微观世界，并利用微观运动来更好地服务社会，是人类的重要发现，也是社会的伟大进步。
2量子力学的宇宙观
在宇宙世界中，对量子理论有较多的探讨，从已经存在的氢原子中，找到了量子级别的状态。对于电子而言，比原子更为复杂，这就要求必须要满足求解该原子的特定的方程来解出，并且要求其 场刚好环绕原子核产生驻波而求得。此外，量子态与别的驻波不一样，都有自己特定的频率，并与所蕴含的能量有关，每种量子状态都有所表征的能量。这就是说，预期任何一个态的能量都是一个具体量子所确定的，并不是模棱两可的，只要是有理论依据，就可以科学地估测态的能量多少。由于质子与电子之间存在着相互吸引的力，要想移动一个电子就必须要克服引力做功。
3量子的思维方式
人类思想总是处于不断发展中，当两种思想发生交集时，就会形成一个比较完整的、令人惊叹的思想成果，正如牛顿的世界观与量子理论产生彼此弥合的交集，才会让思想发展得如此迅速，才会让社会发展如此的快。量子思维方式给人类一个重要的启示，要求以人为中心，以人为主体。随着时代的进步和经济发展，信息技术逐渐融入了人的智慧和思想，他们彼此都是看不见的，没有确定的形状，但彼此交汇起来以后，就成了一种可以量化的物质，这是由于物质性比较弱。其实，量子物理学所产生相关的科学智慧，是人类社会发展的重要因素，也是文明进步的重要保障，可以说，量子物理学是计算机重要的组成部分，所形成的计算机芯片是重要的思维体现，量子物理学不仅是科学进步的前提，更是信息发展的重要保障，量子思维更是现代社会发展的必要方式。
4“量子教育学”的唯心主义
从产生量子力学后，“量子教育学”也随之不断发展，虽然也涉及到一些教育学方面的观点，但这些观点都是被众人早就接受了。如：学习是一个整体的过程，在这个过程中各知识点是相互联系、彼此交错的，以及还谈到了关键词：服务、个性化、互补等，但是，这些所谓的观点及结论不是原汁原味的，也不是从量子力学中演变而来，而是与它的原理相悖，从本质上讲，“量子教育学”就是一种唯心主义的表现。
贝克莱比较重视经验，认为所学的知识来源于经验，但是他却犯了一个致命的错误，认为感觉是世界真正存在的东西，其他的都是看不见的。他认为，知识是一切力量之源，但感觉是我们去探索未知世界，追求至高真理的唯一手段，只有能感觉到，才能被发现。也就是说：我们的主观性决定了我们所看见的世界，这也是量子教育学诠释的观点。他认为，只要消除了事物与观念的差异，认同事物等同于所谓的观念，并且观念可以感知任何世界上存在的事物，这样才会让我们的知识更加具有生命力。
5“量子教育学”的曲解
正所周知，量子力学不可能槲ㄐ闹饕搴筒豢芍论创造理论基础，而“量子教育学”却是唯心主义的重要思想来源，这是“量子教育学”对量子力学核心思维的歪曲，或者说对量子力学没有正确的认识，造成思想上出现截然不同的主张，另外，“量子教育学”过分强调感觉和经验，导致偏向于不可知论，与量子力学的思想相悖而驰。
“量子教育学”对量子力学概念和方法认识的偏差表现有。为了进一步认识光的本质特性，提出了波粒二象性的观念。此后，玻尔提出了“气补原理”，再一次诠释了波粒二象性的本质。“测不准”原理而是在某一个方面有较大的缺陷，不是粒子在宏观世界的不适用，只是说明不能单一地应用某一个方面，只有同时应用时才能为物理现象提高全面的解释。玻尔认为，波粒二象性在整个量子力学中的地位较高，它是一种可以很好地描述一种物理现象的原理，也可以说是解释因果关系的一种原理，它可以相互促进、相互排斥，这种互斥的关系不可或缺，这种互补关系后来被广大学者所接受。
6结语
近年来，量子力学逐渐被广大研究者重视起来，探讨量子力学的基本原理以及与量子教育学的重要关系，在量子理论的发展过程中，这已经留下了较多的论争。可以肯定的是量子力学对于科学的进步贡献了一份力量，把微观世界与宏观世界联系起来，而量子教育学并不是量子力学的正确认识，就本身的发展情况来看，量子教育学认同了后现代主义，成为了唯心主义的重要依据。
参考文献
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加拿大籍华裔杰出科学家、北京宽特量子科技有限公司首席科学家、北京旷特量子科学研究所所长武华文研究员在该领域实现了创新性的突破,并且在国内已经实现了工业化生产。
这是一项堪称神奇的技术。专家指出:这种传递技术已经超出人们的学识范围,物质的信息被传递后可以在另一处与其它物质发生合成、分解、记忆效应,而物质本身并不减少。
