時間：2023-12-29 14:33:50
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇量子計算的意義，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
量子計算和量子信息處理是人們利用物質的量子行為而設計的量子信息處理技術。量子算法顯示現今金融系統和互聯網所普遍采用的公鑰保密算法并不是安全的，它可以被量子計算機容易的破解。同時量子信息技術也提供了建立在量子力學基本原理基礎上的量子密碼協約。在量子計算和量子信息處理中，量子糾纏起到一個核心的作用，例如在隱形傳態（teleportation）和超密編碼（superdense coding）中的明顯作用，及在糾錯碼和簇態（cluster）中的特殊形式。特別如果沒有量子糾纏，量子算法一般可以用經典算法有效模擬。所以量子糾纏態的性質研究和各種量子糾纏態的制備是實驗和理論的研究焦點。
量子糾纏態的性質刻畫特別是它的大小測量是一個有意義的課題。研究表明量子糾纏態的大小一般可以由純態的馮諾伊曼熵來衡量，對于一個兩量子比特系統，馮諾伊曼熵大的態可以通過局域量子操作及經典通訊變換為另一個馮諾伊曼熵小的態。但是對高維系統，卻經常存在兩個量子糾纏態并不能互相轉化的情況，甚至存在更復雜比如所謂糾纏催化的情況：即在糾纏態轉換過程中有輔助的糾纏態起到類似化學催化劑的現象。在刻畫這些糾纏態性質方面，大家最近發現馮諾伊曼熵的推廣即任伊熵是一個好的量子糾纏大小的測度，可以準確的刻畫糾纏轉化行為。同時隨著量子信息科學的發展，人們也希望能利用量子信息科學里的一些技術和方法來研究比如凝聚態系統的一些量子行為，例如對量子相變的刻畫。反過來也希望凝聚態物理對物質量子相的性質研究能對量子信息處理和量子計算是否可以在這些系統實現給出提示。
最近，中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）理論室范桁研究員、博士生崔健與新加坡國立大學等合作在不同量子相的不同量子計算能力方面的研究取得重要進展（Nature Commun.3，812（2012））。他們通過對模型基態任伊熵的偏導正負性的判斷，發現其行為可以準確區分凝聚態模型的不同量子相，而且不同的量子相確實在量子計算的能力方面是不同的。
量子計算的實現在方法上大致可以被分為兩種，量子邏輯門方法和絕熱量子計算方法。研究表明這兩種方法在計算能力和計算復雜度方面是等價的。他們選取了一種可以用絕熱量子計算實現的量子算法，通過對一維橫場伊辛模型和XY模型基態糾纏任伊熵的分析發現，在絕熱量子計算的實現過程中，在一些量子相里，絕熱量子計算需要整體相干操作，而在另一些量子相里，絕熱量子計算可以通過較簡單的局域操作輔助以經典通訊。而對比如量子搜索的研究表明，局域操作在所謂的量子加速方面并不起作用。從而表明不同的量子相具有不同的量子計算能力。
凝聚態模型基態的任伊熵研究對量子相變的刻畫及在量子計算中的作用是一個新的方法，不同量子相有不同的量子計算能力這個結論對具體物理系統的選取有指導意義。相關工作發表在近期Nature Commun.上（Nature Commun.3.812（2012））。
此項工作得到國家自然科學基金委員會，科技部973計劃和中國科學院的支持。
中國科學院物理研究所
【論文關鍵詞】電子技術；理論與應用；近似計算；靜態分析
【論文摘要】本文首先探討了近似計算在靜態分析中的應用問題，其次分析了納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊，最后電子技術在時間與頻率標準中的應用進行了相關的研究。因此，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值。
一、近似計算在靜態分析中的應用
在電子技術中應運中，近似計算貫穿其始終。然而，沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術中往往行不通，也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差，但這個誤差控制得好，不會對分析其它電路產生大的影響。所以關鍵在于我們如何掌握，特別是如何應用近似計算。
在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。
二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級，因此，其機理和現有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現象和相關問題需要解決，如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。盡管如此，納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面，其主要表現在以下幾個方面。
（1）納米Si基量子異質結加工
要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中，不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的，構建成納米尺度的量子勢阱，這種結構稱作“半導體異質結”。
（2）分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線，但把這些元件組裝成一個可以運轉的邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展，但該技術何時能夠走出實驗室進入實用，仍無法斷言。
（3）超高密度量子效應存儲器
超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來納米計算機的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學研究者提出了新的挑戰。
（4）納米計算機的“互連問題”
一臺由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局，而整體結構問題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說，就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內，并極快地使用和產生信息，需要有特殊的結構來控制和協調計算機的諸多元件，而納米計算元件之間、計算元件與外部環境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言，由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”，這樣就有一些幾何學上的考慮和限制，連接的數量不可能無限制地增加。因此，納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環境
當前，分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機并行技術、計算機圖形學已取得快速發展，利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境，并使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題，目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術手冊
交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段，根據美國國防部的定義：加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基于數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊并不存在，大多數電子技術手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段，但是各有優點，較低級別的電子技術手冊目前仍然有著各自的應用價值。由于類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。簡單的說，電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便，數字化后的數據需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。
四、電子技術在時間與頻率標準中的應用
時間和頻率是描述同一周期現象的兩個參數，可由時間標準導出頻率標準，兩者可共用的一個基準。
在量子世界里，這或許不是幻想。日前，我國發射了全球首顆量子科學實驗衛星。記者采訪了量子衛星首席科學家潘建偉院士、中科院物理所研究員呂力、北京大學物理系教授劉雄軍，帶你一起走進神奇的量子世界。
量子究竟是什么？
量子是構成物質的基本單元，是能量的最基本攜帶者，不可再分割。比如，光子是光能量的最小單元，不存在“半個光子”，同理，也不存在“半個氫原子”“半個水分子”等等。量子世界中有兩個基本原理：
量子疊加，就是指一個量子系統可以處在不同量子態的疊加態上。著名的“薛定諤的貓”理論曾經形象地表述為“一只貓可以同時既是活的又是死的”。
量子糾纏，類似孫悟空和他的分身，二者無論距離多遠都“心有靈犀”。當兩個微觀粒子處于糾纏態，不論分離多遠，對其中一個粒子的量子態做任何改變，另一個會立刻感受到，并做相應改變。
世界上真有絕對安全的通信嗎？
這得先說說通信中信息是如何被竊取的。傳統光通信是通過光的強弱變化傳輸信息。從中分出一丁點光并不影響其他光繼續傳輸信息，測量這一丁點光原理上就能竊取信息。
量子通信則完全不同！竊聽者如果想攔截量子信號，并對其進行測量，將不可避免地破壞攜帶密鑰信息的量子態。根據量子“測不準定理”，這種破壞必然會被信息發送者和接收者所發現。
是否可以不破壞傳輸的量子態，只截取并復制，再繼續發送？這已被“量子不可克隆定理”完全排除，于是也就保證了量子通信的絕對安全。
能實現《星際迷航》里的瞬間移動嗎？
“量子態隱形傳輸”是基于量子疊加和量子糾纏的特性，就是甲地某一粒子的未知量子態，可以在乙地的另一粒子上還原出來。其實傳輸的是粒子的量子態，而不是粒子本身。這種狀態傳送的速度上限仍然是光速，也不是“瞬間移動”。
現在，在光子、原子等層面已經實現了量子態隱形傳輸。電影里“大變活人”在原理上是允許的，但目前還遠遠做不到。因為科幻電影里人的傳送，不僅需要把人的實體部分的大量原子、分子傳送，并且嚴格按照原來的相對位置重新排列起來，更何況重現意識和記憶就更復雜了。
不過，隨著科學的發展和技術的進步，也許未來我們還是可以實現人的量子隱形傳態，到那時星際旅行就不是夢啦。
未來機器會不會像《變形金剛》里一樣被裝上量子大腦？
所謂量子大腦，其實就是當今正在研制中的量子計算機。未來的量子計算機可能會對人工智能起到極大的幫助，在數據搜索、分析和處理方面提供遠遠超過目前經典計算機的運算能力。
機器人都是預先設置好程序的，而人是有意識和自由意志的。研究發現，人腦中的思維機制與量子疊加、量子糾纏或許存在相似之處。所以也有學者認為，未來可望創造出與人腦一樣運行的人工智能機器人。真到這種程度，機器與生物之間的界限已經非常模糊。這目前還只是一種暢想，未來究竟怎樣還得拭目以待。
量子技術什么時候才能飛入尋常百姓家？
量子通信目前已經實現在金融、政務系統等中的使用。要讓每個人都用上，樂觀的話需要10到15年。這需要對網絡基礎設施進行改造，還涉及到標準制定。到時候，個人的網上銀行、手機支付、信用卡等就再也不怕被盜號，“棱鏡門”那樣的泄密事件也不會發生了。
而量子計算目前仍然處于基礎研究的階段，前進道路上還面臨著巨大的挑戰，不知道在二三十年的時間內能否實現初步應用。一旦取得進展，其意義將是極其重大的。
量子科學和技術究竟將帶來一個怎樣的未來？
量子科學和技術其實已經在方方面面影響著我們的日常生活。我們目前正在廣為使用的計算機、手機、互聯網、時間標準和導航，包括醫院里的磁共振成像等等，無一不得益于量子科學和技術。
乍看,題目好象哲學的。不屑哲學,只談物理。
大量研究表明,目前為止的實驗已經給出物質世界準確信息,物理學重要任務之一就在于找出這信息并揭示其內在規律。遺憾的是,目前為止的理論(無例外)均未能如此。然而國內外學界卻一致認為理論物理大廈框架——《量子力學》已經建成,剩下只是裝修和美化了。
但經本文研究表明,《量子力學》對一些基本物理學問題的實質并不清楚,往往似是而非。然而《量子力學》卻娓娓動聽、夸夸其談,實則以其昏昏使人昭昭!請看事實:
1.1 關于“量子化”根源問題。
微觀世界“量子化”已被證實,人們已經公認。但接踵而來的就是“量子化”根源問題,又機制怎樣?這本是物理學根本任務之一。已有的理論包括愛因斯坦、玻爾、量子力學都未能回答。然而量子力學家們卻置這本職任務于不顧,翩翩起舞與數學喧賓奪主、相互玩弄!
