时间：2023-09-18 17:34:29
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篇计算机量子技术，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。
量子计算机（Qantum computer），遵循量子力学的规律，进行高速的数学和逻辑运算，是存储和处理量子信息的装置。如果装置处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法，那这个装置就是我们下面要谈的量子计算机。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，研究可逆计算机的目的就是为了解决计算机中的能耗问题。
只闻其名，量子计算机，大概就能猜到它是实现量子计算的机器。要说清楚量子计算，首先要先看经典计算。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变换的机器，其算法是由计算机的内部逻辑电路来实现的。1920年，奥地利人薛定谔、爱因斯坦、德国人海森伯格和狄拉克共同创建了一个前所未有的新学科——量子力学。量子力学的诞生为人类未来的第四次工业革命打下了基础，在此基础上发现了一项新技术，那就是量子计算机。量子计算机的技术概念最早由理查得·费曼提出的，后来经过若干年的研究，这项技术已初见成效了。
2013年5月23日，Google与NASA（美国宇航局）合作建立了一个实验室，其目的就是研究量子计算机。Google与高校空间研究协会（与NASA有密切合作的非盈利组织）购买了量子计算机，开始进行量子计算的研究工作。
量子计算与传统计算的区别
传统计算机利用几百万个电子晶体管进行数字运算，将0和1作为基本元素。量子计算则完全不同，它更有弹性，不再使用二进位代码，取而代之的是量子位元，又叫量子比特，它可以同时代表0和1。
传统计算机在0和1的二进制系统上运行，但量子计算机要更为强大，它可以在量子比特上运算，可以计算0和1之间的数值。假想一个放置在磁场中的原子，像陀螺一样旋转，它的旋转轴可以不是向上指就是向下指。按常识理解原子的旋转可能向上，可能向下，但不可能既向上又向下。但在量子世界里，原子被描述为两种状态的总和，它一个向上转的原子和一个向下转的原子的总和，即每一种物体都可以被使用所有不可思议状态的总和来描述。
换一种表述，传统计算机只能使用“开”和“关”两种状态来控制电流，而量子计算机具有“开”和“关”同时存在的第三种状态，这是量子世界不同于粒子世界的特性。使用量子计算机能并行处理更多的信息，计算速度远超传统计算机。要进行量子计算并不容易，但在某些传统计算机容易失败的领域，它却可以充分发挥优势。
量子计算机依赖的是量子机制来提高其计算速度，量子机制决定了所有物质和能量的行为表现，即使只利用量子机制的简单特性，构造出的计算机表现就远远超出任何一台超级电子计算机。加拿大公司D-Wave表示，它的“Orion”只是传统计算机的补充和增强，并不是要取代谁。换句话说，量子计算机还没有发展到可以“独领”的地步。
用一个简单的例子来描述量子计算机和传统计算机的差别：在一个虚拟界面上存在山冈和低谷，目标是找到最低点。传统计算机是从一个点开始寻找，不断搜索，有系统地搜索：是这里吗？这里呢？查找的过程很慢，除非有无限的时间和无穷的耐心，否则就只能选择“足够好”。现在的答案固然不错，但新的、更低的点也许在几次计算后才出现。相比量子计算机的效率就要高得多了，因为它可以同时用多个标准来评估，从而大大改进计算的效率。
量子计算机无法替代传统计算机
IBM和微软等许多公司都在研究量子计算技术。D-Wave是唯一销售量子计算机硬件的厂商，公司表示，在少数复杂问题上，量子计算机的速度要比传统计算机快5万倍。但需要注意的是，“高速”是有前提的，因此所谓的高速是受条件限制的。如果你只想发个邮箱、听首音乐，量子计算机不会让你觉得有什么太大的区别，但要完成复杂任务就不同了。Google Research工程主管表示，希望量子计算机可以让研究人员更有效率地工作，更准确地为一切研究建模，包括语音识别、网络搜索、蛋白质折叠等。
因此，量子计算机不会很快淘汰传统计算机，它有自己的限制，而且它很难建造，价格很高。到目前，量子计算机大多是基于理论的，量子人工实验室设立的目的之一就是推动理论的发展。它的目标是将理论用于实践，解决现实问题，为真正的量子设备编写代码。
Google为什么对量子计算机感兴趣
Google对新技术一直很痴迷，社交网、可穿戴设备、自驾汽车，现在又是量子计算机。这些项目的相似之处，就是它们都可以强化公司的数据中心基础设施。
Google希望利用量子计算更好地理解人类的语音提问，这项技术不只可以用在搜索引擎上，还可以用在移动应用上，如Google Now和Google Maps。
Google称：“我们已经开发一些量子机器学习算法。当中一些可以提高识别能力，比如在移动设备电源不足时识别。一些可以处理高度污染的训练数据，在现实世界中，许多时候数据被贴错标签。我们还可以从中学习到一些经验，比如，纯粹使用量子计算不会得到最好的结果，将量子计算与传统计算结合会更好。”
在谷歌的量子人工智能实验室当中，量子计算机会先进行机器学习，这是电脑学习的信息模式，可以提高它们的输出“吞吐量”。然后，量子计算机要负责进行个性化的互联网搜索和以GPS数据预测交通的拥堵情况。另外，还要进行面部或语音的识别、生物行为，或者是庞大且复杂的系统管理工作。
Google官方博客表示，如果世界需要建立有效的环境政策，就需要建立更好的模型来描述全球的天气和气候，否则就不会有令人信服的证据。
谷歌已经为量子计算机修改了机器学习算法，这种算法原本由D-Wave系统公司设计。D-Wave向洛克希德·马丁公司出售了首台商用量子计算机，洛克希德公司官员表示，计算机会被用于测试和测量工作，如喷气飞机的设计或卫星系统的可靠性。
量子计算机的广阔前景
近年来，由于社会对高速、保密、大容量的通讯和计算的需求，促进了量子信息、量子计算理论和实验的迅速发展。
2007年2月，加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机。
2009年11月，世界首台量子计算机正式在美国诞生，这一量子计算机由美国国家标准技术研究院研制，可处理两个量子比特的数据。较传统计算机中的0和1比特，量子比特能存储更多的信息，其性能大大超越传统计算机。
2010年3月，德国某研究中心发表公报称其超级计算机成功仿真42位量子计算机。在此基础上，研究人员首次可以仔细地研究高位数量子计算机的系统特性。
IBM的科学家在量子计算方面取得重大突破，2012年1月完成系列量子计算试验，在绝对零度条件下证实了通过量子技术一秒钟可以进行亿万次运算。传统计算机数据位非0即1，而一个量子可以拥有0、1以及同时0与1三种状态。这项技术突破允许科学家在初步计算中减少数据错误率，同时在量子位中保持量子机械属性的完整性。
量子计算机可以进行大数的因式分解和Grover搜索破译密码，但是同时也提供了另一种保密通讯的方式。在利用EPR对进行量子通讯的实验中发现，只有拥有EPR对的双方才可能完成量子信息的传递，任何第三方的窃听者都不能获得完全的量子信息。正所谓解铃还需系铃人，这样实现的量子通讯才是真正不会被破解的保密通讯。此外量子计算机还可以用来做量子系统的模拟，一旦有了量子模拟计算机，就无需求解薛定愕方程或者采用蒙特卡罗方法在传统计算机上做数值计算，便可精确地研究量子体系特征。
5月3日，这台计算机的研制方――中国科学院量子信息与量子科技创新研究院在这里宣布，中国科学技术大学潘建伟院士及同事陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华研究组，构建了这台基于单光子的量子计算机，这是世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机。