从2003年开始至2010年武华文研究员主持了五届北京地区的量子信息研讨会,并在2007年第四届研讨会上提出了量子信息对应效应理论。他认为量子信息有五种特征,分别为放大性、缩小性、存储性、全息性和传递性。对量子信息施加能量后可以有针对性的传递,产生的量子效应可以使物质结构含量增多、减少、合成新物质和存储信息场。这个创新理论完全来源于量子信息技术的多种领域的上千次实验。
动物实验得验证
通常提高动物血清酮含量只有注射或服用酮类药物。而采用量子信息技术,接收固体粉未状素的本体信息,作为量子治疗仪的信号源,以电磁波为载体,通过电磁波的能量和所携带的固体素的本体信息,传送给小鼠。在不消耗固体酮的情况下,大幅度提高了小鼠血清血睾含量。
实验过程如下:
小鼠来源于中国医学科学院血液学研究所实验动物室,随机分成两组,每组30只。一组为实验组,另一组为对照组。排除饮食等因素的干扰,两组具有可比性。
对照组不进行任何治疗,实验组每天连续传递酮本体信息6小时共5天,从第六天开始每天每组随机取6只小鼠,摘除睛球取血,分离血清测出血清血睾酮含量(nmol/L),共取血5天结束。
所有实验数据以平均±标准差表示,采用t检验进行统计学分析。
利用武华文的专利产品――量子治疗仪采用最佳输出强度对小鼠血清酮有明显提高,应用量子治疗仪治疗5天后,实验组小鼠血清酮连续5天均高于对照组,最高可达到对照组的20倍以上,并且在治疗后第4、5天仍然高于对照组,两组差别极其显著。
以上内容发表于中国科技核心期刑《中国实验动物学报》2008年第1期。
经实验证实:量子信息效应可以使物质含量增多,即信号源物质是什么,经量子仪器传递后的波动能量使其它物质含量增多的也是什么,信号源与反应结果有对应效应。
酒业实验显奇效
新疆三台酒业有限公司有一批700余件,已库存的三台白酒(一件6瓶酒)。此酒是按照国家标准,总酯≥2.50g/L生产的。现在是2.378g/L,不能按优级酒出售,只级按一级酒出售,利润大幅度下降。当时只能按照次品存放在仓库内,国家标准如下:
白酒在原地不动,不打开包装的情况下采用脂类信息传递给白酒,总酯由2.378g/I升高到2.5102g/I,超过了优级酒的标准,为了观察总酯是否稳定,放置6个月后再检测,符合国家标准,按照优级酒价格进入市场。
为了从理论上认识酒的变化,武华文来到中国科学院物理所光物理实验室进行激光拉曼光谱测量,分析报告中指出:“对原酒和应用量子技术处理后酒的拉曼散射光谱分析对照;发现经过量子技术处理后的酒,它的拉曼光谱与原酒的拉曼光谱有明显的变化,说明量子技术对酒类的处理是有作用的。”
上述实验不仅客观上论证了量子信息对应效应的存在,也为酒业的工艺修正提供了一条新路子。
消除建筑材料、服装材料甲
甲是装修的主要污染源,2007年武华文研制出能消除甲的量子仪器。它可以消除刨花板、密度板、木板、室内游离甲。它的最大特点是:(1)量子仪器传递的量子信息波动能量可以穿透家具等实体物质,从源头分解甲污染;(2)绝对不会造成因为喷涤多种溶液而产生的二次污染;(3)治理施工方便、快捷、基本上无需挪动家具;(4)治理空间大;(5)治理费用低于其它技术;(6)适用范围广,如家具、玩具、服装、皮革材料等。
消除甲种类表如下:
这证实量子信息效应可以使物质含量减少,即有分解物质结构的作用。既信号源是什么物质,有什么功能,传递后也具有它的功能特性。
量子功能水的推出
2010年5月,旷特牌矿泉水、旷特牌山药糖脂康片正式成为商品,这两种都是食品,但是把山药糖脂康溶解在旷特矿泉水中成为量子顺势产品(中国第一个顺势疗法产品),有降低血溏、调整便秘等作用。由于是全新科技,很多人还不能理解接受这种新理念。
《科学通报杂志》2015年第Z2期
大量的天文观测证据表明宇宙正处于加速膨胀时期.为解释这一现象,在广义相对论框架下,通常需要引入一种称为暗能量的未知的能量成分.最简单的暗能量模型是具有常数状态方程(w1)的真空能.这一模型能满足大多数的天文观测检验,但是面临着宇宙学常数问题和年龄问题.因此,人们很自然地去考虑更为复杂一些的情形.最流行的做法是采用Ricci标量的不同函数形式去替代爱因斯坦-希尔伯特拉格朗日量,即著名的f(R)理论.这一理论受到了非常广泛的研究.然而,f(R)理论的四阶方程使得它很难进行解析分析.与f(R)理论相类似,人们提出一种基于修改teleparallel引力的方案,即f(T)理论,来解释宇宙近期加速膨胀现象.最近,国外学者的研究表明,可以从海森伯非微扰量子化方法出发,得到修改引力理论.