就是說,《量子力學》是在未有弄清量子化根源前提下侈談“量子”的“科學”。其結果只能使原子結構憑空量子化,量子化則成為無源之水,無本之木。這就是目前物理科學之現狀!
可有人,例如一位量子力學教授辯論時說:“量子化是電子自身固有屬性,陰極射線中的電子能量也是量子化的”。
雖然,這量子力學家利用了“微小量子”數學“極限”概念進行詭辯,顯得很聰明,但卻誤了人類物理學前程!
不可否認的事實是:陰極射線中的電子、X射線韌致輻射電子、高能加速器中電子或其它自由電子能量都連續可變,決不表現量子化!這無疑表明量子化不是電子自身固有屬性。那末,原子結構中能量量子化必有其它原因。顯然這是基本物理學問題,作為理論物理又是非弄清不可的問題。其它科學例如數學,由于任務不同尚可不必關心量子化根源問題。然,作為理論物理決不可以!本文如下將準確具體討論量子化根源問題以及物質世界又怎樣量子化的,并給出8位數字有效精度與實驗完全相符的計算結果。 1.2 理論與實踐關系問題
既然憑空將電子能量量子化,就難免臆造之嫌,所以《量子力學》就下意識往實驗上靠――“符合”試驗。然而,既下意識就難免拙劣,請看事實:
世界著名理論物理第六冊——《量子力學》(文獻 [1]) 中著:“量子力學,可建立于數個基本假定上,大體上這些基本假定分屬兩大項……,兩項的假定便構成一量子力學完整系統”。
這明確表明,量子力學就是建立在基本假定上的(種種猜測)。“科學學”研究還表明:任何建立在基本假定上的東西都不可能是科學!然而量子力學家們卻娓娓動聽說:“量子力學是建立在實驗基礎上的科學”。這不是彌天大謊么?!
文獻 [1] 在建立對易關系:
pq -qp = (?/i)E ――――――――― (1)
時說:“這是一基本假定”。并告誡人們:“不可懂”!就是說(1)式不能用任何數學——物理方法導出,即:不否認這是一種猜測。然而,(1)式就是昭著世界的“波動方程”的基礎,也就是量子力學的理論基礎。
所以確切地說,量子力學就是建立在基本假定上的種種猜測。這分明表現的是量子力學家們主觀意識!
研究表明,量子力學所謂實驗基礎,首先在于德布羅意“物質波”理論。認真研究表明,物質波究竟是什么?德布羅意本人未有弄清,后人至今仍未弄清,又怎能說“建立在實驗基礎上”呢?!
研究表明,量子力學的實際過程是:德布羅意對自然現象進行一次連他自己也弄不清的抽象(猜測)(以下證明),提出“物質波”概念。量子力學對這不清的概念又進行一次抽象(猜測)(以下證明),提出“波函數”(Ψ)概念,并且通過一種算符將其作用到一個基本假定即(1)式上,便鑄成了著名的“波動方程” ——量子力學的理論基礎:
(h2/2m)2Ψ + (E-V)Ψ = 0 ――――― (2)
由于量子力學憑空引進“波函數Ψ”,實際上就賦予了電子神奇性質。正是這種神奇性質使得量子力學具備了非凡詭辯能力。
1.3 量子力學詭辯倫理
1.3.1 關于理論基礎詭辯
以上及以下討論都證明,量子力學是,由于缺乏了解,錯誤地估計了試驗(以下嚴格證明),用了錯誤的基本假定(不能由任何合理方法導出)而形成的,錯誤理論。然而量子力學家們卻口口聲聲:“量子力學是建立在實驗基礎上地科學”。這分明是在詭辯,再加上社會意識,量子力學又具備了狡辯能力。 1.3.2 關于物質波的狡辯
對于“物質波”概念,量子力學 [1] 應用了三個基本假定:其一假定“對易關系”即(1)式,由此構成量子力學骨架;其二假定“測不準原理”,由此編造了電子“幾率云”圖像;其三假定“波粒互補原理”,這種原理本身就是一種詭辯,因為“波粒二象性”問題目前仍屬困難不解的世界性難題。于是量子力學精心泡制出“波函數Ψ”并強加給電子。經如此之假定,電子便具備了神奇性質——量子力學家們的主觀意識。
然而“波函數”的物理意義究竟是什么?量子力學家們著實應向人們交代清楚,遺憾的是任何學家都未能如愿。實際上對波函數Ψ的真實物理意義,量子力學家們也只是:你知、我知、天知、地知,凡人不可知。這分明是狡辯理論!
如果需要,量子力學(文獻 [1])首先拿出:
2πa=n ―――――――――――――― (3)
很明顯式中 2πa是粒子中心軌跡。于是說,物質波是粒子軌跡波動。此說極易征服初學者,但此說問題也易敗露。量子力學立即改變說法,言(3) 式系近代物理概念,對此不能用經典概念理解。于是又出現:
1.3.3 關于“經典”與“近代”狡辯
量子力學經常炫耀是近代科學理論,已經超脫經典,又不時貶低經典理論。
然而,以下討論完全證明:量子力學除了主觀臆造因素外,完全沒有離開經典物理一步,也未超出經典物理一點,就連波函數 Ψ 的表達式(無例外)也完全是經典數學和經典力學關系式,并且以下用不可否認的事實——量子力學所犯經典錯誤,表明量子力學連經典理論也不通。所以,量子力學所謂超脫經典,正在于一些基本假定連同主觀臆造。在此種意義上說,量子力學不僅超脫經典,而且也超脫科學! 1.3.4 量子力學方法論狡辯
確切說,量子力學不能給波函數 Ψ 做出完整的真實物理學定義,但在理論中卻輪番使用: ①波函數 Ψ 表示粒子中心軌跡波動;②波函數 Ψ 表示粒子出現幾率;③波函數 Ψ 表示彌撒物質波包三種概念。有了三種概念,又可各取所需,自然一切物理問題都“迎刃而解”了。
然而,量子力學同時又“有權”輪番否定這三種概念。但卻不是自我否定,而是另一種需要——否定其它理論,其中包括真理。要指出的是,量子力學輪番使用三種概念,又輪番否定這三種概念,并不是在同一時間同一地點進行的。因為應用一種概念的同時又否定這種概念,這是賣矛又賣盾的故事,連兒童都知道是蠢事。顯然量子力學家比兒童高明得多,這叫認識方法狡辯。
似這樣,在哲學面前,用“建立在實驗基礎上”量子力學可以蒙混過關;其它科學由于研究任務不同,不會關心“量子化”根源,又由“領地”限制也無權過問波函數的真實意義;量子力學又可各取所需輪番應用和輪番否定①、②、③三種概念。于是,量子力學便以狡辯贏得了世界理論權威!
1.4 關于“符合”試驗問題
以下將證明,量子力學所謂符合實驗,實際上系對實驗的猜測。量子力學很善于做貌似合理實則謬誤的猜測(以下揭示),并美其名曰“符合”試驗。其實,對實驗的真實物理過程并不清楚,又何談相符呢?請看事實:
基于玻爾理論的成功,量子力學作兩項重要推廣。 心理學原因,人們對這種推廣又愿意接受。然而卻出現本質性原則錯誤,請看:
1.4.1 量子力學推廣(一)
由于氫原子的試驗電離能與玻爾理論真實能級相近,于是量子力學推廣為:
試驗電離能 = 原子真實能級 ―――――――――― (4)
將該式推廣到多電子原子中顯然很省力氣,但這是嚴重錯誤。請看氦原子事實:
試驗(文獻[1])測得氦原子兩個電離能,這里分別用 E1,E2 表示為:
E1= 1.80(Rhc) = 24.58(ev) ―――――――― (5)
E2= 5.80(Rhc) = 79.01(ev) ―――――――― (6)
量子力學[1]認為這就是氦原子的兩個真實能級。
若用 E玻 表示類氫氦離子基態能玻爾理論值,則
E玻 = 54.42(ev) ――――――――――――― (7)
顯然下式成立:
E2 = E1+ E玻 ―――――――――――――― (8)
該式明確表明 E2 不是氦原子的真實能級,因為其中包含有 E1 ,即第一電離能。
那么,實驗值 E2 即(8)式表示什么物理內容呢?
