量子計算的原理

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量子計算的原理范文第1篇

【關鍵詞】 價值鏈；計量核算；人力資本；計量方法

引言

按照邁克爾? 波特的價值鏈思想，企業內知識的流動和更新也存在一條價值鏈：知識的采集與加工知識的存儲與積累知識的傳播與共享知識的使用與創新。因此，可以從人力資源價值鏈的角度重新審視人力資源會計的計量與核算。這樣拓展了會計時空的新視野，并依托價值鏈的理念，通過科學的計量核算實施對企業人力資源價值鏈的控制與管理，保證其能夠合規、高效、有序地運轉，為企業創造最大化的價值增值和價值分配。

一、企業人員分類

企業人員應該分成兩類：一類是大量的具有社會平均知識存量和能力水平通過談判只能獲得工資、獎金等作為其必要勞動和剩余勞動補償的一般員工，被稱為一般型人力資本（General Human Capital）；另一類是為數極少的能夠通過談判進入到企業產權框架的TMT成員和核心技術人員，被稱為關鍵型人力資本（Key Human Capital）。在計量人力資源時，應考慮到“經濟實質重于法律形式”這項會計慣例，遵循經濟實質，根據重要性原則區別對待。

本文從參考文獻［3］中得到啟發，提出彩色計量模式，即對于一般型人力資本，通過分析人力資源價值鏈條上的人員取得、開發、使用等各項具體活動采用成本觀進行群體計量，即G－型計量；對于關鍵型人力資本（Key Human Capital）的K－型計量，是通過分析TMT成員、核心技術人員在價值鏈上對價值創造活動的突出貢獻，進行價值評估，計入“人力資本”賬戶，并為后續的折股出資和價值分配提供依據，以實現完整、系統的核算，真正體現出會計中“資本”的實質。

二、G―型計量

G-型計量是選擇從投入的角度按照“資產――負債”進行人力資源的確認和計量。

分析人力資源價值鏈上的人員取得、開發、使用等各項具體活動并從投入的角度進行群體計量本質上是一種成本計量方法，但本文突破以往成本計量屬性的單一性，針對具體的活動采用適當的計量屬性，并把原本相互聯系、相互影響卻被人為分離的各成本構成借助價值鏈聯系起來系統思考，如圖1。

人力資源成本是企業為了取得、開發和使用人力資源所發生的全部支出。根據價值鏈上的活動可以劃分為以下四個部分：取得成本AC、開發成本DC、使用成本UC和退出成本QC。

綜上，一般型人力資本的總成本TC可寫成如下的G-模型：

TC=AC+DC+UC+QC（1）

如圖2。

G-型計量方法與傳統核算模式的不同之處主要體現在兩個方面。

第一，人力資源資本性支出與收益性支出的劃分不同。G-型計量方法將人力資產的全部支出看作企業對人力資產的投資，全部記入“人力資產”賬戶，按不同的成本類別設立明細賬戶。它將人力資產本期的收益性支出及由本期生產經營負擔的應攤銷的資本性支出一起作為本期的人力資產費用，記入生產成本、營業成本、管理費用等。這樣可從“人力資產”賬戶得到企業人力資源投資的累計數據，以便考核企業人力資產的投資效益。

第二，對參與收益分配的處理不同。本文認為相關的會計核算應遵循實質性原則，根據企業契約區別對待。盡管一般員工也擁有自身的人力資本，有時也能持股，但這種剩余分享方式與關鍵型人力資本所有者以自身價值出資或折股進而參與企業剩余收益分享的方式有著本質的區別，這種經濟實質要求其無須通過“人力資本”賬戶的核算來反映。

三、K-型計量

K－型計量以分析他們在價值鏈上對價值創造活動的突出貢獻能力為基礎，進行價值評估，計入“人力資本”賬戶，并通過價值調整直接作為折股的依據，為企業剩余價值的分配提供基礎，真正體現出“資本”的實質。

（一）K-型計量方法的總體思路

針對K-型計量，核心的會計分錄如下（假設滿足所有計量方面的要求）：

借：人力資產

貸：銀行存款

長期應付款

人力資本

相對于一般型人力資本，它的核算增加了“人力資本”賬戶，其他賬戶內容和相關會計處理相同，在此不再贅述。

能夠劃入關鍵型人力資本范圍的TMT成員和核心技術人員不是由某個人或某個機構確定的，而是通過市場機制由人力資源的供需雙方通過談判和博弈，用合同或協議的方式確定的。本文在人力資源價值鏈的原有環節上進行拓展，分為五項主要活動，即“價值分析――價值計量――價值創造――價值評價――價值分配”，以此全面反映企業運行過程中體現出來的關鍵型人力資本的價值運動，并可以在企業從投入到分配各實體環節中尋求對應的價值運動，如圖3。

從圖3中可以看出，人財物的各產權主體根據自身要素的稀缺性經過一系列的談判和博弈之后達成各方均滿意的契約安排，正式組建起企業，進行生產經營，創造出價值，各產權主體按照契約安排從中獲得各自應得的利益。

（二）“人力資本”的價值核算

本文認為企業中只有特定職位上的人員才能以自身價值出資或折股，而通過事前談判，只有關鍵型人力資本所有者才能通過競爭晉升到這些特定的職位上，他們正是企業的TMT成員和核心技術人員。這里隱含了一個假設――人崗匹配，即每個人都能勝任自己的崗位，只有具備相應的能力才能晉升或競聘到對應的職位，同時不會出現“大材小用”的現象。本文嘗試將企業內部價值鏈工具運用到某些特定職位的相對價值決定機理的分析中，如圖4。