根据这一方法,用场的算符代替场方程中出现的相应的经典场。然后,考察度规的量子涨落对宇宙演化的影响.显然,如果1,修改的拉格朗日密度近似为希尔伯特-爱因斯坦拉格朗日密度,也就是说这里考虑的修改引力近似为广义相对论.为了充分考虑度规的量子涨落对宇宙演化的影响,或者认真对待从海森伯非微扰量子化方法得到修改引力的方案,本文将考虑的所有可能取值.
1修改引力的场方程
对于拉格朗日密度(6),唯象考虑一种最简单的文献[10]中提出的情况。一般而言,应该是时空坐标的函数.对于这一比较复杂的情形,需要另起一文进行详细的讨论。文献[15~18]对能量-动量张量的不守恒情形进行了详细的讨论.如果1,量子涨落甚至可以抵消引力作用.但是,如果很小,度规的量子涨落的影响也就很微弱,拉格朗日密度(6)近似为希尔伯特-爱因斯坦拉格朗日密度.为了充分考察度规的量子涨落的影响,本文将考虑参数所有可能取值,并将在下一章进行详细的讨论.
2宇宙学上的应用
把修改引力的场方程(13)应用到均匀各向同性的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker(FLRW)宇宙在广义相对论中,所有这些不同形式导致相同的场方程和能量-动量张量.2种拉格朗日密度,mLp和mL,得到广泛地讨论和应用.文献[16]详细讨论了物质的拉格朗日密度mL作为物质能量密度的任意函数的情形.在本文研究中,物质的拉格朗日密度在场方程中出现,所有相关结果都很大程度上依赖于mL的选择.一般而言,物质的拉格朗日密度没有一个唯一确定的选择,而且仍是一个值得研究的问题.按照文献[14]的做法。有了这些基本方程,现在可以来考察度规的量子涨落对早期宇宙、暴胀、辐射主导、尘埃主导和暗能量主导时期的影响.首先考察量子涨落对很早时期的宇宙的影响.从方程(21)和(22)很容易看出,发现可以满足条件H0和H0,也就是说可以实现反弹宇宙,从而避免大爆炸奇点.如果只有正常物质,如辐射,这反弹宇宙不可能在广义相对论中实现.
3讨论和结论
本文考虑了一种基于海森伯度规非微扰量子化方法的修改引力.得到了修改引力的场方程并应用到FLRW时空.考察了度规的量子涨落对早期宇宙、暴胀、辐射主导、尘埃主导和暗能量主导时期宇宙演化的影响.发现,由于度规的量子涨落,在一定条件下可以实现反弹宇宙.讨论了量子涨落对暴胀参数(如慢滚参数、光谱指数和原初曲率扰动谱)的影响.如果量子涨落比较大,在辐射主导或尘埃主导的时期,也可以实现宇宙加速膨胀.但事实上,的值理论上应该比较小,也就是说度规的量子涨落对辐射和物质主导时期的宇宙演化影响比较微弱.在暗能量主导的时期,比较小的度规的量子涨落也可能导致宇宙膨胀减速的情形.
作者：杨荣佳 单位：河北大学物理科学与技术学院 中国科学院理论物理研究所
关键词： 量子力学 教学方法改革 创新思维
量子力学是研究微观粒子运动规律的科学，自诞生以来它就成功地说明了原子及分子的结构、固体的性质、辐射的吸收与发射、超导等物理现象。作为物理学专业的专业理论课，量子力学在物理学专业中具有极其重要的地位。现代物理学的各个分支，如高能物理、固体物理、核物理、天体物理和激光物理等都是以量子力学为基础，并且已经渗透到化学和生物学等其他学科。同时量子理论还具有巨大的实用价值，半导体器件和材料、激光技术、原子能技术和超导材料等都是以量子力学原理为基础的。
通过对量子力学的学习，学生可以掌握现代科学技术最重要的基础理论，还可以提高科学素质和思想素质，但是量子力学中的概念和解决问题的方法与经典物理有着本质的不同。学生普遍反映量子力学抽象、枯燥、难理解、抓不住重点，学习起来非常困难。针对以上问题，我对教学进行了思考和探讨，采用了一些切实可行的措施，提高了学生的学习兴趣，使学生更好地掌握了量子力学知识，同时培养了学生的创新思维。
一、教学过程中存在的问题
在量子力学的教学过程中，我发现以下几个问题。
1.量子力学是一门十分抽象的课程，其中许多概念、原理都不好理解，并且量子力学从概念到解决问题的方法跟经典物理有着根本性的区别，但是很多学生习惯性地用经典的思想去理解量子力学，这样就不自觉地增加了难度。比如“波粒二象性”，经典物理认为波动性和粒子性是互不相关的、相互独立的，而量子力学认为波动性和粒子性是微观粒子同时具备的两种属性。
2.学习量子力学，数学知识是必不可少的。量子力学中有着繁杂的数学知识，例如，数学分析中的微积分，代数学中的矩阵论，数学物理方程的微分方程，复变函数，等等。在教学过程中发现，不少学生对已学过的数学知识掌握得不是很牢固，在推导公式的过程中忘记了公式所描述的物理内涵，影响了对量子力学知识的理解。
3.由于量子力学的课时紧张，教学过程中采用了传统的教学模式，由教师到学生的“单向传授”的教学形式。学生失去了主体地位，只能被动地接受知识，学习的兴趣和积极性不高，导致教学效率降低。
二、量子力学的教学方法改革