研究表明:要使氦原子第二電子電離,儀器必先付出能量 E1=24.58(ev) 先使第一電子電離,這好比代價,氦原子于是變成類氫氦離子,其基態能為 E玻=54.42(ev)。要使它電離,儀器必須再付出與 E玻 相等的能量,才能使第2電子電離。那么儀器付出總能量必為 E2=E1+E玻,這就是氦原子電離實驗真實過程,由此不難結論:
1.4.2 據電離實驗本文結論
電離實驗結論一:氫原子及類氫氦離子玻爾理論值正確。
電離實驗結論二:目前電離能實驗值 ≠ 原子真實能級。
電離實驗結論三:所有元素最低能級皆為其類氫離子能級,不存在比這更低的能級。 然而量子力學(文獻[1]、[3])卻競相用“微擾法”、“變分法”乃至用修正核電荷方法逼近計算這氦原子的“能級”E2 :
E2= 5.80(Rhc) = 79.01(ev) ―――――― (9)
量子通信是量子力學和經典通信相結合的產物，其安全性由海森堡測不準定理和不可克隆原理所保障，具有經典通信無法比擬的無條件安全性及對竊聽的可檢測性。電力系統通信專網，建立了“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的網絡與信息安全防御體系，但安全措施主要側重于業務層和數據安全層面，在底層安全策略和適應未來發展方面存在局限性。由于電力數據對通信安全要求的特殊性，量子通信極有可能是確保電力通信安全的極佳選擇。綜上，開展量子保密通信技術研究非常有意義。本文首先對量子通信技術進行概述，接著闡述了國內外技術研究現狀；最后，根據電力通信業務需求，分析量子通信在電力系統中的應用前景。
2量子通信技術概述
量子通信，廣義上是指把量子態的傳遞，包括：量子密集編碼、量子密鑰分發和量子隱形傳態。其中，量子密集編碼用于量子計算機。量子密鑰分發，在傳送量子態的過程中，光子會經由光纖或自由空間被實際傳送到接收方；量子隱形傳態，糾纏光子對分處兩地，量子態在一處消失后，在另一處被巧妙地重現，而光子本身卻不被傳送。量子通信，狹義上理解，是量子密鑰分配或基于量子密鑰分配的安全保密通信。量子密鑰分發只是負責產生和分發通信需要的密鑰，最終的的數據信息經由加密生成的密文，還是必須經過經典信道進行傳輸。在量子隱形傳態中，同樣也要用經典信道將測量的信息傳送出去，經典信息與量子信息聯合起來才能實現量子隱形傳態。因此，量子通信技術除了在竊聽檢測和通信保密方面具有優勢以外，并不能突破經典通信系統在通信速率、距離、抗干擾性能等方面的極限。
3量子通信技術國內外研究現狀
量子通信具有高效率和絕對安全等特點，廣泛的應用前景吸引眾多國家投入人力物力。美國、日本、歐洲多國都成立了專門開展量子技術研究的機構，此外，IBM、HP、NEC、NTT等企業也紛紛加入到量子通信的研究之中。國外量子密鑰分配技術專利統計顯示，公司、企業申請的專利數占主導地位，科研院所其次，可以看出量子密鑰分配技術具有潛在的商業化價值和應用空間。1984年，BennetC.H.和BrassardG.提出第一個量子密鑰分發協議（BB84協議），揭開了量子密鑰分發研究的序幕。1993年，英國國防部研究局在傳輸長度為10km的光纖中實現了基于BB84方案的相位編碼量子密鑰分發。1997年，奧地利的A.Zeilinger小組在室內首次完成量子態隱形傳送的原理性實驗驗證。2001年，瑞士IDQuantique公司推出商用量子密鑰分發系統。2004年，瑞士日內瓦大學的Gisin小組推出的“Plug&Play”光纖量子密鑰協商系統光纖長度提高到67km，成為世界上首個商用的QKD系統。
國內，量子通信研究同樣受到相關部門的大力支持。郭光燦小組：2004年，實現北京-天津125km光纖點對點的量子密鑰分發；2007年，實現了基于波分復用的四用戶量子密鑰分發網絡，通信距離達到42.6km；2009年，在安徽蕪湖建成世界首個“量子政務網”。2005年，潘建偉小組在世界上首次實現13km自由空間的糾纏分發和量子密鑰產生；2008年，實現了三用戶的誘騙態量子密鑰分發網絡；2009年9月，世界上首個全通型量子通信網絡建成，首次實現了實時語音量子保密通信。最近幾十年，量子通信從理論到實驗，再到實用化突破，發展迅速。
4量子通信技術在電力系統中的應用前景
電網規模的不斷擴大，電網企業信息化程度日益提高，電網面臨的安全風險更多、更大，迫切需要研究新的通信技術，將其應用到電力系統來。量子通信技術具備高效率和絕對安全的優勢，將可能成為保護電力系統數據安全的極佳選擇。而且，在我國相關的研究和實用化工作也走在世界前列，具有自主知識產權，探索量子通信技術在電力系統中的應用是非常有意義和前瞻性的工作。結合目前電力通信系統和業務系統現狀，量子通信技術可以在以下方面開展應用研究：
4.1構建量子加密異地備份數據傳輸鏈路目前，各網省公司已大力開展備用調度系統和信息容災體系的建設，并相繼成立了異地數據容災中心。為確保數據中心之間的數據保密傳輸，一個安全的加密系統是必需的。量子保密通信的安全性不是基于計算的復雜性，在信息保護和保密通信方面具有天然的優勢。使用量子密鑰分發鏈路，在主、備數據中心間進行密鑰分發和交換，能夠構建高效、安全的異地數據備份傳輸通道。
4.2構建核心加密通信網電力企業的電腦被攻擊，可能引發用電行業的癱瘓，造成社會大面積混亂。傳統的防火墻和信息過濾技術無法從根本上解決“黑客”攻擊的問題，隨著量子通信距離和多用戶量子通信技術的突破，利用量子通信技術構建網省地重要調度機構加密通信網，在網絡上任意兩用戶間實現量子密鑰的加密通信，將能保證營銷、市場、辦公等重要業務的安全性。
4.3構建點對點量子加密保護通道線路保護、安穩屬于電力生產一區的重要業務，對數據的實時性和安全性要求非常高。現采用的專用光纖、復用2M通道方式能保證數據的實時性，卻無法保證絕對安全性。隨著量子通信的快速發展，兩點間的量子通信技術趨于成熟，兩方量子密鑰分發通信距離已經能夠達到幾十公里~百公里級。量子密鑰分發技術，使用光量子作為保護、安穩信息的載體，將能極大地保障業務的安全性。
4.4構建加密量子交換網絡電話業務是生產指令上傳下達的關鍵工具，是電網安全正常運行的重要通信保障，目前主要采用PCM或交換機放號的方式，在承載網層面未進行安全保證。使用量子交換機實現經典通信網絡的交換控制與量子交換網絡的控制，可以構建高安全的量子交換網絡，防止電話遭竊聽和惡意攻擊。
4.5應急量子通信當出現冰災、地震、洪水等自然災害，光纜、傳輸設備等電力通信基礎設施受到大面積破壞時，現有電力通信網絡陷入癱瘓，無法進行有效的應急搶修通信。目前，量子隱形傳態技術已經獲得16km的實驗進展，隨著關鍵量子器件技術的成熟，隱形傳態將進入應用階段。利用隱形傳態技術，構建應急環境下的量子衛星通信系統，將對未來的應急搶修提供重要幫助。
5總結
在電子技術中應運中，近似計算貫穿其始終。然而，沒有近似計算是不可想象的。而精確計算在電子技術中往往行不通，也沒有其必要。盡管近似計算會引入一定的誤差，但這個誤差控制得好，不會對分析其它電路產生大的影響。所以關鍵在于我們如何掌握，特別是如何應用近似計算。
在工作點穩定電路中的應用要進行靜態分析，就必須求出三極管的基電壓，必須忽略三極管靜態基極電流。這樣，我們得到三極管的基射電子的相關過程及結論。
二、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題
由于納米器件的特征尺寸處于納米量級，因此，其機理和現有的電子元件截然不同，理論方面有許多量子現象和相關問題需要解決，如電子在勢阱中的隧穿過程、非彈性散射效應機理等。盡管如此，納米電子學中急需解決的關鍵問題主要還在于納米電子器件與納米電子電路相關的納米電子技術方面，其主要表現在以下幾個方面。
（1）納米Si基量子異質結加工
要繼續把現有的硅基電子器件縮小到納米尺度，最直截了當的方法是采用外延、光刻等技術制造新一代的類似層狀蛋糕的納米半導體結構。其中，不同層通常是由不同勢能的半導體材料制成的，構建成納米尺度的量子勢阱，這種結構稱作“半導體異質結”。
（2）分子晶體管和導線組裝納米器件即使知道如何制造分子晶體管和分子導線，但把這些元件組裝成一個可以運轉的邏輯結構仍是一個非常棘手的難題。一種可能的途徑是利用掃描隧道顯微鏡把分子元件排列在一個平面上；另一種組裝較大電子器件的可能途徑是通過陣列的自組裝。盡管，PurdueUniversity等研究機構在這個方向上取得了可喜的進展，但該技術何時能夠走出實驗室進入實用，仍無法斷言。
（3）超高密度量子效應存儲器
超高密度存儲量子效應的電子“芯片”是未來納米計算機的主要部件，它可以為具備快速存取能力但沒有可動機械部件的計算機信息系統提供海量存儲手段。但是，有了制造納米電子邏輯器件的能力后，如何用這種器件組裝成超高密度存儲的量子效應存儲器陣列或芯片同樣給納米電子學研究者提出了新的挑戰。
（4）納米計算機的“互連問題”