選擇、描述并量化價值指標是“人力資本”計量核算的首要工作。對TMT及核心技術人員人力資本價值因子的選取，在參考文獻［5］中影響管理者價值最重要的5個指標是：經驗、決策能力、學習能力，全局、遠見觀，協調能力；影響技術人員價值最重要的5個指標是：專業知識、創新、學習能力、智力和責任感。抽象掉其他指標并計算上述最重要幾個指標的影響程度，得到人力資本價值評價因素的比重，如表1、表2所示。另外，比較技術人員與管理人員，計算出技術人員的相對價值系數，設其為K，即：

K=（8.937+8.774+8.409+7.723+7.654）÷（9.372+9.220

+8.931+8.824+8.805）=41.497÷45.152=0.919

其中，指標得分是該指標對人力資本價值影響程度的綜合得分，分值從1到10。

歐洲看跌期權模型允許企業家人力資本作為一種生產要素并賦予其一定的剩余索取權，考慮到其自身聲譽效應的作用和企業經營的相對穩定性，假設企業家人力資本任職的期間為T，在T期間其價值為P1：

P1=p×n （2）

p=S［N（d1）-1］+Xe-rT［1-N（d2）］（3）

式中： σ代表波動率，S 代表初始股價，X 代表期權到期日的協議股價，r 代表無風險利率，T 代表任期，可按不同行業分別取值5―10 年，n 為 T期的企業股票數量，N（d1） 、N（d2） 分別為 d1、d2 的正態分布函數，因為人的價值會隨著服務時間的增加和技能知識的積累不斷上升，也會因年齡或健康原因導致其為企業服務的能力下降，從整體上看，類似于正態分布。

（三）“人力資本”分享企業剩余的處理

人力資本所有者在公司中分享的股權比例取決于與風險資本家的談判。由于貨幣價值存在一個相對穩定并且可以合理預期的市場利率，風險資本家要求的股權比例常常通過風險投資定價方法來計算，如傳統的定價方法為：

St=I0/Pt（6）

Pt=Vt/（1+r）t （7）

Vt=Ct×（P/E）t（8）

其中，St 為風險資本家要求的最終股權比例，I0 為風險資本家投資額，Pt 為在第 t 年投資收回時整個風險公司的預期價值 Vt 按折現率（目標收益率） r 進行折現的現值，Ct 為公司在第 t 年的預期凈利潤，（P/E）t為第 t 年行業市盈率的估計值。如果公司不再增發股票，則風險資本家要求的最終股權比例即為談判時所要求的當前股權比例。這種方法在計算出其要求的股權比例 S 的同時，實質上也間接地給出了人力資本所有者的股權比例，即1-S，這一比例就是各關鍵人力資本所有者分配的基礎。

計算出1-S這一分配的比例系數后，還需要將其在各關鍵型人力資本所有者之間進行分割。顯然這要按他們基本價值的權重來分配，因為這是事前談判確定的股權分割比例。

假設通過談判目前企業內關鍵型人力資本所有者共有 m 個，他們的基本價值分別是P1、P2、P3……Pm，可以分別計算出他們參與企業剩余收益的分配系數，也就是各自享有的股權比例，公式如下：

（四）案例分析

上海某制造企業2007年初引進5名車間裝配工人，他們屬于一般型人力資本，發生的廣告招聘、選拔錄用等支出合計10 000元，簽訂合同后發生的管理培訓工作支出合計5 000元，按合同約定，工作時間均為5年，每人支付年工資、保障費用和各類津貼均為36 000元，不參與剩余分配。另外，為開拓市場和開發新產品，還聘任營銷總監和產品研發設計師各一名，發生的選拔、培訓成本和前5名工人的合計數相同，通過談判，約定的個人年工資、津貼等均為50 000元，并作為關鍵型人力資本所有者分享企業剩余，任期8年。目前公司內僅CEO一人以自身人力資本價值參與企業剩余分享。當年企業稅后利潤1 000萬元，股東擁有財務資本共2 000萬元。假設當前無風險利率為7%，按市場風險調整以后的利率為8%，企業8年間的股票數量為1億股，初始股價為4元/股，協議股價為5元/股，波動率為10%，CEO的價值評分參考值為50分，則本期針對一般型人力資本的會計分錄如下：

借：人力資源取得成本10 000

人力資源開發成本5 000

貸：銀行存款15 000

借：人力資產 15 000

貸：人力資源取得成本 10 000

人力資源開發成本 5 000

借：人力資產 718 686

未確認人力資產費用 181 314

貸：長期應付款900 000

借：長期應付款 18 0000

貸：應付工資――應付一般型人力資本所有者工資

180 000

借：財務費用36 262.80

貸：未確認人力資產費用 36 262.80

借：應付工資――應付一般型人力資本所有者工資

180 000

貸：銀行存款180 000

借：人力資產費用 146 737.20

貸：人力資產攤銷146 737.20

借：生產成本 146 737.20

貸：人力資產費用146 737.20

其中，718 686=36 000×（P/A，8%，5）×5

（P/A，8%，5）=3.9927，是普通年金支付的現值系數，可以查表得到。

146 737.20=（718 686+10 000+5 000）÷5

它表示按直線法攤銷人力資產費用。

36 262.80=181 314÷5

它表示按直線法攤銷未確認人力資產費用。

針對關鍵型人力資本，除“人力資本”賬戶外，其他同上，在此不再贅述。計算“人力資本”賬戶，首先要利用股票期權模型計算出該企業CEO的人力資本價值P1。經過計算結果如下：