一时间评价纷至沓来：“中国科学家再次站在了创新的前沿”“量子计算将彻底改变人类未来的应用前景”……就连这次成果的焦点人物潘建伟也提到，“量子计算研究就像雨后春笋，到了爆发式发展的关键时刻。”那么这台中国造的量子计算机究竟能有何能耐，又将为我们带来什么？
计算速度加快2.4万倍
量子计算机是指利用量子相干叠加原理，理论上具有超快的并行计算和模拟能力的计算机。计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长，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。
曾有人打过一个比方：如果现在传统计算机的速度是自行车，量子计算机的速度就如同飞机。例如，使用亿亿次的天河二号超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组，所需时间为100年，而使用一台万亿次的量子计算机求解同一个方程组，仅需0.01秒。
因为计算能力的革命性突破，如同蒸汽机之于工业文明，量子计算机将成为未来科技的引擎。实验测试表明，该原型机的取样速度不仅比国际同行类似的实验加快至少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和第一台晶体管计算机运行速度快10倍到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。”潘建伟指出。
计划年底实现20个光量子比特的操纵
多粒子m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。
“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，但同时是重要的一步。”潘建伟说。
曾经有科学家预测，除非量子计算机操控的比特数超过50个，量子计算机才能超过现有的经典计算机。此次，中国科学家的成果为10个超导量子比特，超过了之前由谷歌、美国航天航空局和加州大学圣芭芭拉分校公开报道的9个超导量子比特的纪录。
但也有分析称，尽管欧美等国公开报道的成果是9个，但谷歌之前已经放话，要在今年底之前把超导量子计算做到50个比特。因此，这一领域的竞争还远未结束。更何况即使获得了量子计算霸权，让其真正具备解决问题的能力也是路途漫漫。
在潘建伟看来，谷歌、IBM等公司拥有人才优势。尤其是谷歌，目前仍可以算是量子计算机领域的领头羊。但这次研究团队通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作实现10比特量子态的成果，使中国在超导体系量子计算机研究领域也进入世界一流水平行列。
根据计划，潘建伟的研究团队将在今年底实现大约20个光量子比特的操纵，20个超导量子比特样品的设计、制备和测试，量子计算机的速度将会成指数增长。也许到时一张闪亮的国家名片又将出现。
量子技术未来将极大改变生活
随着大数据时代的到来，对计算能力的需求可以用“贪得无厌”来形容。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。当人们能把有效的数据结果都通过计算给提取出来，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：“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，会给人们的生活带来极大改变。”
【关键词】传统计算机；发展；量子；纳米；新型计算机
自1946年第一台电子传统计算机问世以来，传统计算机技术在元件器件、硬件系统结构、软件系统、应用等方面，均有惊人进步。现代传统计算机系统小到微型传统计算机和个人传统计算机，大到巨型传统计算机及其网络，形态、特性多种多样，已广泛用于科学计算、事务处理和过程控制，日益深入社会各个领域，对社会的进步产生深刻影响。
一、对传统计算机的认识
传统计算机是人类脑力的延伸和扩充，是近代科学的重大成就之一。它按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息。
1.系统组成
传统计算机系统的层次结构：内核是硬件系统，是进行信息处理的实际物理装置。最外层是使用传统计算机的人，即用户。人与硬件系统之间的接口界面是软件系统，它大致可分为系统软件、支援软件和应用软件三层。
硬件硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种外部设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上操作。存储器用于存储程序、数据和文件，常由快速的主存储器（容量可达数百兆字节，甚至数G字节）和慢速海量辅助存储器（容量可达数十G或数百G以上）组成。各种输入输出外部设备是人机间的信息转换器，由输入-输出控制系统管理外部设备与主存储器（中央处理器）之间的信息交换。
软件系统的最内层是系统软件，它由操作系统、实用程序、编译程序等组成。操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设，如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序。支撑软件有接口软件、工具软件、环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。支援软件也可认为是系统软件的一部分。应用软件是用户按其需要自行编写。
2.系统特点
传统计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判断，而且通用性好，使用容易，还能联成网络。①计算：一切复杂的计算，几乎都可用传统计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。②判断：传统计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力，故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。③存储：传统计算机能存储巨量信息。④精确：只要字长足够，计算精度理论上不受限制。⑤快速：传统计算机一次操作所需时间已小到以纳秒计。⑥通用：传统计算机是可编程的，不同程序可实现不同的应用。⑦易用：丰富的高性能软件及智能化的人-机接口，大大方便了使用。⑧联网：多个传统计算机系统能超越地理界限，借助通信网络，共享远程信息与软件资源。
3.系统局限
传统计算机，它的心脏依赖的是硅芯片，但是一个芯片的面积总有限。如果继续使用现在的芯片，15年以后，传统计算机的发展将走到尽头。在由上海中国工程院院士中心召开的院士沙龙上，院士们曾预言，10-15年后将是传统传统计算机发展的“死限”，院士呼吁我国应加快研制新型计算机。
二、新型高性能计算机
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Pentium DI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。
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，我们相信，新型计算机与相关技术的研发和应用，必将推进全球经济社会高速发展，成为二十一世纪科技领域的重大创新，实现人类发展史上的重大突破。人类未来的生活必将在新型计算机的推动下越来越奇妙，越来越优越。
参考文献
[1]刘科伟，黄建国.量子计算与量子计算机[J].计算机工程与应用，2002（38）.
[2]王延汀.谈谈光子计算机[J].现代物理知识，2004（16）.
[3]陈连水，袁凤辉，邓放.分子计算机[J].分子信息学，2005（3）.