一臺由數萬億的納米電子元件以前所未有的密集度組裝成納米計算機注定需要巧妙的結構及合理整體布局，而整體結構問題中首當其沖需要解決的就是所謂的“互連問題”。換句話說，就是計算結構中信息的輸入、輸出問題。納米計算機要把海量信息存儲在一個很小的空間內，并極快地使用和產生信息，需要有特殊的結構來控制和協調計算機的諸多元件，而納米計算元件之間、計算元件與外部環境之間需要有大量的連接。就現有傳統計算機設計的微型化而言，由于電線之間要相互隔開以避免過熱或“串線”，這樣就有一些幾何學上的考慮和限制，連接的數量不可能無限制地增加。因此，納米計算機導線間的量子隧穿效應和導線與納米電子器件之間的“連接”問題急需解決。
（5）納米/分子電子器件制備、操縱、設計、性能分析模擬環境
當前，分子力學、量子力學、多尺度計算、計算機并行技術、計算機圖形學已取得快速發展，利用這些技術建立一個能夠完成納米電子器件制備、操縱、設計與性能分析的模擬虛擬環境，并使納米技術研究人員獲得虛擬的體驗已成為可能。但由于現有計算機的速度、分子力學與量子力學算法的效率等問題，目前建立這種迅速、敏感、精細的量子模擬虛擬環境還存在巨大困難。
三、交互式電子技術手冊
交互式電子技術手冊經歷了5個發展階段，根據美國國防部的定義：加注索引的掃描頁圖、滾動文檔式電子技術手冊、線性結構電子技術手冊、基于數據庫的電子技術手冊和集成電子技術手冊。目前真正意義上的集成了人工智能、故障診斷的第5類集成電子技術手冊并不存在，大多數電子技術手冊基本上位于第4類及其以下的水平。需要聲明的是，各類電子技術手冊雖然代表不同的發展階段，但是各有優點，較低級別的電子技術手冊目前仍然有著各自的應用價值。由于類以上的電子技術手冊在信息的組織、管理、傳遞、獲取方面具有明顯的優點。
簡單的說，電子技術手冊就是技術手冊的數字化。為了獲取信息的方便，數字化后的數據需要一個良好的組織管理和提供給用戶的形式，電子技術手冊的發展就是圍繞這一過程來進行的。
四、電子技術在時間與頻率標準中的應用
時間和頻率是描述同一周期現象的兩個參數，可由時間標準導出頻率標準，兩者可共用的一個基準。
1952年國際天文協會定義的時間標準是基于地球自轉周期和公轉周期而建立的，分別稱為世界時（UT）和歷書時（ET）。這種基于天文方面的宏觀計時標準，設備龐大，操作麻煩，精度僅達10-9。隨著電子技術與微波光譜學的發展，產生了量子電子學、激光等新技術，由此出現了一種新穎的頻率標準——量子頻率標準。這種頻率標準是利用原子能級躍遷時所輻射的電磁波頻率作為頻率標準。目前世界各國相繼作成各種量子頻率標準，如（133Cs）頻標、銣原子頻標、氫原子作成的氫脈澤頻標、甲烷飽和以及吸收氦氖激光頻標等等。這樣做后，將過去基于宏觀的天體運動的計時標準，改變成微觀的原子本身結構運動的時間基準。這一方面使設備大為簡化，體積、重量大減小；另一方面使頻率標準的穩定度大為提高（可達10-12—10-14量級，即30萬年——300萬年差1秒）。1967年第13屆國際計量大會正式通過決議，規定：“一秒等于133Cs原子基態兩超精細能級躍遷的9192631770個周期所持續的時間”。該時間基準，發展了高精度的測頻技術，大大有助于宇宙航行和空間探索，加速了現代微波技術和雷達、激光技術等的發展。而激光技術和電子技術的發展又為長度計量提供了新的測試手段。
總之，在探討了近似計算在靜態分析中的應用問題、納米電子技術急需解決的若干關鍵問題和交互式電子技術應用手冊后，廣大科技工作者對電子技術在時間與頻率標準中的應用知識的初步了解和認識。在當代高科技產業日漸繁榮，尖端信息普遍進入我們生活之中的同時，國家經濟建設和和諧社會的構建離不開我們科技工作者對新理論的學習和新技術的應用，因此說，本文具有深刻的理論意義和廣泛的實際應用價值是不足為虛的。
【參考文獻】
[1]張凡，殷承良《現代汽車電子技術及其在儀表中的應用[J]客車技術與研究》，2006（01）。
[2]李建《汽車電子技術的應用狀況與發展趨勢》[J]，《汽車運用》，2006（09）。
[3]陶琦《國際汽車電子技術縱覽》[J]，《電子設計應用》，2005（05）。
[4]劉艷梅《電子技術在現代汽車上的發展與應用》[J]，《中國科技信息》，2006（01）。
[5]魏萬云《淺談當代電子技術的發展》[J]，《中國科技信息》，2005（19）。
[6]黃軍輝，張南峰，管衛華《創辦汽車電子技術專業——適應現代汽車技術的發展之路》[J]，《廣東農工商職業技術學院學報》，2006（01）。
[7]巨永鋒《汽車電子技術的發展趨勢》[J]，《現代電子技術》，2003（09）。
【關鍵詞】計算機技術；計算機；發展；微型計算機
計算機技術的普及已成為社會發展的必然趨勢，在未來的社會發展中，計算機技術必然將朝著超高速、超小型、平行面處理和智能化方向發展。盡管在目前的社會發展中受到物理極限的約束與影響，以硅芯片為主的計算機核心部件和中央處理器性能持續增長。作為Moore定律驅動下不斷影響，驅動器不斷的發展和優化，并在工作中逐步形成了以晶體管為主的微型處理器，其性能更是高達10萬MIPS（1000億條指令/秒）。這種計算機核心元件的出現對于計算機技術的更進與優化有著十分重要的意義，同時對于全面開展計算機技術工作流程和模式顯得更為有效和可靠。在未來計算機技術的發展中，超高速、微型化和智能化的計算機將成為人們工作研究的主要重點，也是在工作中將計算機技術形成多個數據處理的核心理念。基于目前計算機技術的穩定、明顯和快速發展，超高速計算機將成為未來計算機得以改變和發展的主要基礎，也是在生活中將各種相關因素融入和運用到計算機中的主要方法和手段。
一、計算機技術的發展史
計算機誕生之初，其主要的作用是用于計算導彈的運行彈道。但是由于在過去的工作中計算機成本較為昂貴，在上個世紀五十年代以前，計算機主要應用在軍事領域。直到上個世紀六七十年代，計算機成本逐步降低，使得部分單位和企業有能力在工作中采用計算機進行工作，也使得計算機技術得到飛速發展。隨著Intel4位中央處理器的誕生以及普及，在1982年，世界上第一臺個人計算機誕生，并被成功的應用在家庭。到了上個世紀九十年代末期，計算機技術已經成功的應用在諸多家庭和企業，同時設計領域也逐步廣泛企業。在這種社會現狀下，計算機技術的發展與應用逐步形成了兩個不同的方向和趨勢，其一主要指的是被應用在科研機構、軍事機構的計算機，由于這些領域往往都是計算困難、計算精度較高的工作環節，因此在計算就發展中對于計算機的計算能力和計算精確度提出了新的要求。其二主要指的是在工作中應用在家庭和中小企業的計算機，這些計算機可以說主要是往實惠、小體積和輕重量的方向發展。縱觀計算機發展史我們可以得知，計算機創新能力的推動與普及與人們生活和社會發展緊密相連，其在工作中也推動了整個社會領域的正常進行。
二、計算機現狀
計算機技術在當今社會中發揮著不可替代的作用，對于促進社會信息化的實現有著主導作用。伴隨著科學技術的深入發展，計算機技術也逐步實現了硬件系統與軟件系統同步發展的核心技術觀念，也在工作中實現了信息化、現代化的核心技術處理要求。
（一）現代微型處理器的情況
在當前社會中，計算機技術的性能提升和處理主要在于發展微型處理器，這也是目前計算機發展的整體趨勢，在計算機發展工作中，其主要的實質在于提高處理器芯片中的晶體線寬與尺寸的大小。一般在研究的過程中，多采用較短的波長來曝光光源，從而做打破掩膜曝光要求。如今的微型處理器發展與計算中，主要是通過紫外線進行運用和曝光光源的管理與申花，并且在工作中對于深層芯片進行全面總結和處理，這種工作流程和工作方式多是采用量子效應與電子行為來進行分析，這種社會分析現狀也是微處理器發展的首要基礎。所以也就引起專家的注視，紫外線光源對微處理器性能的提升已經沒有多大作用了。
（二）以納米為主的電子科學技術
伴隨著科學技術的不斷提高，各種先進材料不斷的引進，進而對微處理器進行優化和總結。就目前的計算機應用與發展分析而言，在計算機工作中，準確高效的計算機技術和微型化電子元件的需求已成為人們對計算機發展提出的新觀念，但就目前的社會現狀而言這種目標還遠遠沒有達到。因此在未來的計算機發展中，我們不僅要深入研究計算機處理技術，同時更是要引進各種新材料、新技術。在這種現狀之下，以納米為主的計算機技術已成為目前我們工作和認識的重點形式，也是當前社會發展中存在的核心問題。
三、計算機技術發展趨勢預測
伴隨著科學技術的不斷發展和國民經濟的進步，計算機技術在人們生活和工作中發揮著越來越重要的作用。二十一世紀作為一個信息時代，人類在生活、工作中都進入了智能化、信息化時代，對各種先進技術和信息要求都越來越高，以計算機為基礎的新技術已成為目前社會發展的關鍵。
（一）改善計算機的體系結構
計算機是一個組合體。是一個具有不同功能的體系結構。其中，當前計算機主流的體系結構是并行計算，可以同時處理不同的問題，幾乎所有的大型工作站或微型電腦都具備此功能；此外，對于大型電腦來說，另一種發展趨勢是集群系統，它能夠給用戶提高可靠性以及相融性。
（二）網絡技術的發展