d1=1.3327

d2=0.8531

N（d1）=0.9082

N（d2）=0.8531

p=0.0524元/股

P1 =524萬元

另外，通過價值因素評價記分，營銷總監A和技術研發設計師B的參考價值分數均為45分，則記入二者“人力資本” 賬戶的價值分別是：

PM=524×（45/50）=471.6

PT =524×（45/50）×0.919=433.4

會計分錄如下：

借：人力資產905.00

貸：人力資本――營銷總監A471.60

人力資本――產品研發設計師B 433.40

企業按規定比例提取法定公積金，并擬在各所有者之間進行利潤分配，首先要以各關鍵型人力資本者的效率系數作為分配比例的調整。假設經過模糊綜合評價，企業CEO、營銷總監A和產品研發設計師B的效率調整系數L的取值分別為0.9、0.7、0.8，則其各自人力資本的實際價值分別為471.6、330.12、346.72。在此基礎上用稅后利潤提取法定公積金時，關鍵人力資本所有者和財務資本所有者分別提取，構成他們各自承擔風險的基礎。

會計分錄如下：

借：利潤分配――提取法定公積金100

貸：法定公積金――財務資本所有者公積金 63.52

法定公積金――關鍵型人力資本所有者公積金 36.48

其中，63.52=100×2 000/（2 000+471.6+330.12+346.72）

企業按規定和章程提取各種公積金及留存之后，擬在各所有者之間進行利潤分配，分配的額度是600萬元。

會計分錄如下：

借：利潤分配――應付利潤――應付財務資本所有者利潤

381.14

――應付關鍵型人力資本所有者利潤218.86

貸：應付利潤――應付財務資本所有者利潤381.14

――應付關鍵型人力資本所有者利潤 218.86

其中，381.14=600×2 000/（2 000+471.6+330.12+346.72）

還可以按照各關鍵型人力資本的實際價值，將36.48萬元的公積金和218.86萬元的利潤在他們之間進行分配。

考慮到股票價格與企業經營關聯的間接性和滯后性，這種方法在實際運用中可能會遭遇兩個困境：宏觀經濟因素的影響和股票市值的惡意操縱。通過對股票期權模型中協議價格的指數化，即每隔一段時期根據同業指數的變化進行調整可以有效地解決第一個問題；而針對第二個問題，可以通過建立企業業績指標與股票市價的聯動加以規避，即建立一套包括公司凈資產增長率、利潤增長率等指標在內的企業資產價值綜合評價體系，并把企業實際資產價值與企業股票市價的同方向變動作為人力資本價值實現的條件之一，從而使股票市價與企業實際價值相背離的空間大大縮小。

案例中的會計核算賦予關鍵型人力資本所有者實質性的剩余索取權，有利于明晰產權，為企業的持續發展提供制度性的動力保障。通過利潤分享獲得“控制權回報”，有利于強化參與約束與激勵相容。這種制度安排將企業利益與關鍵型人力資本所有者利益有機結合，還有利于內生出一套自我激勵監督的機制，節約外部的監管成本，使他們的收入與企業的利潤建立起正相關的函數關系，從而實現企業的長期健康發展。

結束語

現行會計制度中只有物化資產，沒有人力資產，將決定知識經濟發展的第一資源排除于會計體系之外，這樣的會計信息必定是不完整的，很可能誤導報表使用者的決策。此外，目前企業“以人為本”的管理理念僅僅是靠些模糊的思想來指導，勞動者并沒有參與剩余價值分配的資格，勞動積極性受到極大挫傷，不利于經濟的發展。通過對人力資源會計計量方法的創新，進而促進人力資源會計的推行將有效地改善這種現狀。

【參考文獻】

［1］ 婁美珍. 從“點”優勢到“鏈”優勢――企業價值鏈的創新管理［J］. 經營與管理， 2007（7）：13-15.

［2］ 徐和清. 知識共享與創新的知識價值鏈［J］. 企業改革與管理， 2005（2）：22-23.

［3］ 葛玉輝. 基于價值鏈的人力資源管理目標搭建與運行系統模型［J］. 商業研究， 2007（3）：45-48.

［4］ 譚勁松， 王朝曦， 譚燕. 試論智力資本會計［J］. 會計研究， 2001（10）： 41-47.

［5］ 葛玉輝. 基于人力資本價值因子的高層管理團隊與企業績效關系模型研究［J］. 科學學與科學技術管理，2007（8）：160-165.

［6］ 楊向陽.剩余索取權視角人力資源計量的經濟學思考［J］.財會通訊，2006（7）：80-83.