关键词：计算机；技术；芯片技术
计算机将能够具备更多的智能方面的成分，它将具有非常多种感知能力、具备一定的思考和判定研究的能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输进手段（如语音输进、手写输进）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，本日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。
硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的探究职员正在加紧探究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件和技术革命都要产生一次量的乃至质的奔腾。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。
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和关的状态，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，同样数目的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大很多。同时量子计算性能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振（NMR）量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。
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。
生物计算机的运算过程就是蛋白质分子和四周物理化学介质的相互功能过程。计算机的转换开关由酶来充当，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。
20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸（DNA）处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输进数据，反应后的基因代码相当于输出数据。假如能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。
蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物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。DNA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。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接和生物活体相联。预计10～20年后，DNA计算机将进进实用阶段。
“纳米”是一个计量单位，一个纳米即是10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，终极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MEMS（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，其体积不过数百个原子大小，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很多倍。
目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研职员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的探究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产展平道路。
今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加进网络的计算机越来越难以见到，另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过往如火如荼地发展，其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样，剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地和Internet相连，使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet和世界各地的其它用户自由地进行通讯，可从Internet中获得各种信息。
人们已充分领略到网络的魅力，Internet大大缩小了时空界限，通过网络人可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算机”的概念被事实一再证实，被众人逐步接受。
在未来10年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传输速率将进步100倍。在Internet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，未来我们可以通过无线接进随时随地连接到Internet上，进行交流、获取信息、观看电视节目。
当今在面向全球的网络化应用的各种新型的微型计算机和信息终端产品方面将会成为主要的产品之一。通过便携计算机、数字基因计算机、移动手机和终端产品，以及各种手持式个人信息终端产品，将把移动计算和数字通讯融合为一体，手机将被嵌进高性能芯片和软件，依据标准的无穷通讯协议（如蓝牙）上网，观看电视、收听广播。在Internet上成长起来的新的一代自然不会把汽车当作为代步工具，汽车将会向用户提供一些有关上网、办公、家庭娱乐等功能，成为车轮上面的信息平台。
未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作为Moore定律驱动下成功企业的典范Inter预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器，并预计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器，其性能为10万MIPS（1000亿条指令／秒）。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将采用平行处理技术，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，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。
同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。
新型计算机系统不断涌现
硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。
量子计算机
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个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。
光子计算机
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。
与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。
目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。
生物计算机（分子计算机）
生物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。计算机的转换开关由酶来充当，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。
20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据。如果能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。
蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物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。DNA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。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接与生物活体相联。预计10～20年后，DNA计算机将进入实用阶段。
纳米计算机
“纳米”是一个计量单位，一个纳米等于10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从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MEMS（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，其体积不过数百个原子大小，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。
目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。
互联网络继续蔓延与提升
今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加入网络的计算机越来越难以见到，另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过去如火如荼地发展，其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样，剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与Internet相连，使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet与世界各地的其它用户自由地进行通信，可从Internet中获得各种信息。