1.采用多种教学手段相结合的教学模式。由于量子力学的内容抽象难懂，又是建立在一系列基本假定的基础之上，不少学生很难接受，甚至认为这门课程没有用处。在量子力学的教学过程中，由单一的教师讲授过渡到板书、录像、课件、演示实验等各种手段相结合的教学模式，将图、文、声、像等信息有机地组合在一起，形象、直观、生动，容易激发学生的学习兴趣。同时，通过网络技术，学生可以享受到本校的教学资源，还可以突破空间的限制，享受到全国高水平的教学资源，从而丰富学生的资料库，也为各学校的师生讨论交流提供一个很好的平台。
随着科学技术的迅速发展，知识更新非常快。在教学中，教师应及时将与量子力学相关的科技前沿和高新技术引入教学中，介绍与量子力学密切相关的课题，阐明科学技术中所蕴含的量子力学原理。如我们在讲解一维无限深势阱时，将其与半导体量子阱和超晶格这一科学前沿相联系；在讲解隧道效应时，将其与扫描隧道显微镜相联系，进而介绍扫描探针操纵单个原子的实验。同时在教学中，我们理论联系实际，多介绍量子力学知识与材料科学、生命科学、环境科学等其他学科之间的密切联系，重点介绍在材料科学中的广泛应用，包括新材料设计、开发新材料、材料成分和结构分析技术等。通过这种方式，学生对这一部分的知识有了直观的认识，从而不再感到量子力学的学习枯燥无味，同时也提高了接受新知识、学习新知识的意识和能力。
2.结合数学知识，把物理情境的建立作为教学的重点。量子力学可以说无处不数学，这门学科对高级数学语言的成功运用，正是它高深与完美的体现。数学虽然加深了物理问题的难度，却维护了理论的严谨性和科学性。当然这不是要求老师从头到尾、长篇冗重地推演计算，合理地修剪枝杈既能让学生抓住重点，又免使学生感到量子力学只是数学公式的推导。对于学习量子力学的同学，可以着重于对物理概念的剖析和物理图像的描绘，绕过数学分析难点，通过简化模型、对称性考虑、极限情形和特例、量纲分析、数量级估计、概念延拓对比等得出结论。定量分析尽量只用简单的高数和微积分、常见的常微分方程，对复杂的数学推导可以不做讲解，只对少数优秀生或感兴趣的同学个别辅导。例如，在求解本征方程时，只介绍动量、定轴转子能量本征值的求解；对无限深势阱情况，薛定谔方程可类比普通物理中的简谐振动方程；对氢原子和谐振子的能量本征值问题，只重点介绍思路、方法和结论，不作详细推导。
3.充分应用类比法，讲述量子力学。经典力学是量子力学的极限情况，在教授过程中，应尽可能找到“经典”对应，应用类比方法讲述量子力学中抽象的概念和物理图像，有助于正确理解量子力学的物理图像。用光的单缝、双缝衍射、干涉说明光的波动性，用光电效应、康普顿散射说明光的粒子性，运用这种方法有利于学生掌握光的波粒二象性。在将量子力学与经典力学类比的同时，还要清楚量子力学与经典力学在观念、概念和方法上的区别。例如，经典力学用位矢、速度描述物体的状态，而量子力学用波函数描述系统状态；经典力学用牛顿第二定律描述状态变化，量子力学用薛定谔方程描述状态的变化。另外对于量子力学中的波粒二象性、态迭加原理、统计原理等都要与经典力学中的相关概念区分开来，类比说明，阐明清楚其真正内涵。
4.改变传统教学模式，采用以学生为主体的教学模式。量子力学的现代教学多以“教师讲授”为主，同时配合多媒体课件辅助教学，教学模式较传统教学有所变化，多媒体课件教学虽然能够在一定程度上激发学生的学习兴趣，但仍然是“填鸭式”的教学法，没能真正地改变传统教学的弊端。因此在教学过程中，要避免课堂成为教师的一言堂，鼓励学生提问，激发学生的逆向思维和非规范性思维等，通过创设问题情境使师生互动起来，提高学生学习量子力学的积极性，加深学生对这门课程的理解。还要组织学生开展相关课题讨论，引导学生自主能动地思考，激发学生的学习兴趣。
三、结语
“量子力学”是物理类专业基础课程中教学的难点和重点，建立新的教学模式，有利于学生学习、理解和掌握这门课程。
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[关键词]量子计算 量子通信 通信效率 安全通信
中图分类号：TN918 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0128-01
引言
随着科学技术的飞速发展，量子信息学逐渐得到人们的关注与重视，在近代物理学、计算机科学等领域都有所涉及。通过量子力学的基础，不断的发展与延伸。量子信息学，是量子力学与信息科学相结合的产物，是以量子力学的态叠加原理为基础，研究信息处理的一门新兴前沿科学。包括量子密码术、量子通信、量子计算机等几个方面。我们在这里，着重的了解一些量子通信。
一、 量子通信协议概念
1，量子通信协议定义