量子計算的原理范文第2篇

[關鍵詞] 網絡支付 信息安全 量子計算 量子密碼

目前電子商務日益普及,電子貨幣、電子支票、信用卡等綜合網絡支付手段已經得到普遍使用。在網絡支付中,隱私信息需要防止被竊取或盜用。同時,訂貨和付款等信息被競爭對手獲悉或篡改還可能喪失商機等。因此在網絡支付中信息均有加密要求。

一、量子計算

隨著計算機的飛速發展，破譯數學密碼的難度也在降低。若能對任意極大整數快速做質數分解，就可破解目前普遍采用的RSA密碼系統。但是以傳統已知最快的方法對整數做質數分解，其復雜度是此整數位數的指數函數。正是如此巨額的計算復雜度保障了密碼系統的安全。

不過隨著量子計算機的出現,計算達到超高速水平。其潛在計算速度遠遠高于傳統的電子計算機，如一臺具有5000個左右量子位(qubit)的量子計算機可以在30秒內解決傳統超級計算機需要100億年才能解決的問題。量子位可代表了一個0或1,也可代表二者的結合,或是0和1之間的一種狀態。根據量子力學的基本原理,一個量子可同時有兩種狀態,即一個量子可同時表示0和1。因此采用L個量子可一次同時對2L個數據進行處理,從而一步完成海量計算。

這種對計算問題的描述方法大大降低了計算復雜性，因此建立在這種能力上的量子計算機的運算能力是傳統計算機所無法相比的。例如一臺只有幾千量子比特的相對較小量子計算機就能破譯現存用來保證網上銀行和信用卡交易信息安全的所有公用密鑰密碼系統。因此，量子計算機會對現在的密碼系統造成極大威脅。不過，量子力學同時也提供了一個檢測信息交換是否安全的辦法，即量子密碼技術。

二、量子密碼技術的原理

從數學上講只要掌握了恰當的方法任何密碼都可破譯。此外，由于密碼在被竊聽、破解時不會留下任何痕跡，用戶無法察覺，就會繼續使用同地址、密碼來存儲傳輸重要信息，從而造成更大損失。然而量子理論將會完全改變這一切。

自上世紀90年代以來科學家開始了量子密碼的研究。因為采用量子密碼技術加密的數據不可破譯，一旦有人非法獲取這些信息,使用者就會立即知道并采取措施。無論多么聰明的竊聽者在破譯密碼時都會留下痕跡。更驚嘆的是量子密碼甚至能在被竊聽的同時自動改變。毫無疑問這是一種真正安全、不可竊聽破譯的密碼。

以往密碼學的理論基礎是數學，而量子密碼學的理論基礎是量子力學，利用物理學原理來保護信息。其原理是“海森堡測不準原理”中所包含的一個特性，即當有人對量子系統進行偷窺時，同時也會破壞這個系統。在量子物理學中有一個“海森堡測不準原理”,如果人們開始準確了解到基本粒子動量的變化，那么也就開始喪失對該粒子位置變化的認識。所以如果使用光去觀察基本粒子,照亮粒子的光(即便僅一個光子)的行為都會使之改變路線,從而無法發現該粒子的實際位置。從這個原理也可知，對光子來講只有對光子實施干擾才能“看見”光子。因此對輸運光子線路的竊聽會破壞原通訊線路之間的相互關系,通訊會被中斷,這實際上就是一種不同于傳統需要加密解密的加密技術。在傳統加密交換中兩個通訊對象必須事先擁有共同信息――密鑰，包含需要加密、解密的算法數據信息。而先于信息傳輸的密鑰交換正是傳統加密協議的弱點。另外,還有“單量子不可復制定理”。它是上述原理的推論,指在不知道量子狀態的情況下復制單個量子是不可能的,因為要復制單個量子就必須先做測量,而測量必然會改變量子狀態。根據這兩個原理,即使量子密碼不幸被電腦黑客獲取,也會因測量過程中對量子狀態的改變使得黑客只能得到一些毫無意義的數據。

量子密碼就是利用量子狀態作為信息加密、解密的密鑰，其原理就是被愛因斯坦稱為“神秘遠距離活動”的量子糾纏。它是一種量子力學現象，指不論兩個粒子間距離有多遠，一個粒子的變化都會影響另一個粒子。因此當使用一個特殊晶體將一個光子割裂成一對糾纏的光子后，即使相距遙遠它們也是相互聯結的。只要測量出其中一個被糾纏光子的屬性，就容易推斷出其他光子的屬性。而且由這些光子產生的密碼只有通過特定發送器、吸收器才能閱讀。同時由于這些光子間的“神秘遠距離活動”獨一無二，只要有人要非法破譯這些密碼，就會不可避免地擾亂光子的性質。而且異動的光子會像警鈴一樣顯示出入侵者的蹤跡，再高明的黑客對這種加密技術也將一籌莫展。

三、量子密碼技術在網絡支付中的發展與應用

由于量子密碼技術具有極好的市場前景和科學價值，故成為近年來國際學術界的一個前沿研究熱點，歐洲、北美和日本都進行了大量的研究。在一些前沿領域量子密碼技術非常被看好，許多針對性的應用實驗正在進行。例如美國的BBN多種技術公司正在試驗將量子密碼引進因特網，并抓緊研究名為“開關”的設施，使用戶可在因特網的大量加密量子流中接收屬于自己的密碼信息。應用在電子商務中，這種設施就可以確保在進行網絡支付時用戶密碼等各重要信息的安全。

2007年3月國際上首個量子密碼通信網絡由我國科學家郭光燦在北京測試運行成功。這是迄今為止國際公開報道的惟一無中轉、可同時任意互通的量子密碼通信網絡，標志著量子保密通信技術從點對點方式向網絡化邁出了關鍵一步。2007年4月日本的研究小組利用商業光纖線路成功完成了量子密碼傳輸的驗證實驗，據悉此研究小組還計劃在2010年將這種量子密碼傳輸技術投入使用，為金融機構和政府機關提供服務。