回顾一下我国互联网络的发展，就可以感受到互联网普及之快。近三年中国互联网络信息中心(CNNIC)对我国互联网络状况的调查表明我国的Internet发展呈现爆炸式增长，2000年1月我国上网计算机数为350万台，2001年的统计数为892万台，翻一番多；2000年1月我国上网用户人数890万；2001年1月的统计数为2250万人，接近于3倍；2000年1月CN下注册的域名数为48575，2001年1月的统计数为122099个，接近于3倍；国际线路的总容量目前达2799M，8倍于2000年1月的351M。
人们已充分领略到网络的魅力，Internet大大缩小了时空界限，通过网络人们可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算机”的概念被事实一再证明，被世人逐步接受。
在未来10年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传输速率将提高100倍。在Internet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，未来我们可以通过无线接入随时随地连接到Internet上，进行交流、获取信息、观看电视节目。
移动计算技术与系统
随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高，新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和随时能够交换和处理信息所提出，业已成为产业发展的重要方向。
移动计算包括三个要素：通信、计算和移动。这三个方面既相互独立又相互联系。移动计算概念提出之前，人们对它们的研究已经很长时间了，移动计算是第一次把它们结合起来进行研究。它们可以相互转化，例如，通信系统的容量可以通过计算处理（信源压缩，信道编码，缓存，预取）得到提高。
移动性可以给计算和通信带来新的应用，但同时也带来了许多问题。最大的问题就是如何面对无线移动环境带来的挑战。在无线移动环境中，信号要受到各种各样的干扰和衰落的影响，会有多径和移动，给信号带来时域和频域弥散、频带资源受限、较大的传输时延等等问题。这样一个环境下，引出了很多在移动通信网络和计算机网络中未遇到的问题。第一，信道可靠性问题和系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应用必须建立在一个不可靠的、可能断开的物理连接上。在移动计算网络环境下，移动终端位置的移动要求系统能够实时进行配置和更新。第二，为了真正实现在移动中进行各种计算，必须要对宽带数据业务进行支持。第三，如何将现有的主要针对话音业务的移动管理技术拓展到宽带数据业务。第四，如何把一些在固定计算网络中的成熟技术移植到移动计算网络中。
关键词：量子比特；量子力学；量子相干性；并行运算
0 引言
自1946年第一台电子计算机诞生至今，共经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路四个时代。计算机科学日新月异，但其性能却始终满足不了人类日益增长的信息处理需求，且存在不可逾越的“两个极限”。
其一，随着传统硅芯片集成度的提高，芯片内部晶体管数与日俱增，相反其尺寸却越缩越小(如现在的英特尔双核处理器采用最新45纳米制造工艺，在143平方毫米内集成2.91亿晶体管)。根据摩尔定律估算，20年后制造工艺将达到几个原子级大小，甚至更小，从而导致芯片内部微观粒子性越来越弱，相反其波动性逐渐显著，传统宏观物理学定律因此不再适用，而遵循的是微观世界焕然一新的量子力学定理。也就是说，20年后传统计算机将达到它的“物理极限”。
其二，集成度的提高所带来耗能与散热的问题反过来制约着芯片集成度的规模，传统硅芯片集成度的停滞不前将导致计算机发展的“性能极限”。如何解决其发热问题?研究表明，芯片耗能产生于计算过程中的不可逆过程。如处理器对输入两串数据的异或操作而最终结果却只有一列数据的输出，这过程是不可逆的，根据能量守恒定律，消失的数据信号必然会产生热量。倘若输出时处理器能保留一串无用序列，即把不可逆转换为可逆过程，则能从根本上解决芯片耗能问题。利用量子力学里的玄正变换把不可逆转为可逆过程，从而引发了对量子计算的研究。
1 量子计算的基本原理
1.1 传统计算的存储方式
首先回顾传统计算机的工作原理。传统电子计算机采用比特作为信息存储单位。从物理学角度，比特是两态系统，它可保持其中一种可识别状态，即“1”或者“()”。对于“1”和“0”，可利用电流的通断或电平的高低两种方法表示，然后可通过与非门两种逻辑电路的组合实现加、减、乘、除和逻辑运算。如把0～0个数相加，先输入“00”，处理后输入“01”，两者相“与”再输入下个数“10”，以此类推直至处理完第n个数，即输入一次，运算一次，n次输入，n次运算。这种串行处理方式不可避免地制约着传统计算机的运算速率，数据越多影响越深，单次运算的时间累积足可达到惊人的数字。例如在1994年共1600个工作站历时8月才完成对129位(迄今最大长度)因式的分解。倘若分解位数多达1000位，据估算，即使目前最快的计算机也需耗费1025年。而遵循量子力学定理的新一代计算机利用超高速并行运算只需几秒即可得出结果。现在让我们打开量子计算的潘多拉魔盒，走进奇妙神秘的量子世界。
1.2 量子计算的存储方式
量子计算的信息存储单位是量子比特，其两态的表示常用以下两种方式：
(1)利用电子自旋方向。如向左自转状态代表“1”，向右自转状态代表“0”。电子的自转方向可通过电磁波照射加以控制。
(2)利用原子的不同能级。原子有基态和激发态两种能级，规定原子基态时为“0”，激发态时为“1”。其具体状态可通过辨别原子光谱或核磁共振技术辨别。
量子计算在处理0～n个数相加时，采用的是并行处理方式将“00”、“01”、“10”、“11”等n个数据同时输入处理器，并在最后做一次运算得出结果。无论有多少数据，量子计算都是同时输入，运算一次，从而避免了传统计算机输入一次运算一次的耗时过程。当对海量数据进行处理时，这种并行处理方式的速率足以让传统计算机望尘莫及。
1.3 量子叠加态
量子计算为何能实现并行运算呢?根本原因在于量子比特具有“叠加状态”的性质。传统计算机每个比特只能取一种可识别的状态“0”或“1”，而量子比特不仅可以取“0”或“1”，还可同时取“0”和“1”，即其叠加态。以此类推，n位传统比特仅能代表2n中的某一态，而n位量子比特却能同时表示2n个叠加态，这正是量子世界神奇之处。运算时量子计算只须对这2n个量子叠加态处理一次，这就意味着一次同时处理了2n个量子比特(同样的操作传统计算机需处理2n次，因此理论上量子计算工作速率可提高2n倍)，从而实现了并行运算。
量子叠加态恐怕读者一时难以接受，即使当年聪明绝顶的爱因斯坦也颇有微词。但微观世界到底有别于我们所处的宏观世界，存在着既令人惊讶又不得不承认的事实，并取得了多方面验证。以下用量子力学描述量子叠加态。
现有两比特存储单元，经典计算机只能存储00，01，10，11四位二进制数，但同一时刻只能存储其中某一位。而量子比特除了能表示“0”或“1”两态，还可同时表示“0”和“1”的叠加态，量子力学记为：
lφ〉＝al1〉＋blO〉
其中ab分别表示原子处于两态的几率，a＝0时只有“0”态，b＝0时只有“1”态，ab都不为0时既可表示“0”，又可表示“1”。因此，两位量子比特可同时表示4种状态，即在同一时刻可存储4个数，量子力学记为：
1.4 量子相干性
量子计算除可并行运算外，还能快速高效地并行运算，这就用到了量子的另外一个特性――量子相干性。
量子相干性是指量子之间的特殊联系，利用它可从一个或多个量子状态推出其它量子态。譬如两电子发生正向碰撞，若观测到其中一电子是向左自转的，那么根据动量和能量守恒定律，另外一电子必是向右自转。这两电子间所存在的这种联系就是量子相干性。
可以把量子相干性应用于存储当中。若某串量子比特是彼此相干的，则可把此串量子比特视为协同运行的同一整体，对其中某一比特的处理就会影响到其它比特的运行状态，正所谓牵一发而动全身。量子计算之所以能快速高效地运算缘归于此。然而令人遗憾的是量子相干性很难保持，在外部环境影响下很容易丢失相干性从而导致运算错误。虽然采用量子纠错码技术可避免出错，但其也只是发现和纠正错误，却不能从根本上杜绝量子相干性的丢失。因此，到达高效量子计算时代还有一段漫长曲折之路。
2 对传统密码学的冲击
密码通信源远流长。早在2500年前，密码就已广泛应用于战争与外交之中，当今的文学作品也多有涉猎，如汉帝赐董承的衣带诏，文人墨客的藏头诗，金庸笔下的蜡丸信等。随着历史的发展，密码和秘密通讯备受关注，密码学也应运而生。防与攻是一个永恒的活题，当科学家们如火如荼地研究各种加密之策时，破译之道也得以迅速发展。
传统理论认为，大数的因式分解是数学界的一道难题，至今也无有效的解决方案和算法。这一点在密码学有重要应用，现在广泛应用于互联网，银行和金融系统的RSA加密系统就是基于因式难分解而开发出来的。然而，在理论上包括RSA在内的任何加密算法都不是天衣无缝的，利用穷举法可一一破解，只要衡量破解与所耗费的人力物力和时间相比是否合理。如上文提到传统计算机需耗费1025年才能对1000位整数进行因式分解，从时间意义上讲，RSA加密算法是安全的。但是，精通高速并行运算的量子计算一旦问世，萦绕人类很久的因式分解难题迎刃而解，传统密码学将受到前所未有的巨大冲击。但正所谓有矛必有盾，相信届时一套更为安全成熟的量子加密体系终会酝酿而出。
3 近期研究成果
目前量子计算的研究仍处于实验阶段，许多科学家都以极大热忱追寻量子计算的梦想，实现方案虽不少，但以现在的科技水平和实验条件要找到一种合适的载体存储量子比特，并操纵和观测其微观量子态实在是太困难了，各界科学家历时多年才略有所获。
(1)1994年物理学家尼尔和艾萨克子利用丙胺酸制出一台最为基本的量子计算机，虽然只能做一些像1＋1＝2这样简单的运算，但对量子计算的研究具有里程碑的意义。
(2)2000年8月IBM用5个原子作为处理和存储器制造出当时最为先进的量子计算机，并以传统计算机无法匹敌的速度完成对密码学中周期函数的计算。
(3)2000年日本日立公司成功开发出“单电子晶体管”量子元件，它可以控制单个电子的运动，且具有体积小，功耗低的特点(比目前功耗最小的晶体管约低1000倍)。