如今計算機的運用越來越廣泛，與人們的生活息息相關。這最主要的原因就是網絡技術的發展。通過網絡。人們可以進行商品的買賣、娛樂、了解更多的信息。因此，大力發展網絡技術有利于計算機的發展。隨著科技的進步，人們將步人物聯網、智能電網的時代。這些都必須基于先進的網絡技術。
四、未來計算機發展
1、量子計算機
量子計算機是基于量子效應基礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。量子計算機中數據用量子位存儲。由于量子疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此一個量子位可以存儲2個數據，同樣數量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠實行量子并行計算，其運算速度可能比目前個人計算機的PentiumⅢ晶片快10億倍。
光子計算機即全光數字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。
與電子計算機相比，光計算機的“無導線計算機”信息傳遞平行通道密度極大。一枚直徑5分硬幣大小的棱鏡，它的通過能力超過全世界現有電話電纜的許多倍。光的并行、高速，天然地決定了光計算機的并行處理能力很強，具有超高速運算速度。超高速電子計算機只能在低溫下工作，而光計算機在室溫下即可開展工作。光計算機還具有與人腦相似的容錯性。系統中某一元件損壞或出錯時，并不影響最終的計算結果。
“中國高校十大科技進展”評選活動是由教育部科學技術委員會組織開展的，目的在于及時宣傳中國高等學校的重大科技成果，充分展示高等學校在我國科技創新方面的實力，鼓勵高等學校提高科技創新能力。自1998年首次評選以來，活動對提升高校科學技術整體水平，推動高校的科技進步發揮了積極的作用，并在社會上產生了較大的影響。
聚焦 禽流感病毒可以母傳胎兒且造成多器官感染
主持單位：北京大學
所屬領域：醫學領域
北京大學顧江教授等首次證明禽流感病毒有人傳人的潛質，同時發現該病毒能感染包括大腦神經元在內的多種器官和細胞。這些發現對禽流感――這一新發傳染病的預防、診斷和治療有指導意義
高致病性禽流感是一種致死率極高的新發傳染病。一旦爆發將可能導致數百萬人的死亡。禽流感能否在人際間傳播是它能否爆發的關鍵，這一直是醫學界關注的焦點。最近，北京大學基礎醫學院院長顧江教授領導的課題組在對禽流感尸體解剖的分子病理學研究方面取得重要突破。成果于2007年9月29日刊登于著名的《柳葉刀》雜志上，引起世界高度關注。
顧江等率先發現禽流感病毒能穿過胎盤感染胎兒，由于胎兒在基因、表現型、血型等方面都是與母親不同的人。所以這項成果首次證明H5N1病毒具有人傳人的潛力。此外，他們還發現H5N1不僅感染肺臟，還感染氣管、大腦、血細胞和腸道等肺部以外器官，從而證明禽流感是全身性疾病。
上述發現被該領域專家認為是近年來禽流感研究方面最具實質性的進展，對疾病的預防、診斷、治療等都有重要指導意義。該成果一經發表，立刻被全球主流媒體廣泛報導，路透社、法新社、美聯社、新華社、以及《自然》等雜志和鳳凰衛視等其他許多專業和大眾傳媒紛紛以不同語言對這一發現給予報導和評論，互連網上更是轉載無數。這一重要發現使我國在新發傳染病的分子病理學領域的研究處于世界領先地位，成為近年來源自中國的最具有世界影響的醫學科技進展。
聚焦 高端彩色打印控制關鍵技術
主持單位：北京大學
所屬領域：信息領域
本項目是一項集計算機圖形圖像處理技術、高速數據處理技術、數碼打印控制技術于一體的系統性原創成果，獲得多項發明，打破了該領域一直被國外技術壟斷的局面
高端彩色打印控制關鍵技術是數碼印刷技術中保證印刷效率和質量的核心技術，相當于數碼印刷的“CPU”。技術難度大。長期被國外公司所壟斷。
由北京大學楊斌副研究員領導的研究、開發隊伍。在國家科技支撐計劃、電子信息產業發展基金等方面的支持下，與方正集團開展產學研合作，憑借北京大學計算機科學技術研究所在相關方面三十多年的技術積累，針對國外技術的不足，研發具有自主知識產權的高端彩色打印控制技術并獲得成功，一舉打破國外公司的技術壟斷，已有12項專利獲授權，申請并獲受理的發明專利有25項(其中9項國際專利)，初步形成完整的知識產權保護體系。
在2007年5月信息產業部主持的技術鑒定中認為該技術“填補了我國的空白，其整體技術水平達到了國際先進水平，在圖像半色調網點調制技術、圖形文字邊緣增強技術、并行處理效率等方面居領先水平”。高端彩色打印控制關鍵技術研制成功后，不僅在國內獲得廣泛應用，促進了我國數碼印刷技術與產業的發展；而且成功進入國際市場，被世界上著名的數碼印刷設備制造商采用，并正與多家跨國公司進行洽談合作。三年來合計軟件銷售收入近億元，其中64％來自國際市場。
聚焦 首次發現共價鍵晶體及非晶結構一維納米材料的大應變塑性形變
主持單位：北京工業大學
所屬領域：材料領域
本項目是一項集現代電子顯微學原位表征與納米材料新異物理性能研究于一體的原創性成果，為現代納米材料性能表征提供了新途徑
一維納米材料作為具有新異物理性能的納米器件的基本結構單元，引起世界各國的廣泛重視。北京工業大學張澤院士和韓曉東教授領導的研究組，緊密圍繞國家中長期科學技術發展規劃研究方向，在原位外場作用下納米材料物理性能與顯微結構間關系研究上，取得了突破性進展。發明了一種集現代電子顯微學原位表征與納米材料新異物理性能研究于一體的新方法。
在原子尺度對單體一維納米材料力學等性能進行外場作用下原位表征測量，是當今國際納米科學研究的瓶頸性難題之一。該研究小組發明了幾項頗具特色的納米操作技術，并成功用于Si和SiC等重要半導體納米線在外場作用下力學性能與原子尺度顯微結構間關系研究，取得了突出創新性成果。他們驚奇地發現，作為現代信息基礎材料的硅這種脆性材料，達一維納米尺度時，在拉應力外場作用下，也可發生室溫脆－韌轉變，甚至呈現超常塑。同樣，碳化硅在一維納米尺度也呈現這種室溫超塑性。這類共價鍵結構半導體納米線的超常塑，是伴隨缺陷和非晶態轉變等一系列結構演變而產生的。
這些新方法，不僅對在原子尺度認知新異物理現象與顯微結構間關系，而且對它們在先進半導體領域的新應用，將提供重要的試驗和理論依據。
聚焦 鐵路綜合數字移動通信系統(GSM―R)理論、關鍵技術及工程應用
主持單位：北京交通大學
所屬領域：交通領域
本項目在GSM-R技術引進消化基礎上，從理論創新，到技術創新與工程應用，取得一系列原創成果，開辟了中國鐵路交通數字移動通信發展新局面
由北京交通大學鐘章隊教授領導的團隊，在國家自然科學基金、鐵道部重大研究計劃等方面的支持下，在“鐵路綜合數字移動通信系統(GSM-R)理論、關鍵技術及工程應用”上取得了突破性進展。該成果是一項集理論創新、技術創新與工程應用于一體的系統性原創成果。
隨著中國鐵路快速發展，高速鐵路、客運專線、青藏鐵路、重載運輸對于鐵路無線通信技術發展提出新的要求，傳統模擬無線通信存在同頻干擾、可靠性差及功能單一問題，已無法滿足需要，中國鐵路無線通信技術的發展面臨一系列新的難題和挑戰，需要更新換代。
鐘章隊教授率領的團隊，理論上提出分布式智能呼叫接納控制理論、無線場強覆蓋測量可靠評估方法、中國鐵路信息化數據傳輸體系架構等，開創了GSM-R理論研究新方向；在國際鐵路重載運輸領域，首次采用安全電路數據會議技術，開發出基于GSM-R平臺的網絡化無線機車同步操作控制地面應用節點和車載通信單元等設備，徹底解決了大秦線重載運輸鐵路沿線隧道、山區、丘陵等特殊地段的可靠通信問題，創造了顯著的經濟和社會效益根據國家青藏鐵路建設需要，運用理論研究成果開發出新的測量及監測設備，獲取了大量
珍貴的測量數據，為青藏鐵路數字移動通信系統工程提供了可靠依據和運營維護工具；主編了中國鐵路GSM-R系列標準規范，為鐵路GSM-R網絡工程建設和發展打下了堅實的基礎。
本項目研究開辟了GSM-R在中國鐵路交通研究應用新領域，使我國鐵路移動通信研究與應用躋身國際前列，為中國鐵路獨特運輸方式下鐵路交通數字移動通信發展建設提供了先進理論方法和現代技術手段，并為我國鐵路信息化及列車運行控制技術進一步發展奠定了關鍵技術基礎。
聚焦 一株重要采油微生物的全基因組破譯和重油降解分子機制的研究
主持單位：南開大學
所屬領域：生物技術領域
本項目破譯了嗜熱采油細菌的全基因組序列，在世界上首次揭示了微生物降解重油主要組分――長鏈烷烴的代謝途徑和關鍵生物酶的功能，對于石油污染的生物治理和微生物采油技術的革新具有重要科學意義和廣泛的應用前景，為緩解我國能源緊張和促進環保產業的發展帶來新的希望
由南開大學長江學者王磊教授領導的研究組在天津市科技創新專項資金(市長基金)和國家“863”計劃的支持下，在“采油微生物基因組和關鍵的重油降解分子機制研究”的課題上取得了重大進展。該課題破譯了嗜熱采油細菌的全基因組序列，并在世界上首次揭示了重油主要組分――長鏈烷烴的微生物降解途徑，獲得了具有重要應用價值的生物酶。該成果是石油微生物研究領域的重大突破。