隨著量子密碼技術的發展，在不久的將來它將在網絡支付的信息保護方面得到廣泛應用，例如獲取安全密鑰、對數據加密、信息隱藏、信息身份認證等。相信未來量子密碼技術將在確保電子支付安全中發揮至關重要的作用。

參考文獻:

[1]王阿川宋辭等:一種更加安全的密碼技術――量子密碼[J].中國安全科學學報,2007,17(1):107～110

量子計算的原理范文第3篇

[關鍵詞]氮氣-空穴（N-V）中心；量子

中圖分類號：TP313 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0291-02

量子信息和經典信息的基本原理是不相同的。以量子非克隆原理為例[1]，該原理表明，能夠對不明確的純態進行精確的拷貝的裝置，該裝置是不存在的。這個原理的初始文獻[1]顯示該量子非克隆原理是量子態疊加原理的結論。這個原理有重大影響的文獻[2]顯示存在一個通用型量子克隆機，該量子克隆機具有多進程的量子克隆特征。自從文獻[2]首先提出這種通用型的量子克隆機，Milmanetal[3]也提出這么一個原理，它是在QED空腔系統中的通用型量子克隆機的克隆原理。在這個原理中實現通用型量子克隆機的重要障礙的是消相干。為了克服消相干這個難題，Zouetal[4]已提出通過一個空腔輔助碰撞的方案，用于實現通用型QED中的量子克隆機。最近幾年，在研究量子克隆方面，已提出許多不同的方案，如：概率量子克隆[4]，從屬態克隆[5]，協變相位量子克隆[5]，通過空腔輔助相互作用通用型量子克隆[6]，等。在本文中，我們利用一個新的復合固態量子系統證明了單向量子計算的基本操作。此系統包含個氮氣-空穴（N-V）中心與個超導傳輸共振子（TLR）相耦合，它們共同連接于一個約瑟夫森結（CBJJ）超導量子比特。通過交換虛光子，在N-V中心和CBJJ之間產生了有效的相互作用哈密頓量。

1.物理模型

圖1：個NV-TLR對與一個CBJJ耦合的復合量子系統示意圖，其中為耦合電容，為結電容，為偏置電流，為臨界電流。每個TLR中的黑點代表一個N-V中心，個N-V中心顯示了一維的線性結構。

2.CBJJ-TLR大失諧哈密頓量相互作用

裝置原理圖如圖1所示，該系統有四個N-V中心耦合而成的四個TLRs，并且它們的電容耦合成一個共同的CBJJ。其中任何一個TLR的哈密頓量可以寫成（）[9]

（1）

其中，是湮滅算符，頻率，和是TLR的電感和電容。

圖2 傾斜的洗衣板勢能級結構圖。

此CBJJ能夠被模擬成在此洗衣板勢中移動的粒子。通過調節偏置電流，此CBJJ能夠被構建成一個三能級量子系統。

如圖2所示，如果我們假設的能級為零點，那么，頻率分別其中是等離子體振蕩頻率，同時，量子流為，連接電容為，偏流電流為，臨界電流為。我們假設每一個TLR的模是躍遷耦合，但其他躍遷耦合都不存在。使用旋轉波近似，可以使得頻率和頻率相匹配，這時，第個TLR和CBJJ之間的哈密頓量可以寫成：

（2）

其中，是耦合系數，分別是CBJJ和第個TLR的頻率，是躍遷失諧。使用標準量子光學技術，在大失諧條件下，即，第個TLR和CBJJ之間的哈密頓量可以寫成[11，12]

（3）

3.N-V中心-TLR諧振相互作用

圖3：第個N-V中心能級結構圖，其中為此N-V中心和TLR之間的耦合強度。

由圖3所示，N-V中心基態和第一激發態都是電子旋轉三態（）。在該系統中，我們將設定三個基本態中的量子比特分別為：和，這時第個N-V中心的哈密頓量可以寫成：

（4）

其中我們使用旋轉波近似，使得和相匹配。這時，第個N-V-TLR對相互作用的哈密頓量可以寫成：

（5）

其中，和.我們使用為第個N-V-TLR強耦合，第個N-V中心躍遷頻率和第個TLR頻率之間的失諧為。當第個TLR的頻率是第個N-V中心的諧振時，即，.

那么第個N-V-TLR對相互作用的哈密頓量就可以寫成如下形式：

（6）

4.量子克隆機的實現

根據文獻[2]，我們首先簡單回顧一下通用型量子克隆機其轉換過程。如果定義量子比特基矢為，通用型量子克隆機執行幺正變換：

（7）

其中，箭矢左邊的第一個態矢表示輸入量子比特，表示空白拷貝的初始態和任何可能的輔助量子比特。在箭頭右手邊，前兩個態矢是量子克隆的過程，，第三個態矢表示輔助的兩個可能的正交態。

現在，我們給出系統中作用在通用型量子克隆機。為了實現我們的方案，首先介紹該系統中兩量子比特控制相位門，并且該控制相位門將用于實現通用型量子克隆機。假設CBJJ量子比特是控制量子比特，那么，N-V中心量子比特就是目標量子比特。實現需要如下三個步驟：