(4)2001年IBM公司阿曼顿实验室利用核磁共振技术建构出7位量子比特计算机，其实现思想是用离子两个自转状态作为一个量子比特，用微波脉冲作为地址。但此法还不能存储15位以上的量子单元。
(5)2003年5月《Nature》杂志发表了克服量子相关性的实验结果，对克服退相干，实现量子加密、纠错和传输在理论上起到指导作用，从此量子通信振奋人心。
(6)2004年9月，NTT物性科学研究所试制出新一代存储量子比特的新载体――“超导磁束量子位”。它可通过微波照射大幅度提高对量子比特自由度的控制，其量子态也相对容易保持。
关键词：计算科学；计算工具；图灵模型；量子计算
1 远古的计算工具
人们从开始产生计算之日, 便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。
早在公元前5世纪，中国人已开始用算筹作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了二千年。后来, 人们发明了算盘，并在15世纪得到普遍采用，取代了算筹。它是在算筹基础上发明的，比算筹更加方便实用，同时还把算法口诀化，从而加快了计算速度。
2 近代计算系统
近代的科学发展促进了计算工具的发展：在1614年，对数被发明以后, 乘除运算可以化为加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年，冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1850年，曼南在计算尺上装上光标，因此而受到当时科学工作者, 特别是工程技术人员广泛采用。机械式计算器是与计算尺同时出现的，是计算工具上的一大发明。帕斯卡于1642年发明了帕斯卡加法器。在1671年，莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器，是长1米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面多年的研究，特别是经过托马斯、奥德内尔等人的改良后，出现了多种多样的手摇计算器，并风行全世界。
3 电动计算机
英国的巴贝奇于1834年，设计了一部完全程序控制的分析机，可惜碍于当时的机械技术限制而没有制成，但已包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。此后，由于电力技术有了很大的发展,电动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计算器。1941年，德国的楚泽采用了继电器，制成了第一部过程控制计算器，实现了100多年前巴贝奇的理想。
4 电子计算机
20世纪初，电子管的出现，使计算器的改革有了新的发展，美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算机。电子计算机的出现和发展，使人类进入了一个全新的时代。它是20世纪最伟大的发明之一，也当之无愧地被认为是迄今为止由科学和技术所创造的最具影响力的现代工具。
在电子计算机和信息技术高速发展过程中，因特尔公司的创始人之一戈登・摩尔对电子计算机产业所依赖的半导体技术的发展作出预言：半导体芯片的集成度将每两年翻一番，这种奇迹般的发展速度被公认为“摩尔定律”。
5 “摩尔定律”与“计算的极限”
人类是否可以将电子计算机的运算速度永无止境地提升？传统计算机计算能力的提高有没有极限？对此问题，学者们在进行严密论证后给出了否定的答案。如果电子计算机的计算能力无限提高，最终地球上所有的能量将转换为计算的结果――造成熵的降低，这种向低熵方向无限发展的运动被哲学界认为是禁止的，因此，传统电子计算机的计算能力必有上限。
而以IBM研究中心朗道为代表的理论科学家认为到21世纪30年代，芯片内导线的宽度将窄到纳米尺度(1纳米=10-9米)，此时， 导线内运动的电子将不再遵循经典物理规律――牛顿力学沿导线运行，而是按照量子力学的规律表现出奇特的“电子乱窜”的现象, 从而导致芯片无法正常工作：同样，芯片中晶体管的体积小到一定临界尺寸(约5纳米)后，晶体管也将受到量子效应干扰而呈现出奇特的反常效应。
哲学家和科学家对此问题的看法十分一致：摩尔定律不久将不再适用。也就是说， 电子计算机计算能力飞速发展的可喜景象很可能在21世纪前30年内终止。著名科学家，哈佛大学终身教授威尔逊(EdwardO.Wilson)指出：“科学代表着一个时代最为大胆的猜想(形而上学)。它纯粹是人为的。但我们相信, 通过追寻“梦想―发现―解释―梦想”的不断循环，我们可以开拓一个个新领域，世界最终会变得越来越清晰，我们最终会了解宇宙的奥妙。所有的美妙都是彼此联系和有意义的量子计算系统
量子计算最初思想的提出可以追溯到20世纪80年代。物理学家费曼RichardP.Feynman曾试图用传统的电子计算机模拟量子力学对象的行为。
在费曼设想的启发下，1985年英国牛津大学教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理学定律推导出一种超越传统的计算概念的方法即推导出更强的丘奇――图灵论题。费曼指出使用量子计算机时，不需要考虑计算是如何实现的, 即把计算看作由“神谕”来实现的：这类计算在量子计算中被称为“神谕”(Oracle)。种种迹象表明：量子计算在一些特定的计算领域内确实比传统计算更强。目前，就是将全世界的所有大大小小的电子计算机全部利用起来来计算上面的这个1024位整数的质因子分解问题，大约需要28万年，这已经远远超过了人类所能够等待的时间。而且，分解的难度随着整数位数的增多指数级增大，也就是说如果要分解2048位的整数，所需要的时间已经远远超过宇宙现有的年龄。而利用一台量子计算机， 我们只需要大约40分钟的时间就可以分解1024位的整数了。
6 量子计算中的神谕
人类的计算工具，从木棍、石头到算盘, 经过电子管计算机，晶体管计算机，到现在的电子计算机，再到量子计算。笔者发现这其中的过程让人思考：首先是人们发现用石头或者棍棒可以帮助人们进行计算，随后，人们发明了算盘, 来帮助人们进行计算。当人们发现不仅人手可以搬动“算珠”，机器也可以用来搬动“算珠”，而且效率更高, 速度更快。随后，人们用继电器替代了纯机械，最后人们用电子代替了继电器。就在人们改进计算工具的同时，数学家们开始对计算的本质展开了研究，图灵机模型告诉了人们答案。
量子计算的出现，则彻底打破了这种认识与创新规律。它建立在对量子力学实验的在现实世界的不可计算性。试图利用一个实验来代替一系列复杂的大量运算。可以说。这是一种革命性的思考与解决问题的方式。
关键词：计算机；科技；发展；研究；技术
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 10-0217-01
一、以计算机网络技术为基础的电子商务
通过对计算机技术、网络技术和远程通信的技术利用就是电子商务，它对于整个商务过程中的电子化、数字化和网络化的实现是有一定的帮助的。
供需双方的商家通过借助Internet的技术或者是各种商务网络平台所进行的电子商务交易，并完成商务交易的过程就被称之为电子商务。供求关系的、订货以及订货的确认、支付的过程以及签发票据、接受和传送、配送方案的确定并对配送过程进行监控等都是商务交易的过程。因此。电子商务的概念是在计算机技术和网络技术发展到一定水平后才出现的。
开放式标准上的Internet通信通道是电子商务所采用的基本方式，相较于传统的商务活动通信方式而言，其内容和内涵都已经发生了很大的变化，比如说：就电子商务的交互性而言，由双向通信取代了单项通信；其通道功能得到了扩大，不仅能够对信息进行传递，同时也能够在支付和传递服务上应用；相较于传统手段而言，其通信费用得到大大降低，Internet的通信费用是最低廉的。另一方面，虚拟的全球性贸易环境也是由电子商务为企业所提供的，这使得商务活动的水平以及服务质量都得到了大大的提高。商务通信速度的大大提高使得大量的开支得以节省，比如说传真和电话费用就由于电子邮件的存在得到节省，广告和销售的费用就由于电子和电子订单的存在而得到节省。企业与客户和供应商之间可以通过电子商务系统的主页而增加直接联系，这样就能够对相关产品的价格、新品种等最新数据有一个及时的了解。
二、对计算机的关键技术继续发展的简单分析
超高速、超小型、平行处理、智能化是未来计算机技术的发展方向。硅芯片计算机的核心部件CPU尽管在物理限制的约束仍旧持续不断发展，但在上世纪末也出现了每秒100万亿次的超级计算机。平行处理技术是超高速计算机所采用的方式，使计算机系统能够对数据或者是指令进行同时处理，这对于计算机结构的改进、计算机运行速度的提高都是一项极为关键的重要技术。
另外，更多的智能成分是计算机所将要具备的，多种感知能力、一定思考与判断能力以及一定的自然语言能力是其将具备的能力。它除了会提供语音输入与手写输入这样的自然输入手段以外，其虚拟现实技术还会让人产生一种身临其境的感觉，这一领域的集中体现就是各种交互设备的出现。
传统的磁存储以及光盘的存储容量一直在不断的攀升着，趋于成熟的全新海量储存技术使得新型储存器的储存容量将达到每立方米10TB。将信息永久的储存也将不会再是梦想，对千年储存器的研制正在进行中，抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀等是这样储存器的基本特征。这样就可以原汁原味的保存现今的大量文献，并使其能够流芳百世。
三、不断涌现的新型计算机系统
硅技术的物理极限随着硅芯片技术的高速发展而逐步体现出来，世界各国的研究人员对新型计算机的研究开发也在这样的情况下紧张的进行着，可以说，计算机将会有一次从体系结构到器件与革命的大变革，甚至可以被称之为是一次质的飞跃。量子计算机、光子计算机、生物计算机等新型的电子产品将会在二十一世纪走进我们生活中的各个领域。
（一）量子计算机。以量子效应为奠基开发的量子计算机表示开与关的状态是通过利用一种链状分子聚合物的特性来表示的，其分子状态的改变是通过利用激光脉冲来实现的，其运算也是使信息沿着聚合物的移动而进行的。
量子位储存是量子计算机中的数据储存方式，其具有量子叠加效应的特点，这样在面对同样数量储存位的时候，通常计算机却远不及量子计算机的储存量，另外，两字并行计算也是量子计算机的一大特色。
（二）光子计算机。电子由光子取代、导线互连用光互连带取代、计算机中的电子硬件由光硬件取代、电运算由光运算取代这样的全光数字计算机就是光子计算机。