石油是人類社會的能源支柱，同時也是環境污染物。石油微生物的研究是發展微生物采油和石油污染生物修復技術的重要基礎。美國能源部的數據顯示，微生物采油能提高采油率10％～15％。目前全球探明儲量的石油中，超過60％的部分是黏度高、流動性差的重油。采用現有的技術無法開采。國際上對以長鏈烷烴為主的重油微生物降解分子機制研究相對匱乏，成為微生物采油技術遇到的最大難題之一。
王磊教授綜合運用前沿的基因組學和蛋白組學研究方法和技術，以一株分離自我國大港油田的采油細菌――嗜熱脫氮土壤芽孢桿菌為突破點，進行“撒網一搜尋式”研究，全面系統地揭示微生物降解重油的分子機制。2002年中旬，王磊教授開始組建科研小組，集中力量進行攻關，不斷縮小目標基因的范圍。歷經基因組學研究一生物信息學預測一蛋白質組學和轉錄組學驗證一功能基因鑒定的逐級篩選，科研人員最終成功地完成了這一重要課題，在世界上首次完整地描述了長鏈烷烴被微生物酶降解的途徑。
該項目研究成果于2007年3月27日在國際權威雜志《美國國家科學院院刊》(PNAS)上發表，得到國內外同行的高度評價。課題組對這項重要成果申請了國際專利保護，為我國進一步發展具有自主知識產權的新一代微生物采油和石油污染修復技術奠定了堅實的基礎。
聚焦 二維協調的新一代電網能量管理系統、關鍵技術及應用
主持單位：清華大學
所屬領域：工程技術領域
本項目首次實現了電網控制中心自動預警和優化閉環控制系統，屬標志性成果，對大電網的安全、經濟和優質運行意義重大。
清華大學張伯明教授領導的研究團隊在國家“973”計劃、國家自然科學基金重大項目等方面的支持下。歷時15年研究開發完成具有國際領先水平的三維協調的新一代電網能量管理系統。
2003年震驚世界的“814”美加大停電，其主要原因之一是作為電網控制中心神經中樞和調度指揮司令部的能量管理系統(EMS)失效。電網發展迅速，傳統EMS已不適應，急需變革。本成果在國際上首次提出(空間、時間、目標)三維協調的新一代電網能量管理系統，將傳統的人工分析型變革為自動預警型；將靜態分析變革為動態分析；將基于斷面的分析變革為連續跟蹤遞歸分析。首創事故前預警和預防控制技術，將電網事故抑止在發生之前，萌芽之中，避免大停電。首創全局優化閉環控制方法，優化電網運行，降低網損，節能降耗效益明顯。申請和授權發明專利13項，具有自主知識產權。在15個省級以上電網應用，創直接經濟效益2.8億元。
教育部組織的鑒定會意見稱：該成果“在整體上處于國際領先水平”，“是電網調度自動化技術領域的重大標志性成果”，“對大電網的安全、經濟和優質運行意義重大”。
該系統為世界首例。國際電力調度自動化之父Dv-Liacco評價：“新一代EMS無疑是當今最新的技術進展，它在中國的實現引領了國際潮流。”美國工程院院士Bose評價：“新一代EMS確實使電力控制中心技術向前邁進了一大步。就我所知，在美國和歐洲，沒有一個電力控制中心將所有上述組成要素包含到一個EMS中。”
聚焦 二十四面體鉑納米晶體催化劑
主持單位：廈門大學
所屬領域：化學化工領域
本項目是集晶體表面結構控制原理創新和高性能金屬納米催化劑制備技術創新為一體的原創性成果，開辟了一條通過控制納米粒子表面微觀結構提高催化劑性能的嶄新途徑，是納米尺度催化劑合成的重大突破。
廈門大學化學化工學院孫世剛教授領導的研究組在國家“973”計劃、國家自然科學基金重大研究計劃等科學基金的支持下，在長期研究金屬單晶電催化的基礎上，發展了金屬納米晶體表面結構控制和生長的電化學方法，突破化學法只能合成低表面能的低指數晶面結構金屬納米晶體的局限，首次高產率制備出具有高表面能的二十四面體鉑納米晶體催化劑。他們與美國佐治亞理工學院王中林教授合作，通過高分辨電鏡分析證實所研制的二十四面體鉑納米晶體的表面為{730}、{520}等高指數晶面結構。二十四面體鉑納米晶體不但具有很高的化學穩定性和熱穩定性。而且顯著增強了鉑納米催化劑的活性。這一研究成果開辟了一條通過控制納米粒子表面微觀結構提高催化劑性能的嶄新途徑，是將模型催化劑的基礎研究推向實際催化劑設計和研制的一個重大進展。該成果以研究報告的形式發表在2007年5月4日出版的美國《科學》雜志上。同期的《科學》雜志還配發了題為“催化劑新面孔”的評述文章，指出這是納米尺度催化劑合成的一個重大突破。
鉑族金屬納米材料是燃料電池、石油化工、汽車尾氣凈化和化學工業等領域廣泛使用的催化劑。因世界鉑族金屬儲量稀少，價格昂貴，如何進一步提高鉑族金屬催化劑的性能一直是科學和技術的重大關鍵問題。孫世剛教授及其研究組提出并實現通過高指數晶面結構鉑族金屬納米晶體的控制合成來提高催化劑活性和穩定性，具有重大的科學意義和應用價值。該項研究成果除在《科學》上發表外，有關技術還申請了中國和美國發明專利各一項。
該項成果在國際學術界引起了重大反響：美國《化學工程新聞》周刊和《每日科學》，英國《新科學家》和英國皇家化學會的《化學世界》等國際主流科技媒體都在第一時間報道和正面評述了這項重大研究進展；德國《應用化學》，英國
《自然納米技術》和《自然中國》，愛思唯爾《今日材料》等重要學術期刊都發表了評述文章，高度評價這一研究工作。這一成果還引起相關產業領域的高度關注(如國際著名的韓國三星公司綜合技術研究院。加拿大巴拉德燃料電池公司，等等)，并被美國《化學工程新聞》周刊評選為2007年度24項最重要的研究成果之一。
聚焦 中國南方早寒武世帶附肢的冠群甲殼動物
主持單位：云南大學
所屬領域：生物學領域
本項目是一項利用特異保存化石，論證先驅甲殼動物的地史分布及其基本特征的原創成果，為探討早期生命起源和演化提供了新信息
一些微小的胚胎和具外皮的后生動物(多為節肢動物幼體)，經億萬年埋藏被磷酸鹽化。其軟軀體部分可顯示體表微米級的剛毛、腺孔，甚至細胞構造，組成一類珍稀的“特異保存”化石。云南大學張喜光教授長期致力于此類化石研究。并于最近在云南省永善縣首次發現如此保存的先驅甲殼動物化石。
借助這些精美化石所獨具的形態學和發育生物學的證據，張喜光教授及其合作者論證了與現生甲殼動物(如蝦、蟹等)有著共同祖先的化石類群存在于5.2億年前的早寒武世，并非此前權威認定的晚寒武世；再次肯定以往認為在生物進化后期方才出現的一些高等或進步的生命形式，在寒武紀初期已具雛形。昆蟲的翼與水生甲殼動物附肢基部著生的上肢可能同出一源，上肢原先僅見于約4億年前泥盆紀的甲殼動物，研究證明上肢為寒武紀甲殼動物的基本特征，為昆蟲由水生到陸生的進化拓展了思維的空間。此前，張喜光教授曾率先報道了中寒武世的胚胎化石，如今我國南方以多處發現胚胎化石聞名于世，卻幾乎不見相對應的幼蟲。上述先驅甲殼類的發現。表明這里化石的豐富多樣，可望為深入認識原始節肢動物的生長發育和早期演化開拓新的研究途徑。
該項目在國家自然基金委、“973”項目等的支持下得以完成。
聚焦 光量子計算機的物理實現和算法應用
主持單位：中國科學技術大學
所屬領域：物理學領域
該項目在光學量子計算機的研制和算法實現的核心領域取得一系列獨創性的成果，獲得了國際學術界的廣泛關注和認可，標志著我國在光學量子計算領域達到國際領先水平
量子計算機利用量子力學的規律實現信息的高效存儲和超快并行計算，不僅具有重大的理論意義，而且對社會、經濟和國家信息安全有著極其重要的影響。2007年，中國科學技術大學潘建偉領導的研究小組在光學量子計算核心領域取得了一系列獨創性的成果。該小組實驗實現了國際上糾纏光子數最多的“薛定諤貓”態和單向量子計算機，刷新了光子糾纏和量子計算領域的兩項世界記錄。該成果被歐洲物理學會和《自然》雜志等廣泛報道，被稱贊為“光學量子計算領域至今最先進的實驗工作”和“為量子計算機的物理實現邁進了重要一步”。該小組還在國際上首次利用光量子計算機演示了關鍵性的Shor算法，實現了15=3×5這一質因子分解，被美國物理學會譽為“量子計算的重大突破”。這個算法的最終目的是利用量子計算機極快地分解出大數的質因子，這將對目前使用的保密系統(如RSA公開碼)造成嚴重威脅。英國科技雜志《新科學家》對該工作做了長篇報道，稱：“出現能運行Shor算法的量子計算機具有極為深遠的意義：這意味著由量子計算將能夠輕松的破解我們銀行帳號、商業和電子商務數據使用的密碼。”
這一系列成果獲得了國際學術界的廣泛關注和高度認可，標志著我國在光學量子計算領域取得了國際領先水平。
聚焦 深層油氣成藏機理與分布預測
主持單位：中國石油大學(北京)
所屬領域：資源與環境領域
本項目是一項石油地質理論創新與勘探實踐緊密結合的原創性成果
關鍵詞:計算科學計算工具圖靈模型量子計算
1計算的本質
抽象地說,所謂計算,就是從一個符號串f變換成另一個符號串g。比如說,從符號串12+3變換成15就是一個加法計算。如果符號串f是x2,而符號串g是2x,從f到g的計算就是微分。定理證明也是如此,令f表示一組公理和推導規則,令g是一個定理,那么從f到g的一系列變換就是定理g的證明。從這個角度看,文字翻譯也是計算,如f代表一個英文句子,而g為含意相同的中文句子,那么從f到g就是把英文翻譯成中文。這些變換間有什么共同點？為什么把它們都叫做計算？因為它們都是從己知符號(串)開始,一步一步地改變符號(串),經過有限步驟,最后得到一個滿足預先規定的符號(串)的變換過程。