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。其中隐形传送是指脱离实物的一种“完全”的信息传送。可以想象：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。实际上是一种对于通信地保密性的传输。是一种在理论上可以保证通信绝对安全的一种通信方式。由于量子力学中的不确定性原理，是不允许精确地提取原物的全部信息，因此长期以来，隐形传送不过是一种幻想而已。
2，量子通信与光通信的区别
量子通信与光通信的区别，在于在通信中用的光的强度是不同的。光通信一般采用是强光，包括无线电、微波、光缆、电缆等具体形式。通过偏振或相位等的调制方式来实现。量子通信讨论的是光子级别的很弱的光，通过对光子态的调制，但是主要利用了光子的特性，量子态不可克隆原理和海森堡不确定性关系。这也是区别于光通信的重点。
二、量子通信基本方式
量子通信在量子力学原理的基础上，通过量子态编码和携带信息进行加工处理，将信息进行传递。只要包括：量子隐形传态、量子密钥分发等，下面主要介绍这两个组成部分：
1，量子隐形传态
量子隐形传态，又称量子遥传、量子隐形传输。经由经典通道和EPR 通道传送未知量子态。利用分散量子缠结与一些物理讯息的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术。它传输是量子态携带的量子信息。想要实现量子隐形传态，要求接收方和发送方拥有一对共享的EPR对，即BELL态（贝尔态）。发送方对他的一半EPR对与发送的信息所在的粒子进行结合，而接收方所有的另一半EPR对将在瞬间坍缩为另一状态。根据这条信息，接收方对自己所拥有的另一半EPR对做相应幺正变换即可恢复原本信息。到乙地，根据这些信息，在乙地构造出原量子态的全貌。量子隐形传态大致可以这样描述：准备一对纠缠光子对，一个光子发送给有原始量子态（即第三个光子）的甲方，另一个光子发送给要复制第三光子的量子态的乙方。甲方让收到的一个光子与第三光子相互干涉（“再纠缠”），再随机选取偏振片的方向测量干涉的结果，将测量方向与结果通过普通信道告诉乙方；乙方据此选择相应的测量方向测量他收到的光子，就能使该光子处于第三光子的量子态。
量子隐形传态作为量子通信中最简单的一种，是实现全球量子通信网络的可行性的前提研究。它的存在与应用，可以完全的保证用户的信息安全，通信保密，同时如果出现有人窃听的现象，将会及时的进行信息的改变，保证内容的“独一无二”。
2，量子密钥分发
量子密钥分发以量子物理与信息学为基础，是量子密码研究方向中不可缺少的重要部分。被认为是安全性最高的加密方式，实现绝对安全的密码体制。当然这只是理论上的内容，在现实生活中还是有一定的差距。只是理论上具有无条件的安全性。1969年提出用量子力学的理论知识进行加密信息处理。到了1984年，第一次提出量子密钥分发协议，即BB84协议。随后又提出B92协议。2007年，中国科学技术大学院士潘建伟小组在国际上首次实现百公里量级的诱骗态量子密钥分发，解决了非理想单光子源带来的安全漏洞。后又与美国斯坦福大学联合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――基于周期极化铌酸锂波导的上转换探测器。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。保证了非理想光源系统的安全性。生成量子密钥大致为：准备一批纠缠光子对，一个光子发送给发信方，另一个光子发送给收信方。测量光子极化方向的偏振片的方位约定好两种。两人每次测量一个光子时选择的方向都是随机的，但要记录下每次选择的方向，当然也要记录下每次测量的结果，有光子通过偏振片就记1，无光子通过则记0。通过普通信道两人交换测量方向的记录，那些测量方向不一致的测量结果的记录都舍去不要，剩下的那些测量方向相同所对应的测量结果，两人应一致，这一致的记录就可作为两人共同的密钥。
总结
经典通信较光量子通信相比，量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性。具有保密性强、大容量、远距离传输等特点。量子通信不仅在军事、国防等领域具有重要的作用，而且会极大地促进国民经济的发展。逐渐走进人们的日常生活。为了让量子通信从理论走到现实，从上世纪90年代开始，国内外科学家做了大量的研究工作。自1993年美国IBM的研究人员提出量子通信理论以来，美国国家科学基金会和国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究，欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究，研究项目多达12个，日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。我国从上世纪80年代开始从事量子光学领域的研究，近几年来，中国科学技术大学的量子研究小组在量子通信方面取得了突出的成绩。