光子计算机的“无导线计算机”相较于电子计算机而言，其信息传递平行通道密度更大。拿一枚5分硬币大小的棱镜为例，全世界现有的电话电缆仅是其通过能力的几分之一。光计算机超强的并行处理能力由光的并行、高速所天然决定了，由此，它的运算速度是超高速的。但是只能够在低温的环境下超高速电子计算机才会进行工作，而光计算机开展工作仅需要在常温下即刻。与人脑相似的容错性也是光计算机所具备的一大特点，也就是说，其最终计算结果并不受系统中某一原件的损坏或出错的影响。
（三）生物计算机。蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程就是生物计算机的运算过程。由酶来充当计算机的转换开关，酶合成系统本身和蛋白质的结构中极为明显的就能将程序呈现。
在二十世纪七十年代的时候，人们发现信息的有或无可以通过脱氧核糖核酸（DNA）处于不用状态将其代表。其储存的数据也就是指DNA分子中的遗传密码，生化反应在DNA分子间发生，另一种基因代码由前一种基因代码所转化而来。输入数据可以被当作是反应前的基因代码，输出数据则就代表了反应后的基因代码。倘若能够对这一反应过程进行控制，那么DNA计算机也就能够得以成功制作。
将一项运算交由生物计算机来完成的话仅需要10微微秒的时间就已足够，其速度快过人思维速度的100万倍，这是由于蛋白质分子小过硅晶片上的电子元件很多，而且他们之间的距离又相当的近。同时，DNA分子计算机不仅存贮容量相当惊人，其消耗能量也是非常小的。生物计算机具有自我修复功能的原因是由于蛋白质分子是构成生物芯片的原材料，且能够与活体直接相联。DNA计算机预计会在10-20年后进入实用阶段。
四、总结
目前科学技术就是第一生产力，即计算机科学与技术的发展现状普及性与深入发展性，当今社会中所潜在的重要生产力就是对计算机科学技术的不断发展，它在人类的社会发展进步中也占有不可取代的地位，是不置可否的生产力。
参考文献：
现在计算机已经运用于各行各业（工业、农业、文化教育、卫生保健、服务行业、社会公用事业等），走进万千普通人的家中，更为社会的发展做出了巨大的贡献。首先，计算机将会推动社会生产力以更快的速度发展。当下计算机时代中，信息便是最重要的元素，通过对互联网和计算机，将会加快信息技术发展，人们传递信息的渠道越来越多，对于信息的了解也会越来越多，因此对信息的有效性和及时性也提出了更高的要求。于此同时，信息技术发展不仅会拖动和其相关茶叶的法阵与进步（如电子技术和生物技术），还会对新能源、新技术的发展和开发有一定的影响和帮助，促进科技是人类社会第一生产力的地位也愈加明显突出。而信息对于个人来说，通过网络与计算机，人类的劳动方式和工作方式也在不断的发生变化。人类可足不出户的完成各项学习任务和工作，让人们节省出更多的时间去做其他事情，在各方面均会得到一定的解放，如行动或者思想。在将来社会中，计算机的地位越来越重要，作用也将越来越大，越来越贴近人们的生活，计算机也会越来越小型化，智能化。未来我们将可以通过计算机做许多事。
势
展望未来,计算机科学技术的发展又将是一片生机,前景广阔.计算机学家、数学家等科学家们的执着追求和不懈努力,将会使他们在21世纪的计算机发展史上谱写出更加灿烂辉煌的新篇章。
1.生物计算机
生物家算计在1994年11月美国的异位博士便提出，其以DNA碱基序列作为信息编码载体，使用当代分子生物技术，食管内使用控制酶，使得DNA碱基对序列发生变化和反映，从而实现数据的运算。阿曼德在杂志《科学》上公布了DNA计算机理论，引发全世界各个方面的学者关注。过去的半个世纪内，计算机意义几乎和物理芯片一样，但是阿德勒提出DNA计算机，不仅拓宽人类对计算机的了解，而且计算机也不再是简单的物理性质的操作，还增添了粘贴、复制、剪切、插入等方式。就在2013年的3月，英国生物信息研究院的科学家们将莎士比亚的154首十四行诗的mp3文件和相关数码照片编入了DNA序列，储存密度达到了惊人的每克2.2PB（1PB=1024TB）。这条消息引爆了人们对信息存储概念的认识大转变。基于DNA的存储技术诞生以及得以实现，给人们对生物计算机的构想以坚定的信念。
2.量子计算机
量子计算机是指处于量子状态下的原子，将其作为CPU和内存，使用原子量子特性进而对信息进行处理。因为原子具有在同一个时间点，可以未出不同位置之间奇妙的特性，使用0和1表示处于量子位的原子，而处于量子位的原子可以同时使用0和1中间的值进行表示，所以不管从处理的角度还是从数据存储的角度，量子位能力，量子位能力是晶体管电子位的2倍。有人这样比喻：一个老鼠在绕过一只猫的时候，根据经典物理学理论，若是从左边过，那么便不能从右边过，左右两侧只可以选择一个方向，然而若是根据量子物理学理论，老鼠.可以同时从猫的左右两边绕过。
3.光子计算机
光子计算机和传统芯片计算机比较可以看出，光计算机可以使用光速来提到电子进行存储和运算等工作：其将会以不同的波长来表示不同数据，并以大量的棱镜、透镜以及反射镜将数据从芯片之间进行传递。研制出的光计算机摄像在20世纪50年代后期便已经被提出。在1986年，贝尔实验室的戴维•米勒研究出小型光开关，为同实验室的艾伦•黄研制光处理器提供了必备元件。1990年1月，黄的实验室开始用光计算机工作。从采用的元器件看，光计算机有全光学型和光电混合型。1990年贝尔实验室研制成功的那台机器就采用了混合型结构。相比之下，全光学型计算机可以达到更高的运算速度。但是，若是想将光计算机研制成功，则需要开发出可用一条光控制另一条光的光学“晶体管”。而现在光学“晶体管”体积较大，且较为笨拙，若是实用现代的“晶体管”制作出的光子计算机，其体积将和汽车一样大。所以在短期内使用光子计算机，比较遥远。
4.模糊计算机
有些词语的意思完全相反，例如好和坏、黑和白、美和丑、瘦和胖、暗和明等等，即使他们意思相反，但他们之间没有明确的界限进行邠，类似这些没有明确的规定的界限食物及表达形式，则将其成为模糊概念。所以科学家设计出模糊计算机的制造，此种计算机不仅具有普通计算机的功能，而且还可以和人一样，用脑思考、对话、判断和学习等等，此种计算机便是第六代计算机的发展趋势和方向。在1984年，日本是第一个提出制造模糊计算机的国家，同时因其非逻辑、不规则函数作为制作的基础，并进行设计、研制成功模糊集成电路，从而使得当时的计算机体积有明显的下降。若是想要成功的研制出具有人脑功能的模糊计算机，则需要将大量的学科进行整合和开发，如大脑生理学、电子学、心理学、语言学等等。相关研究资料显示，此种具有人脑功能的模糊计算机将在2000年之后研制出，但是一旦研制成功出此种计算机，将对对社会及人类各方面生活有非常重大的影响。
结语
单位代码
80009
单位地址
北京市玉泉路19号(乙)
邮政编码
100049
联系部门
研招办
联系电话
010-88235646/5208
联系人
保增宽
电子邮件
baozk@ihep.ac.cn；yjsb@ihep.ac.cn
目录类别
博士
网址
ihep.cas.cn
学科、专业名称（代码）研究方向
指导教师
预计招生人数
考试科目
备注
070201 理论物理
80
01 粒子物理理论
王建雄
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3402量子场论（乙）
张新民
①1001英语一②2246广义相对论（甲）或2295群论（甲）③3402量子场论（乙）
吕才典
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3402量子场论（乙）
黄梅
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3232广义相对论（乙）或3402量子场论（乙）
陈莹
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3402量子场论（乙）
贾宇
同上
邢志忠
同上
凌意
①1001英语一②2246广义相对论（甲）③3402量子场论（乙）或3456群论（乙）
02 原子核物理理论
董宇兵
①1001英语一②2207高等量子力学（甲）③3402量子场论（乙）或3904原子核理论（乙）
邹冰松
同上
赵强
同上
王平
同上
03 数学物理理论
常哲
①1001英语一②2261微分几何（甲）或2295群论（甲）③3402量子场论（乙）
黄超光
①1001英语一②2246广义相对论（甲）③3456群论（乙）或3710微分几何（乙）
凌意
同上
04 粒子宇宙学理论
张新民
①1001英语一②2246广义相对论（甲）或2295群论（甲）③3402量子场论（乙）
05 强子物理理论
邹冰松
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3402量子场论（乙）
黄梅
同上
赵强
同上
贾宇
同上
王平
同上
070202 粒子物理与原子核物理
01 粒子物理实验
陈国明
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）
陈江川
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3406量子力学（乙）或3471软件基础（乙）
李海波
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
沈肖雁
同上
衡月昆
同上
张家文
同上
杨长根
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力学（乙）
陈和生
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
胡涛
同上
王贻芳
同上
曹俊
同上
金山
同上
刘怀民
同上
何康林
同上
陈元柏
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力学（乙）
娄辛丑
①1001英语一②2229量子力学（甲）③3397粒子物理（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
胡海明
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3399粒子物理与核物理实验方法（乙）或3406量子力学（乙）
吕军光
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