從類型上講,計算主要有兩大類:數值計算和符號推導。數值計算包括實數和函數的加減乘除、冪運算、開方運算、方程的求解等。符號推導包括代數與各種函數的恒等式、不等式的證明,幾何命題的證明等。但無論是數值計算還是符號推導,它們在本質上是等價的、一致的,即二者是密切關聯的,可以相互轉化,具有共同的計算本質。隨著數學的不斷發展,還可能出現新的計算類型。
2遠古的計算工具
人們從開始產生計算之日,便不斷尋求能方便進行和加速計算的工具。因此,計算和計算工具是息息相關的。
早在公元前5世紀,中國人已開始用算籌作為計算工具,并在公元前3世紀得到普遍的采用,一直沿用了二千年。后來,人們發明了算盤,并在15世紀得到普遍采用,取代了算籌。它是在算籌基礎上發明的,比算籌更加方便實用,同時還把算法口訣化,從而加快了計算速度。
3近代計算系統
近代的科學發展促進了計算工具的發展:在1614年,對數被發明以后,乘除運算可以化為加減運算,對數計算尺便是依據這一特點來設計。1620年,岡特最先利用對數計算尺來計算乘除。1850年,曼南在計算尺上裝上光標,因此而受到當時科學工作者,特別是工程技術人員廣泛采用。機械式計算器是與計算尺同時出現的,是計算工具上的一大發明。帕斯卡于1642年發明了帕斯卡加法器。在1671年,萊布尼茨發明了一種能作四則運算的手搖計算器,是長1米的大盒子。自此以后,經過人們在這方面多年的研究,特別是經過托馬斯、奧德內爾等人的改良后,出現了多種多樣的手搖計算器,并風行全世界。
4電動計算機
英國的巴貝奇于1834年,設計了一部完全程序控制的分析機,可惜礙于當時的機械技術限制而沒有制成,但已包含了現代計算的基本思想和主要的組成部分了。此后,由于電力技術有了很大的發展,電動式計算器便慢慢取代以人工為動力的計算器。1941年,德國的楚澤采用了繼電器,制成了第一部過程控制計算器,實現了100多年前巴貝奇的理想。
5電子計算機
20世紀初,電子管的出現,使計算器的改革有了新的發展,美國賓夕法尼亞大學和有關單位在1946年制成了第一臺電子計算機。電子計算機的出現和發展,使人類進入了一個全新的時代。它是20世紀最偉大的發明之一,也當之無愧地被認為是迄今為止由科學和技術所創造的最具影響力的現代工具。
在電子計算機和信息技術高速發展過程中,因特爾公司的創始人之一戈登·摩爾(GodonMoore)對電子計算機產業所依賴的半導體技術的發展作出預言:半導體芯片的集成度將每兩年翻一番。事實證明,自20世紀60年代以后的數十年內,芯片的集成度和電子計算機的計算速度實際是每十八個月就翻一番,而價格卻隨之降低一倍。這種奇跡般的發展速度被公認為“摩爾定律”。
6“摩爾定律”與“計算的極限”
人類是否可以將電子計算機的運算速度永無止境地提升?傳統計算機計算能力的提高有沒有極限?對此問題,學者們在進行嚴密論證后給出了否定的答案。如果電子計算機的計算能力無限提高,最終地球上所有的能量將轉換為計算的結果——造成熵的降低,這種向低熵方向無限發展的運動被哲學界認為是禁止的,因此,傳統電子計算機的計算能力必有上限。
而以IBM研究中心朗道(R.Landauer)為代表的理論科學家認為到21世紀30年代,芯片內導線的寬度將窄到納米尺度(1納米=10-9米),此時,導線內運動的電子將不再遵循經典物理規律——牛頓力學沿導線運行,而是按照量子力學的規律表現出奇特的“電子亂竄”的現象,從而導致芯片無法正常工作;同樣,芯片中晶體管的體積小到一定臨界尺寸(約5納米)后,晶體管也將受到量子效應干擾而呈現出奇特的反常效應。
哲學家和科學家對此問題的看法十分一致:摩爾定律不久將不再適用。也就是說,電子計算機計算能力飛速發展的可喜景象很可能在21世紀前30年內終止。著名科學家,哈佛大學終身教授威爾遜(EdwardO.Wilson)指出:“科學代表著一個時代最為大膽的猜想(形而上學)。它純粹是人為的。但我們相信,通過追尋“夢想—發現—解釋—夢想”的不斷循環,我們可以開拓一個個新領域,世界最終會變得越來越清晰,我們最終會了解宇宙的奧妙。所有的美妙都是彼此聯系和有意義的。”[論/文/網LunWenNet/Com]
7量子計算系統
量子計算最初思想的提出可以追溯到20世紀80年代。物理學家費曼RichardP.Feynman曾試圖用傳統的電子計算機模擬量子力學對象的行為。他遇到一個問題:量子力學系統的行為通常是難以理解同時也是難以求解的。以光的干涉現象為例,在干涉過程中,相互作用的光子每增加一個,有可能發生的情況就會多出一倍,也就是問題的規模呈指數級增加。模擬這樣的實驗所需的計算量實在太大了,不過,在費曼眼里,這卻恰恰提供一個契機。因為另一方面,量子力學系統的行為也具有良好的可預測性:在干涉實驗中,只要給定初始條件,就可以推測出屏幕上影子的形狀。費曼推斷認為如果算出干涉實驗中發生的現象需要大量的計算,那么搭建這樣一個實驗,測量其結果,就恰好相當于完成了一個復雜的計算。因此,只要在計算機運行的過程中,允許它在真實的量子力學對象上完成實驗,并把實驗結果整合到計算中去,就可以獲得遠遠超出傳統計算機的運算速度。
在費曼設想的啟發下,1985年英國牛津大學教授多伊奇DavidDeutsch提出是否可以用物理學定律推導出一種超越傳統的計算概念的方法即推導出更強的丘奇——圖靈論題。費曼指出使用量子計算機時,不需要考慮計算是如何實現的,即把計算看作由“神諭”來實現的:這類計算在量子計算中被稱為“神諭”(Oracle)。種種跡象表明:量子計算在一些特定的計算領域內確實比傳統計算更強,例如,現代信息安全技術的安全性在很大程度上依賴于把一個大整數(如1024位的十進制數)分解為兩個質數的乘積的難度。這個問題是一個典型的“困難問題”,困難的原因是目前在傳統電子計算機上還沒有找到一種有效的辦法將這種計算快速地進行。目前,就是將全世界的所有大大小小的電子計算機全部利用起來來計算上面的這個1024位整數的質因子分解問題,大約需要28萬年,這已經遠遠超過了人類所能夠等待的時間。而且,分解的難度隨著整數位數的增多指數級增大,也就是說如果要分解2046位的整數,所需要的時間已經遠遠超過宇宙現有的年齡。而利用一臺量子計算機,我們只需要大約40分鐘的時間就可以分解1024位的整數了。
8量子計算中的神諭
人類的計算工具,從木棍、石頭到算盤,經過電子管計算機,晶體管計算機,到現在的電子計算機,再到量子計算。筆者發現這其中的過程讓人思考:首先是人們發現用石頭或者棍棒可以幫助人們進行計算,隨后,人們發明了算盤,來幫助人們進行計算。當人們發現不僅人手可以搬動“算珠”,機器也可以用來搬動“算珠”,而且效率更高,速度更快。隨后,人們用繼電器替代了純機械,最后人們用電子代替了繼電器。就在人們改進計算工具的同時,數學家們開始對計算的本質展開了研究,圖靈機模型告訴了人們答案。
量子計算的出現,則徹底打破了這種認識與創新規律。它建立在對量子力學實驗的在現實世界的不可計算性。試圖利用一個實驗來代替一系列復雜的大量運算。可以說。這是一種革命性的思考與解決問題的方式。
因為在此之前,所有計算均是模擬一個快速的“算盤”,即使是最先進的電子計算機的CPU內部,64位的寄存器(register),也是等價于一個有著64根軸的二進制算盤。量子計算則完全不同,對于量子計算的核心部件,類似于古代希臘中的“神諭”,沒有人弄清楚神諭內部的機理,卻對“神諭”內部產生的結果深信不疑。人們可以把它當作一個黑盒子,人們通過輸入,可以得到輸出,但是對于黑盒子內部發生了什么和為什么這樣發生確并不知道。
9“神諭”的挑戰與人類自身的回應
人類的思考能力,隨著計算工具的不斷進化而不斷加強。電子計算機和互聯網的出現,大大加強了人類整體的科研能力,那么,量子計算系統的產生,會給人類整體帶來更加強大的科研能力和思考能力,并最終解決困擾當今時代的量子“神諭”。不僅如此,量子計算系統會更加深刻的揭示計算的本質,把人類對計算本質的認識從牛頓世界中擴充到量子世界中。
如果觀察歷史,會發現人類文明不斷增多的“發現”已經構成了我們理解世界的“公理”,人們的公理系統在不斷的增大,隨著該系統的不斷增大,人們認清并解決了許多問題。人類的認識模式似乎符合下面的規律:
“計算工具不斷發展—整體思維能力的不斷增強—公理系統的不斷擴大—舊的神諭被解決—新的神諭不斷產生”不斷循環。
無論量子計算的本質是否被發現,也不會妨礙量子計算時代的到來。量子計算是計算科學本身的一次新的革命,也許許多困擾人類的問題,將會隨著量子計算機工具的發展而得到解決,它將“計算科學”從牛頓時代引向量子時代,并會給人類文明帶來更加深刻的影響。
參考文獻
[1]M.A.NielsenandI.L.Chuang,QuantumComputationandQuantumInformation[M].CambridgeUniversityPress,2000.