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摘要：本文以目前中药信息素材的现状为出发点，分析和研究了国内外现有中药信息及相关信息数据库系统，探讨了如何对中药信息素材进行“量子化”处理，以及对中药量子信息素材数据库系统进行系统设计与实现。关键词：中药量子信息素材；数据库系统；系统设计；页面实现doi： 10.3969/j.issn.2095-5707.2014.02.002The Design and Implementation of Traditional Chinese Medicine Quantum Information Material Database SystemXiao Fenfen， Zhang Xinyou*， Luo Shanshui， Li Weiwei（Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine， Nanchang Jiangxi 330004， China）Abstract： Based on the current situation of Traditional Chinese Medicine （TCM） information materials， this article analyzed and researched the existing domestic and foreign Chinese medicine information and related information database system， discussed the Quantization of TCM information materials， designed and implemented TCM quantum information materials database system.Key words： TCM quantum information materials； database system； system design； page implementation 中医药学是我国宝贵的文化遗产，随着中医药在长期实践中的应用以及中药现代进程的不断推进，中药信息素材呈指数递增趋势。由于中药本身的复杂性和临床应用的广泛性，以及在中药现代化的进程中对中药信息的不断挖掘，发现其潜在的中药信息素材具有多学科的相互交融，这些现象均造成了中药信息素材存在着分散性和模糊不确定性，本研究是将这些海量的数据通过分析、整理、量子化处理、补充和完善，使原来内涵比较庞杂的中药信息解析成若干个具有独立概念的“量子”，并将这些所谓的“量子”中药信息存入特定的数据库系统，将先进的智能技术、计算机技术、网络技术与浩如烟海的中药信息有机地结合起来，按照科学研究、教学和决策等的需要，建成一套具有大量中药信息支持的中药量子信息计算机管理系统，这将对促进中医药信息资源的开发、利用基金项目：江西省卫生厅中医药科研计划项目（2010A008）；江西省研究生创新专项资金项目（YC2012-S105）；江西中医学院研究生教育创新计划立项项目（JZYC11B05）第一作者：肖芬芬，硕士研究生，研究方向：中药信息资源管理。E-mail： *通讯作者：章新友，教授，研究方向：计算机应用与中药信息资源管理。E-mail： xinyouzhang@ 和共享，加快中医药信息化的建设，实现中医药现代化等具有十分重要的现实意义。1 国内外中药数据库的现状分析中药数据库是现代信息技术在医药领域中的应用，在当前的信息化建设中，将中药信息进行科学系统的管理，使用户能更高效地掌握或者搜索自己所需要的知识。也就是说管理信息系统（Management Information Systems，MIS）正深入到医药行业中，它为信息化的建设提供了有力的理论和技术支持。至20世纪末以来，国内外相继建立了大量的中药信息数据库以及天然产物的数据库。在国内建立的中药数据库有中国中医科学院中医药信息研究所的中国中药数据库、中国中药化学成分数据库、民族医药（包括藏药、蒙药、维吾尔药、苗药、傣药、瑶药）数据库等，中国中医科学院中药研究所的中草药数据库、中医药成果数据库、全国中药材资源普查资料数据库等[1-2]。还有近期的维吾尔医常用药材及新疆特有植物化合物样品数据库，它收集和整理了众多维医药现代和古秘方文献，以数字化形式系统地记载了常用维药药材的特征、不同部位的提取物制备方法。在国外，有美国化学文摘数据库、美国伊利诺伊大学的植物药化学库、韩国汉城大学的天然药物数据库等[3]。以上数据库均可在网络上检索使用。还有很多都是自建自用的，其联合建库的少，专题数据库比较多，缺乏一定的统一性、规范性、兼容性[4-6]。