荣刚
同上
季晓斌
同上
欧阳群
同上
苑
同上
张景芝
①1001英语一②2274粒子物理（甲）③3402量子场论（乙）
董燎原
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
房双世
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）或2274粒子物理（甲）③3406量子力学（乙）
02 探测器物理
胡涛
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
陈元柏
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力学（乙）
吕军光
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
欧阳群
同上
娄辛丑
①1001英语一②2229量子力学（甲）③3397粒子物理（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
03 高能物理计算
陈江川
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3406量子力学（乙）或3471软件基础（乙）
李卫东
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
刘怀民
同上
何康林
同上
季晓斌
同上
董燎原
同上
04 宇宙线物理
曹臻
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）
陈国明
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）
姚志国
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
何会海
①1001英语一②2106天体辐射过程（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3156高等电动力学（乙）或3315计算机技术基础（乙）或3790现代核电子学（乙）
卢红
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2274粒子物理（甲）③3406量子力学（乙）
胡红波
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力学（乙）
黄晶
同上
05 高能天体物理
李惕碚
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3406量子力学（乙）
王焕玉
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3406量子力学（乙）或3790现代核电子学（乙）
王建民
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2106天体辐射过程（甲）③3406量子力学（乙）
陈勇
①1001英语一②2306现代核电子学（甲）或2336软件基础（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3661天体辐射过程（乙）或3918真空技术（乙）
屈进禄
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2106天体辐射过程（甲）③3397粒子物理（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）或3406量子力学（乙）
张澍
①1001英语一②2106天体辐射过程（甲）或2229量子力学（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）或3790现代核电子学（乙）
卢方军
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2106天体辐射过程（甲）③3406量子力学（乙）
宋黎明
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2106天体辐射过程（甲）③3399粒子物理与核物理实验方法（乙）或3406量子力学（乙）
吴伯冰
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3661天体辐射过程（乙）或3790现代核电子学（乙）
张双南
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2106天体辐射过程（甲）③3406量子力学（乙）
黄晶
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力学（乙）
06 核方法及其应用
衡月昆
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
张家文
同上
魏龙
①1001英语一②2229量子力学（甲）③3205固体物理（乙）或3245核技术基础（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
叶铭汉
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3406量子力学（乙）
吕军光
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子场论（乙）
吴伯冰
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3661天体辐射过程（乙）或3790现代核电子学（乙）
07 粒子加速器物理
高杰
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2313微波技术（甲）③3341加速器物理（乙）
唐靖宇
同上
王九庆
同上
王生
同上
秦庆
同上
徐刚
同上
08 同步辐射技术方法
冼鼎昌
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2229量子力学（甲）③3205固体物理（乙）或3406量子力学（乙）
09 材料物性研究
冼鼎昌
同上
10 核医学成像技术及应用
单保慈
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）或2322脑功能成像（甲）③3245核技术基础（乙）或3471软件基础（乙）或3600数字图像处理（乙）
魏龙
①1001英语一②2229量子力学（甲）③3205固体物理（乙）或3315计算机技术基础（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
唐孝威
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）或2322脑功能成像（甲）③3245核技术基础（乙）或3471软件基础（乙）或3600数字图像处理（乙）
070205 凝聚态物理
01 同步辐射应用及实验方法研究
吴自玉
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2229量子力学（甲）③3173高等物理光学（乙）或3205固体物理（乙）
刘鹏
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2330高等物理光学（甲）③3205固体物理（乙）
胡天斗
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2295群论（甲）③3173高等物理光学（乙）或3406量子力学（乙）
姜晓明
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2330高等物理光学（甲）③3205固体物理（乙）
董宇辉
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2229量子力学（甲）③3205固体物理（乙）
伊福廷
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2338核技术基础（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3471软件基础（乙）或3918真空技术（乙）
陶冶
①1001英语一②2229量子力学（甲）或2330高等物理光学（甲）③3205固体物理（乙）或3949材料化学（乙）
奎热西
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2229量子力学（甲）③3156高等电动力学（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）或3456群论（乙）
吴忠华
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2229量子力学（甲）③3156高等电动力学（乙）或3173高等物理光学（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
02 核技术方法物质结构研究
王宝义
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2207高等量子力学（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3406量子力学（乙）或3790现代核电子学（乙）
陶举洲
①1001英语一②2229量子力学（甲）或2342分析化学（甲）③3205固体物理（乙）或3315计算机技术基础（乙）或3949材料化学（乙）
03 蛋白质结构及功能研究
刘鹏
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2330高等物理光学（甲）③3205固体物理（乙）
董宇辉
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2229量子力学（甲）③3205固体物理（乙）