第一步：讓第個N-V中心和第個TLR在哈密頓量（5）作用下，經過相互作用時間。不失一般性，我們認為所以的N-V中心-TLR強諧振耦合都是相同，即，。以致于經過交換，那么，表示為第個TLR的單光子態。

第二步：調整TLRs（1，2，3，4）的參數，使得每一個N-V中心和其一一對應的TLR不耦合，只需運用方程（3）就可以滿足調整CBJJ和TLRs（1，2，3，4）的參數的條件。經過相互作用時間之后，可以實現的相互交換。

第三步：調整CBJJ的參數，使得它與每一個TLR都不耦合。這樣就可以在相互作用時間內調整TLRs（1，2，3，4）的參數，使得每一個N-V中心與其一一對應的TLR產生諧振，可以實現的相互交換。

這些態經過三次轉換，在最終演化中，輔助量子比特讓第個TLR與其它量子比特不產生耦合。因此，我們在系統里得到了通用型量子克隆機。

5.實驗的可行性分析

文獻[2]對通用型量子克隆機的性質進了討論。因為理想通用型量子克隆機，其保真度為。由文獻[3]知道，在真實的系統中，其保真度應該比0：92更為精確的值。在這些方案中，所有的CBJJ-N-V相互作用和經典脈沖將導致錯誤。如果考慮刪除和制備操作，那么整個操作步驟就是10。因此，如果脈沖的保真度比更好，這個才是合適的必需的精確度。這個值比文獻[3]（）要小很多，這樣就可以大大降低脈沖對實驗設備上的難度。

因此，我們首先要討論方案在實驗上的可行性，在方案中的方法可以在不同條件下實現通用型量子克隆機。

結論

總而言之，這是一個作用于優化通用型量子克隆機的新穎方案。固態量子比特較好單獨從環境中抑制消相干的操作是較容易的。另外，操作步驟很少，而且輔助的量子比特不但可以使量子克隆較容易而且可以降低系統對實驗設備的難度。最后，由于操作時間短，N-V中心、TLRs和CBJJ的消相干時間很長，我們的方案可以在目前現有的實驗條件下得到實現。

參考文獻

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基金項目

本文系湖南省研究生創新項目（No.CX2013B221）和國家自然科學基金項目（No.11174100）、（No.1127506）的研究成果之一。

作者簡介

量子計算的原理范文第4篇

另外，新型的量子計算也給數學密碼體制帶來了前所未有的潛在威脅。1994年PeterShor發現了第一個具體的量子算法'Shor量子分解算法的時間復雜度為D(刀2(109開)(10皿。朗))，它在設想的量子計算機上可以用輸入的多項式時間分解大數質因子，因此它給RsA等公鑰密碼系統的安全性提出了嚴峻的挑戰。1996年Grover發現了非結構化數據庫源于聯想網御神州專家新論搜索的Gmver迭代算，量子Grover搜索算法的時間復雜度為D(／Ⅳ)，它有可能解決經典上所謂的NP完全問題。

2007年11月，加拿大D—wave公司宣稱研制成功28量子位的量子計算機系統；2008年12月，又宣稱成功研制了128量子位的量子處理器。業內科學家們預測，到2020年左右量子計算機將進入實用階段。假如1024個量子位以上的量子計算機研究取得實質性突破，那么256bit甚至512bit的對稱算法將不安全，RSA，ECC等非對稱密碼體制也將不安全。目前的私鑰密碼體制，公鑰密碼體制等都將面臨更新換代的“困境”。因此，研究可以抵抗量子計算等高性能計算攻擊的新型密碼技術體制勢在必行。

根據Shannon信息論原理，如果隨機密鑰的高速在線分發問題能夠有效解決，那么利用一次一密亂碼本(OTP)就可以解決數據傳輸的完全保密問題。但是隨機密鑰的高速在線分發面臨著一系列技術難題或者瓶頸(因為為了確保密鑰安全，需要采用復雜的加密手段和安全協議，限制了密鑰分發的速率；另外，密鑰的安全性也得不到完備性證明)。而量子通信系統可以解決隨機密鑰的高速在線保密分發問題，為0TP的廣泛應用提供了技術可能性，進而可以解決數據傳輸的完全保密問題。基于這樣一個亮點，量子保密通信特別是量子密鑰分發技術(QKD)得到了許多國家的高度關注并得到了快速發展。

目前，QKD作為一個物理上安全的保密體制，其實用化已是一個明顯的趨勢。2004年，華東師范大學在國內首次實現了QKD原理樣機吼2005年，瑞士IDQmntique公司和美國MagQ公司都推出了商用QKD系統產品。2005年，美國BBN公司在DAPAR的資助下構建了6節點的實驗網絡。

2008年，歐盟sECoQc組建了7節點的演示網絡。2009年。中國建設了8節點的“最子政務網”。可以說，國內外對量子密鑰分發技術的研究已經進入了工程實現的關鍵時期，目前已經沒有產品化的技術障礙，其應用基本上取決于市場。目前世界上最好的實驗記錄是：無中繼通信距離l87km，在線分發密鑰的速率lMb／s以上。