本课题将以2010年版《中华人民共和国药典》（以下简称《中国药典》）为蓝本，以国内外权威著作为数据源，利用计算机技术将原始数据进行“量子化”分析处理，提高信息获取效率，有助于从中挖掘出有用信息和未曾被人发现的隐含信息。通过对现有数据库进行整理，对中药信息素材数据库进行系统设计。2 中药信息素材的“量子化”处理方法数据库是知识发现的基础工程，要获得高信息含量、有用的知识，必须要更好地处理数据，理想情况是原始数据为不含噪音的数据。建立良好的中药量子信息素材数据库系统，实现数字化、智能化的科学管理，要求我们首先将中药信息素材进行“量子化”处理。中药信息素材“量子化”是指通过合理地分析、整理，将中药信息素材原始数据细化成由若干汉字或者数字组成的不可再行细分的、并且具有相对独立内涵及排他作用的最小信息单位[7-10]。中药的“五味”经“量子化”后被解析为甘、辛、咸、淡、涩、苦、微苦、酸、微酸9个“量子”。在中药炮制中，根据不同中药饮片所采用的炮制方法，进行分类与分析，分为清炒、麸炒、米炒、土炒、砂炒、蛤粉炒、滑石粉炒、炒炭、酒炙、醋炙、盐炙、姜炙、蜜炙、油炙、煅炭、明煅、淬煅、蒸、煮、炖、煨21个“量子”。通过将原始数据进行“量子化”处理，不仅使中药信息素材具有独立性、排他性，更是为中药数据的挖掘奠定良好的基础。这些不可再分的数据经处理后，可转换成一组可供计算机识别、计算的代码即“数字”后，计算机即可对这些“量子”进行“数字化”处理[7]。3 系统整体设计和开发工具的选择在系统设计中，我们选用了比较先进的系统开发工具，来适应对系统需求关系的梳理、细化与分割，达到条理清晰、易于编程、便于检测、方便扩充功能等要求。本系统是在微软Windows 8操作系统下，采用Microsoft SQL Sever 2012并应用Dephi和Visual Basic（VB）进行开发的。Microsoft Visual Studio 2012是目前比较流行、全面高效的专业开发系统，针对不同的开发人员，它提供了不同的版本，旨在帮助软件开发人员更好地应对一些比较复杂的挑战，并且创建新的解决方案，可以减少在关键任务环境中的平静修复时间（MTTR），增加团队生产力。Visual Studio的目的是改进开发流程，帮助人们更轻松地实现突破、获得更令人满意的结果，它能够提高工作效率，从单一集成开发环境（Integrated Develop- ment Environment，简称IDE）中的高效代码编辑器、IntelliSense、向导和多种编码语言，到Microsoft®； Visual Studio®； Team System中的高端应用程序生命周期管理 （Application Lifecycle Management，简称ALM）产品。
数据库则采用SQL Server 2012，可帮助处理每年大量数据的增长，相对于其它版本，它具备可伸缩性、更加可靠以及前所未有的高性能，可提供一个非常便于使用的数据库平台，并且能使应用的部署和维护、数据的管理和备份得到简化，这样管理数据及用户访问更加容易。4 系统设计与实现4.1 系统网络架构设计本系统采用了分布式多层结构。第一层是客户层，客户通过使用Graphical User Interface（GUI）可以与应用程序进行交互；第二层是中间层，通常由一个或多个应用服务器组成，应用服务器处理客户的请求，然后将结果返回客户层；第三层为数据层，是维护、更新、驻留业务数据的地方，在处理业务数据时，可以通过中间层访问数据层。通过采用多层结构，将数据库操作和事务管理转移到中间层中处理，可以避免在WEB应用程序中进行直接操作和事务管理。 系统结构如图1所示。本系统运行在Windows平台环境中，选用Component Object Model/Microsoft Distributed Component Object Model（COM/DCOM）为实现系统的标准。采用Microsoft的COM/DCOM标准设计系统时，我们不需要考虑兼容性问题，而且系统会很稳定。把多数据库系统与COM/DCOM结合起来，将分布式组件对象技术引入多数据库系统中，一定程度上提高系统的可管理性、可维护性、可伸缩性和可集成性等，使中药量子信息素材数据库系统的开发、使用和维护都变得简单。4.2 系统模块组成与功能4.2.1 系统总功能的设计 中药量子信息素材数据库系统主要由八个模块组成，包括中药基本信息模块、中药鉴定模块、中药炮制模块、配伍应用模块、中药现代研究模块、中医药文献模块、中药市场模块、留言本模块，如图2所示。图2 中药量子信息素材数据库系统总体功能模块图4.2.2 系统模块详细功能 8个系统模块功能各异。①中药基本信息模块。本模块提供中药的基本信息，包括中药的名称、拉丁名称、别名、药性、药效、主治功能等信息；与中药治病本源有关的信息素材，如药理、临床、专家论述等信息。