李敬源
同上
刘全胜
①1001英语一②2340生物化学（甲）③3136分析化学（乙）或3949材料化学（乙）
04 新材料的同步辐射研究
吴自玉
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2229量子力学（甲）③3173高等物理光学（乙）或3205固体物理（乙）
陶冶
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2229量子力学（甲）③3173高等物理光学（乙）或3949材料化学（乙）
奎热西
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2229量子力学（甲）③3173高等物理光学（乙）或3205固体物理（乙）或3456群论（乙）
吴忠华
①1001英语一②2056固体物理（甲）或2229量子力学（甲）③3156高等电动力学（乙）或3173高等物理光学（乙）或3949材料化学（乙）
张静1
①1001英语一②2344材料化学（甲）③3205固体物理（乙）
070207 光学
01 X射线成像理论及方法
朱佩平
①1001英语一②2325数字图像处理（甲）或2330高等物理光学（甲）③3156高等电动力学（乙）或3205固体物理（乙）或3406量子力学（乙）
02 同步辐射光学技术及应用
朱佩平
同上
070301 无机化学
01 元素化学与金属组学
柴之芳
①1001英语一②2340生物化学（甲）或2342分析化学（甲）③3245核技术基础（乙）或3949材料化学（乙）
丰伟悦
同上
刘宇
同上
王东琪
同上
02 环境与健康
张智勇
同上
03 纳米化学与纳米材料
赵宇亮
同上
孙宝云
同上
吴海臣
同上
高兴发
同上
魏钟晴
同上
0703Z2 生物无机化学
01 纳米生物效应
高兴发
①1001英语一②2340生物化学（甲）或2342分析化学（甲）③3245核技术基础（乙）或3949材料化学（乙）
赵宇亮
同上
孙宝云
同上
高学云
同上
邢更妹
同上
秘晓林
同上
02 纳米生物检测与成像
高学云
同上
魏钟晴
同上
03 环境健康与化学生物学
吴海臣
同上
王东琪
同上
张智勇
同上
丰伟悦
同上
081203 计算机应用技术
01 大规模数据共享
陈刚
①1001英语一②2333计算机技术基础（甲）③3471软件基础（乙）
02 数据处理环境及软件
孙功星
同上
03 网格技术
孙功星
同上
陈刚
同上
04 网络安全技术
孙功星
同上
陈刚
同上
刘宝旭
同上
082703 核技术及应用
01 加速器磁铁与电源技术
张旌
①1001英语一②2310自动控制理论（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3341加速器物理（乙）
康文
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）③3341加速器物理（乙）
程健
①1001英语一②2310自动控制理论（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3341加速器物理（乙）
02 加速器高频与微波技术
潘卫民
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2180加速器物理（甲）③3703微波技术（乙）或3968自动控制理论（乙）
裴国玺
①1001英语一②2313微波技术（甲）③3341加速器物理（乙）
戴建枰
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2180加速器物理（甲）③3703微波技术（乙）或3968自动控制理论（乙）
侯汨
①1001英语一②2313微波技术（甲）③3341加速器物理（乙）
孙虹
①1001英语一②2313微波技术（甲）③3341加速器物理（乙）或3968自动控制理论（乙）
赵风利
①1001英语一②2313微波技术（甲）③3341加速器物理（乙）
史戎坚
同上
池云龙
同上
沈莉
①1001英语一②2310自动控制理论（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3341加速器物理（乙）
03 加速器真空技术
董海义
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2180加速器物理（甲）③3918真空技术（乙）
04 加速器控制与束测技术
曹建社
①1001英语一②2001高等电动力学（甲）或2313微波技术（甲）③3341加速器物理（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
孔祥成
①1001英语一②2310自动控制理论（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3471软件基础（乙）或3790现代核电子学（乙）
王春红
①1001英语一②2333计算机技术基础（甲）③3471软件基础（乙）或3968自动控制理论（乙）
雷革
①1001英语一②2310自动控制理论（甲）或2333计算机技术基础（甲）③3341加速器物理（乙）或3471软件基础（乙）或3790现代核电子学（乙）
05 加速器低温超导技术
戴建枰
①1001英语一②2319低温物理与超导（甲）③3341加速器物理（乙）或3703微波技术（乙）
李少鹏
①1001英语一②2319低温物理与超导（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3918真空技术（乙）
朱自安
同上
06 辐射防护技术
王庆斌
①1001英语一②2301原子核理论（甲）或2338核技术基础（甲）③3399粒子物理与核物理实验方法（乙）或3790现代核电子学（乙）
07 核电子学与核探测技术
刘振安
①1001英语一②2306现代核电子学（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
朱科军
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）或2333计算机技术基础（甲）③3471软件基础（乙）或3790现代核电子学（乙）
王铮
①1001英语一②2306现代核电子学（甲）③3205固体物理（乙）或3315计算机技术基础（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
赵京伟
①1001英语一②2146粒子物理与核物理实验方法（甲）③3790现代核电子学（乙）
江晓山
①1001英语一②2306现代核电子学（甲）③3205固体物理（乙）或3315计算机技术基础（乙）或3399粒子物理与核物理实验方法（乙）
08 同步辐射实验技术及应用
盛伟繁
①1001英语一②2330高等物理光学（甲）③3968自动控制理论（乙）
09 精密机械工程
屈化民
①1001英语一②2180加速器物理（甲）或2316真空技术（甲）③3315计算机技术基础（乙）或3968自动控制理论（乙）
朱自安
①1001英语一②2310自动控制理论（甲）或2316真空技术（甲）③3061低温物理与超导（乙）或3315计算机技术基础（乙）
关键词 计算机 云计算技术 未来发展
中图分类号：TP3 文献标识码：A
1云计算技术的飞速发展
1.1云计算的提出
著名的美国计算机科学家、图灵奖 （Turing Award）得主麦卡锡（John McCarthy， 1927-）在半个世纪前就曾思考过这个问题。1961年，他在麻省理工学院 （MIT） 的百年纪念活动中做了一个演讲。在那次演讲中，他提出了像使用其它资源一样使用计算资源的想法，这就是时下IT界的时髦术语“云计算”（Cloud Computing） 的核心想法。
1.2云计算的含义
云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。
1.3云计算的特点
（1）资源配置动态化。根据消费者的需求动态划分或释放不同的物理和虚拟资源，当增加一个需求时，可通过增加可用的资源进行匹配，实现资源的快速弹性提供；如果用户不再使用这部分资源时，可释放这些资源。云计算为客户提供的这种能力是无限的，实现了IT资源利用的可扩展性。
（2）需求服务自助化。云计算为客户提供自助化的资源服务，用户无需同提供商交互就可自动得到自助的计算资源能力。同时云系统为客户提供一定的应用服务目录，客户可采用自助方式选择满足自身需求的服务项目和内容。
（3）网络访问便捷化。客户可借助不同的终端设备，通过标准的应用实现对网络访问的可用能力，使对网络的访问无处不在。
（4）服务可计量化。在提供云服务过程中，针对客户不同的服务类型，通过计量的方法来自动控制和优化资源配置。即资源的使用可被监测和控制，是一种即付即用的服务模式。
（5）资源的虚拟化。借助于虚拟化技术，将分布在不同地区的计算资源进行整合，实现基础设施资源的共享。
1.4云计算技术的发展应用
云计算的发展也给我们的生活方面带来各种各样的变化，主要包括基础设施即服务，平台即服务和软件即服务三方面的服务。这些服务应用在很多领域，如云物联、云安全、云存储、私有云、云游戏、云教育等方面。
2未来计算机
2.1量子计算机
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、存储及处理的量子物理设备，当某个设备是由两子元件组装，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。
2.2神经网络计算机
人脑总体运行速度相当于每秒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。
2.3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。
2.4光计算机
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,Purdue University等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米 / 分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