1技術原理和特色

根據量子力學原理，微觀世界遵循Hd‘規berg測不準原理和量子不可精確克隆定理。量子態測不準并且不能精確復制，這意味著，通過竊聽將不能得到確定的有效信息，也不能進行重復測量。更重要的是，任何針對量子信號的竊聽都將不可避免地留下痕跡，這為在線檢測竊聽提供了可能。量子態測不準導致的直接結果是任何人都不可能進行精確測量，從這個角度來分析，量子信道是“絕對安全”的；但是這種“絕對安全”是無意義的，因為從中得不到有效信息。合法通信雙方為了提取在量子信道中傳輸的量子信息，必須依賴附加的條件，即必須借助經典信道進行輔助信息的交互，比如竊聽檢測所需要的交互信息必須通過可信輔助信道來傳送，這也決定了量子通信與經典保密通信之間的互補關系。

量子信息是經典信息在功能和性能上的擴展，量子通信系統具有經典通信系統所具有的功能以及經典通信系統所不具有的新功能(比如在線竊聽檢測)。如果采用一組正交態對0和l進行編碼和通信，那么通信雙方能夠進行確定測量，因此完全可以實現經典通信系統的數據傳輸功能。當然，這種應用與經典通信系統相比較并沒有特殊的優越性，因此在大多數情況下，量子通信是指基于量子測不準條件下的量子保密通信。

1.1量子密鑰分發

QKD基于Heisenberg測不準原理和量子不可克隆定理，其完全保密特性得到了證明。因此，至少在理論上，基于量子密鑰的oTP能夠解決通信數據的完全保密傳輸問題又因為這種綜合應用具有體制上的簡潔性、理想的完全保密性和簡單的軟硬件實現性能等，代表了密碼系統發展和升級換代的一個趨勢。

如果QKD在密鑰分發速率方面取得了重大突破，比如達到50Mb／s，甚至達到1Gb／s以上，那么基于量子密鑰的oTP就能夠實現保密語音通信、一些重要數據的實時保密通信等，并且這種應用不存在所使用密鑰或者密碼算法可能存在安全漏洞的隱患。這種系統應用無疑對現在的保密通信體制是一個極大的挑戰!當然，尋找QKD在現代保密通信系統中的應用切入點是當務之急。

1.2量子身份識別量子身份識別是基于量子態身份信息的物理安全的身份

識別方案。量子身份識別信息是量子態，具有唯一性和不可復制性，這從根本上消除了身份信息被假冒或者事后否認的可能性。在量子計算條件下，如何利用量子態身份的唯一性和不可復制特性實現完全保密的量子身份識別具有非常重要的意義。一方面，這種方案不需要事先共享短密鑰，可以增加系統的可用性另一方面，量子身份識別信息基于量子態，具有唯一性和不可復制性，可以從根本上解決其安全問題。

但是，由于量子身份的重復使用等技術難題導致量子身份識別研究進展緩慢。

1.3量子保密通信體制

研究表明。QKD并不是量子保密通信的必要條件，因為人們已經發現不依賴共享密鑰的量子保密直接通信方案110J，這也可能意味著未來的量子保密通信體制的安全性將可能不再依賴共享密鑰。但是，這并不影響QKD在一定時期內得到廣泛應用。量子保密通信在同時解決竊聽檢測、身份識別和信息保護等問題的條件下，將形成一個完備的保密通信體制。量子保密通信不依賴復雜的數據加密算法(當然，信息的本地存儲保護等依然需要安全的數據加密算法)，量子系統設備不，因此量子系統具有通用性，所有用戶的系統配置和功能可以做到完全一致，不存在系統分級和使用多種密碼算法等技術問題，因此可以說不存在互聯互通的技術障礙，它能使任何擁有量子保密通信終端的用戶之間實現完全保密的通信，這是目前的保密通信系統所不具有的功能。這種性能在保密通信中具有非常重要的作用。對于量子糾纏系統來說，由于糾纏粒子之間存在不受空間限制的關聯性，并且可以實現隱形傳態，似乎利用這種現象可以突破經典通信的距離極限，但這是不可能的。因為糾纏粒子之間的通信依然依賴經典信息交互，即在進行基于糾纏的測量之后還必須通過可信經典信道進行相關測量信息交互之后，才能實現兩個糾纏粒子之間的通信，這也是量子糾纏不能實現超光速通信的一個關鍵原因。因此，在目前的量子通信模型下，量子通信在深水、深空通信中并沒有明顯的技術優勢，也很難突破經典通信的水下和深空通信的距離和速率極限。毋庸置疑，探索如何在新型的通信模型下突破經典通信的極限，無論是對于理論創新還是對于國防軍事通信安全等都是非常有意義的。

2基礎研究與應用趨勢

在QKD技術快速發展并日趨成熟的今天，量子保密通信體制還處于初級階段，量子保密通信系統由于系統自身的不穩定性會造成一定的長期誤碼率(比如量子信號的調制解調過程和單光子探測器暗計數等都會引入一定的誤碼，這些誤碼在理論上無法與非法侵入所引起的誤碼進行區分)，如何克服這些誤碼的影響還有待于進一步解決。另外，QKD的應用研究和量子保密通信基礎理論研究依然是量子保密通信體制研究的重點，其發展趨勢可以概括為：

(1)高速量子密鑰分發系統與應用研究。對基于單光子實驗方案進行改進和完善，提高系統的穩定性和效率，并進行QKD系統產品的研發。對基于量子糾纏、隱形傳態等量子特性的實驗方案進行深入研究，研究如何設計性能穩定的QKD系統并在通信距離和通信效率上取得突破。