以《中国药典》为蓝本，中医药典籍为依据，对由多个汉字组合而成的大文本复杂数据或图片进行量子化处理，有利于将纷繁复杂的中药信息处理成简洁、有效的信息单位，在一定程度上解决了信息量大、数据复杂不易处理的困境，提高了中药数据库的智能化水平。②中药鉴定模块。本模块主要包括了中药的来源鉴定、性状鉴定、显微鉴定、理化鉴定以及其他方法。来源鉴定包含中药材原植物的图片、中药材植物形态、核对标本、核对文献；性状鉴定包含药材的性状、大小、颜色、表面特征、气味等；显微鉴定包括组织结构、细胞内含物、细胞壁性质等；理化鉴定包括一般常数的测定、一般的理化鉴别等信息素材。用户可以通过该模块辨别中药材的真伪。③中药炮制模块。该模块主要包含了中药炮制方法、炮制目的、炮制对中药化学成分的影响，以及炮制品的质量要求和药材的贮藏条件等信息。可以收录或提供药名、炮制品名、炮制历史、炮制方法、炮制意义、饮片性状、储藏方法、炮制研究等各个方面的数据。若暂无某项目的古今资料，待有新的发现后可随时增补。④配伍应用模块。用户在此模块可以查找到中成药、组方、处方来源、功能禁忌等。⑤中药现代研究模块。本模块包括生物技术、现代药理与毒性研究、引种栽培、中药化学成分分析及其图谱等。⑥中医药文献模块。本模块包括中文文献、外文文献两部分，用户可以通过此模块查询到有关中药的典籍及文献。⑦中药市场模块。本模块包括中药材市场、中成药市场、中医药法规三个部分，用户可以检索到中药、中成药的价格变化、生产地点和厂家、管理等信息。⑧留言本模块。本模块主要用于用户留言，提供用户与管理员之间的交流通道。进入此模块，必须进行注册。本数据库系统具有维护更新功能，系统管理人员可以随时对数据进行添加、更新、删除工作，以确保中药量子信息素材数据的准确性、完整性、新颖性。4.3 系统页面的设计与实现4.3.1 系统首页的设计与实现 在中药量子信息素材数据库系统首页及子系统界面颜色的设计中，为体现出我国中药的韵味，本系统主要采用了淡绿色、白色的搭配，图片上采用了银杏叶、人参花等中药原植物等素材，充分体现了本系统的主题是中药。系统前台页面的首页也就是一级页面，是每一个用户均可浏览查看的界面，主要包括：简单搜索栏、网站介绍、登录口、友情链接栏，通过首页上方的导航可分别进入中药基本信息、中药鉴定、中药炮制和中药现代研究等页面。系统前台总页面如图3所示。 图3 中药量子信息素材数据库系统前台主页面 4.3.2 系统后台页面的设计与实现 针对中药量子信息素材数据库系统功能模块的设计，为了能够更好地实现系统管理，经过权限设定分为系统管理员和普通会员，普通会员经登录后可以实现查看信息及留言等功能。后台页面功能主要是针对系统管理员，系统管理员可以对普通会员、通知通告、中药信息数据库等进行新增、修改、删除等系列管理。系统后台功能逻辑如图4所示。图4 中药量子信息素材数据库系统后台功能逻辑图通过分析、整理中药量子信息素材数据库系统的整体功能，我们实现了系统后台管理，系统后台页面如图5所示。 图5 中药量子信息素材数据库系统后台管理页面5 总结中药信息素材的量子化处理，大大提高了计算机的处理效率，为中药的信息化、数字化做准备，加速了“数字化”进程，为知识发现奠定了基础。随着计算机技术的进步，中药数据库系统也在不断更新完善，并在科研中发挥重要的作用。本课题旨在建立与完善中药素材基本量子数据库系统，但是应该看到，这类数据库的建设水平也有待提高，中药数据库的设计思想也值得深入探讨。同时，伴随着中药信息素材数量的不断增长，将量子化技术应用于中药信息素材的分析、加工和整理，虽然可以使一些复杂的中药数据简洁化、精确化和规范化，但同时也带来了中药信息素材损失率增加的情况。将中药量子化技术与中药全文检索技术相结合，可在一定程度上解决该问题。我们相信，随着科学技术的不断进步和研究方法的日益创新，中药的现代化和国际化进程将逐步加快。最诚挚地感谢江西中医药大学研究生院柯瑜及其他老师们，在申报、开展创新课题及撰写论文期间，给予我耐心的指导和真诚的帮助；并定期组织座谈会及交流会，保证了更好地完成课题、论文。参考文献[1]万仁甫，徐伟亚.中药数据库的现状及发展趋势探讨[J].中国药房，2006，17（10）：794-796.[2]彭勇，党毅，梁少伟，等.国内医药信息数据库简介[J].中国中医药信息杂志，1999，6（1）：73-75.[3]陈峰，崔蒙.中药信息系统建立初探[J].中草药，2000， 31（11）：81-83.[4]吴锦屏，简云江.中国自建医药数据库现状分析及对策探讨[J].卫生软科学，2001，15（6）：52-56. [5]方晓阳，朱江，梅军，等.中药信息系统的设计与实现[J].中草药，2001，32（9）：860-861.[6]顾东蕾.浅议网络环境下的中医药学古籍文献资源共
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