(2)量子保密通信基礎理論。研究新的量子密鑰分發、量子保密直接通信、量子身份識別、量子比特承諾協議等，完善量子保密通信體制理論研究量子保密通信網絡的基本架構、工作原理和實現方案等：研究任意節點之間的互聯互通機理以及針對量子保密通信網絡的專用路由技術研究量子保密通信網絡與光纖通信網絡之間互聯互通技術。

目前，量子保密通信的實際應用進程直接取決于市場需求和量子技術的發展。量子保密通信系統的關鍵技術主要包括：量子態的制備、分發和探測技術；量子系統穩定性和抗干擾解決途徑；與光纖網絡的兼容性等。

隨著單光子制備、量子存儲和探測技術以及光纖傳輸等相關技術的進一步發展，量子保密通信將在國家重要領域內的通信保密中扮演一個非常重要的角色。短期內，QKD可以從根本上解決密鑰的高速在線分發問題，為oTP的廣泛使用提供一種可行的技術途徑。基于景子密鑰的oTP可以用于保密電話網、保密數據網等，實現各種數據的一次一密加密，確保數據的完全保密傳輸。中長期內，能夠同時解決竊聽檢測、身份識別和信息保護的量子保密通信技術，可以提供一個完善的通信保密解決方案。

3應對策略探討

為了積極應對QKD和量子保密通信技術可能帶來的影響，并為相關技術發展創造良好的氛圍，促進量子保密通信技術的應用推廣，及時采取科學的應對策略非常必要。根據對國內外量子通信研究現狀和趨勢的綜合調研分析，結合國內的實際情況，以下對策或策略具有一定的代表性和較大的參考價值。

(1)信息安全形勢嚴峻，積極進行技術儲備，有備無惠。近幾年，一些典型的經典密碼算法不斷被破譯或被發現存在致命漏洞，網絡計算和量子計算等高性能計算技術快速發展給經典密碼算法帶來前所未有的沖擊和挑戰，經典通信保密體制面臨更新換代的抉擇。而量子保密通信技術代表了一個實際可行的新型技術方向，代表了未來信息安全市場的一個新方向。在積極探索量子保密通信體制的同時，尋求量子技術與經典技術的“融合”，促進這種新型保密通信系統的應用具有十分重要的現實意義。

(2)潛在資源需要整合，潛在市場需要發掘和培育。最子保密通信技術在保密傳輸方面有著十分明顯的技術優勢。其中短期應用前景十分明確，長期推廣應用趨勢不可逆轉。但是，量子保密通信是一個綜合交叉技術學科，系統核心技術需要多學科專業人才聯合進行技術攻關，但是目前國內相關研究主力依然集中在高校，基本上還處在“單兵作戰”的狀態，還不能形成具有核心競爭力的產品研發平臺。

美國MagiQ公司的副總裁AndrewHammond估計QKD短期市場份額將達到20億美元，在不久的未來其市場份額將達到10億美元／年。在今后幾年內，國內的市場份額派工流程與安全知識庫緊密相關，在故障處理時從安全知識庫中提供專家經驗和歷史資料進行參考，在派工處理完畢后的反饋又放入安全知識庫中作為下次事件的歷史資料。安全知識庫包括安全知識文章、漏洞庫，補丁庫、事故案例庫等。

3.1報告報表網絡安全管理系統具有強大的事件分析報告和安全趨勢

報告系統。能夠收集和整理所有的安全事件報告，整理分析，產生針對不同閱讀者的專業安全報表。安全報表能夠將一段時期內的整體安全狀況、攻擊來源、攻擊方式、攻擊目標、最多的和最少的攻擊排序、IP子網攻擊、IP子網攻擊目標、設備類型、事件警告類型、事件狀況類型和事件的嚴重性等等做出專業的分析報告。

3.2趨勢分析趨勢分析指依據網絡安全指標策略體系，將多源安全事

件經編碼格式標準化、歸并關聯等處理后，進行安全指標映射與態勢數據生成，并借助多種可定制可視化視角而展現出來的網絡總體安全狀態和發展趨勢。經過對安全事件、審計日志和一些輔助信息的分析，能夠生成實時態勢報表、態勢告警、態勢預案等安全態勢分析報告，對總體的安全建設提供有價值的指導意見。安全態勢分析需要綜合眾多最新的信息安全管理技術，具有極大的理論價值和實用價值。

量子計算的原理范文第5篇

石墨烯以其獨特的機械和電氣性能聞名于世，而最近荷蘭的科學家們發現，這種神奇材料還具有一種獨特功能。由于單層石墨烯只有一個原子厚，質量極低，因此研究人員設想能否用其制造出一面能夠感受到微小振動的“鼓”。這面鼓的鼓面由石墨烯制成，敲擊它的鼓槌則是以微波頻率發射的光。

領導這項研究的荷蘭代爾夫特理工大學的維伯?辛格博士和他的同事用石墨烯在一個光力學空腔中對這一設想進行了驗證。他們發現，在光力學空腔中，他們能夠通過觀察光干涉現象產生的圖案，檢測出物置及其微小的變化，精度能夠達到17飛米（原子直徑的萬分之一）。

實驗中的光不僅有利于檢測到鼓的位置，同時也能夠向鼓面施加壓力。來自光的推力非常非常小，但足以推動質量極小的用石墨烯制成的鼓面，讓其發生位移。這意味著科學家們可以用光敲擊石墨烯制成的鼓。根據這一原理有望制造出具備超高靈敏度的傳感器設備。