作者：譚惠昭 潘平 單位：貴州省物資學校 貴州大學計算機科學與信息學院
從物理學的角度界定是指:對兩個類空間隔的物理實在之一的測量，其結果不影響另一個物理實在的行為事件，即任何物理事件不存在“超距作用”。從認識論意義上界定是說，對物理世界的觀測，受限于時空變數，受限于觀察與思辨的局域性。可見，定域性問題是人類對穩定的宏觀物質世界最普遍的認識原則。量子非定域性問題就其本質而言，是微觀實在的內稟性———波粒二象性、實在之間的相互作用、空間的拓撲結構和獨有的糾纏結構的根本表現，具有時空的非均勻性。定域性問題長期指引著物理學家、哲學家和社會學家的思辨與發展。因為，定域性問題至少隱含了實在的因果律、H率性和μ率性等基本哲學觀點。
量子糾纏的哲學思考
現代科學技術的發展，離不開近代物理學的基礎研究，物理學的操作技術是現代科學技術的基礎。物理學對自身的邏輯結構、發展規律、物理概念的變化，物理學理論與客觀物質世界的關系，物理學理論與物理學家的信仰、知識背景之間的關系，以及物理學理論所描繪的自然圖景之間的關系等等方面進行反思而形成的物理哲學屬哲學分支學科［5］。量子信息作為一種全新的、非傳統的、隨機性的理論與技術學科，就哲學問題而言，不僅是對客觀存在及運動形式的思辯，它具有更為廣泛的哲學內涵，進一步的研究量子信息的哲學問題，對于指導量子信息理論與技術的構建以及理論自身的完備性具有十分重要的意義。量子糾纏是量子信息最神奇的實在資源，它構成了量子信息的最為本質的特征，它所涉及的實在性、定域性、隱變量以及測量理論等是量子力學的基本問題，同時也是哲學的基本問題。從量子糾纏的提出開始，就為廣大的物理學家及哲學家所關注，關于量子糾纏的爭論，貫穿著量子物理學的整個發展歷程，它不僅在物理學同時也在哲學上帶給我們眾多的思考。從哲學意義上講，量子糾纏是指:存在著這樣的實在，當不給予任何適當的操作時，它處于一個確定的時空中;當主體對客體實施某種操作時，便分裂出一些實在，它們在相同的時間上，各自處于不同的空間;對這些實在作關聯操作時，實在之間的關聯度就構成了實在的糾纏。從技術的角度上說，至少需要對兩個或兩個以上的實在進行量子的相互作用。量子糾纏的理論和實驗說明，當實在之間不存在糾纏關聯時，對實在的操作只能表現為局域的，不可能獲得多世界的圖景;一旦實在之間建立起關聯，即使在相同的時間上，各自處于自己的世界，仍可相互描述實在之間的存在信息。因此，糾纏的度量表現了局域空間的邊界，它說明了現實世界———局域著的操作過程，其空間是有限的，實在是客觀存在著的，是不以人的意識而獨立存在;而在不同的空間中，實在之間通過糾纏關聯，構建我們的世界觀，通過對實在的操作，將相互糾纏的實在表現為局域中的實在行為。量子糾纏賦予了我們對存在的認識論和方法論一種新的詮釋。強調存在的客觀性和主觀性，雖然主觀意識所參與的操作，不能改變客觀實在的普適規律，但它確能使我們獲得更多的關于客觀實在的信息。通過量子糾纏，可以將客觀實在與主觀存在相互聯系，從而獲得客觀實在與主觀存在的相對統一。因此，可以認為，量子糾纏度是度量存在之間交換信息的量;意識是另一個存在，它們是理論構建中本質上不可分割的形式。量子糾纏是實在的不可分割的整體，實在的本體存在之間存在著內稟性;表明了局域的世界，空間是有限的;糾纏是客觀實在之間，具有主體介入的間接存在的實在，是非局域的;在不同的空間中，實在之間通過糾纏關聯，構建我們對實在的本體之間關系實在的認識觀，是復合系統整體存在的不可分離性、非局域操作性、非因果性和統一性的整體表象，每個實在的本體特征，承載著信息，通過糾纏操作，實現信息的轉移與顯現。因此，糾纏具有存儲與識別的實在本體的能力，是整體關聯存在認識的顯現，是表征主義認識論走向主客體內在關聯的認識過程。這種科學的認識論所形成的統一認識論的觀點，是科技哲學體系在量子信息科學研究中的具體表現。
量子非定域性問題的哲學反思
對量子非定域性問題進行哲學反思，目的就是通過量子理論與實驗所顯示的實在屬性，揭示微觀世界神秘的面紗，幫助我們進一步認識客觀世界。因為，自然世界本質上是量子的。吳國林教授從基于空間的非定域性問題論述了量子非定域性的哲學意義，他認為，量子力學并不違背事件之間的因果性［6］。成素梅教授從語境的角度分析了量子非定域性概念的內含與意義［7］。從認識論意義上看，因果律是實在的屬性在時間次序積累上的結果，具有時空的非均勻性。客觀實在和客觀實在之間的行為事件，本質上是邏輯結構主義的因果關系，是事件演化行為的顯現，任何理論結構都不能違反因果關系，包括微觀世界的實在行為也亦遵守，因果關系的非對稱性的本源來自于我們自身的定域性的思辨結構。在微觀世界中，用波函數刻畫客觀實在，其演化行為在相對論定域性原則下，遵循薛定諤方程（方程略）但我們必須注意到，這個描述是對客觀實在獨立演化行為的描述，且其行為演化的結果并非唯一確定的，而是概率性的，也就是說，微觀實在的“過去———原因”，對“將來———結果”的影響可以有許多的結果，既是概率性的，又受時空中運動的因果律制約。對兩個類空間隔的波函數（函數略）在其演化過程中，其中一個的演化行為必然影響另一個的演化行為，遵循因果關系，只不過這種因果關系在時間上表現為時間上的瞬時性，即文獻［6］在其論證中強調的“延時選擇”之因果。無論是基于相對論定域性原則的宏觀因果關系，還是基于非定域性的微觀因果關系，就因果關系而言，一方面是，根據思辨模式刻畫思辨過程的結構因果關系;另一方面是，根據事件的行為現象構造事件內在的關聯，顯現行為事件的因果關系。它們都有一個共同的本質特征———共同過去獨立的約定觀，強調相互作用前的行為事件的獨立性，否認存在客觀上的因果倒置，忽視了客觀事件內在的關聯。事實上，量子理論和量子信息的表述，只是行為事件之間內在的關聯描述，表明因果之間可以相互轉換，而不是事件的因果關系。因此，我們認為，量子非定域性存在因果關系，這種因果既不同于馬爾可夫的因果關系，亦不同于牛頓———拉普拉斯的因果關系。因為，這兩個因果關系均是共同過去假說的推論，推論的結果不允許存在因果倒置。而量子非定域性的因果關系描述，從因果律意義上可分為兩種，不違背定域因果律的定域彌散性描述和違背定域因果律的定域彌散性描述［8］。張永德教授在量子理論空間非定域性評述中［9］，論述了量子理論的因果律與相對論定域因果律不兼容，并非證明它們的非因果關系。在量子理論中論證其非因果關系，通常是用光錐加以輔證，詳細分析可知，第一，具有典型的約定主義，這種約定主義束縛了思辨的邏輯結構;第二，是典型的現象宿命論描述，這種現象宿命論束縛了我們認識客觀實在的視覺;第三，是實在本體的描述，忽視了整體關聯的認識。因此，在相對論定域因果關系的外衣下，對量子非定域的因果關系不可能有完備的描述。然而，我們可以通過對量子非定域的時空關聯分析，關聯的客觀實在事件表現為瞬時的因果關系，亦即對微觀行為事件的操作，既是原因也是結果。既不是共同過去假說，亦不是共同將來假說，它強調對相互關聯的整體的作用的同時性。
結語
世界是量子的，有許多神奇的特性和資源需要我們去認識，其中最神奇的資源就是糾纏。因此，我們說量子信息的本質之一是糾纏的有效制備與度量;糾纏是一種存在，它描述了存在之間在不同時空中的關聯，度量了空間邊界的模糊度以及客觀存在與主觀存在之間的關聯度，同時也是復雜程度的量度。糾纏的存在形式，說明了存在之間天然的內在聯系是不可分離的，存在之間不存在客觀實在上的因果關系，以至任何存在的某種行為都可自動地通過不相互接觸的方式，就能獲得其它存在的信息，從最深層次上揭示了量子信息的本質特征。非定域性問題是量子世界的另一特征，本質上是客觀實在的某些固有屬性在時空上的非均勻性關聯，在某些屬性上具有時空上的同時性，這種同時性的邏輯演化，表現為實在之間相對論定域因果關系和μ率性的破缺，是相互關聯的整體的內稟性的顯現。因此，對量子信息本質特征的深入理解與認識，不僅有助于我們構建信息理論與技術的完備性，同時也有助于我們從更深層次上去揭示世界的本質，讓神秘世界的真實圖景更加清晰地展現在我們的面前。
本次會議的宗旨是探討信息哲學的基礎理論及其時代意義和價值。會議主題報告的內容主要集中在以下幾個方面。
一、關于信息本質和信息本體論
北京郵電大學的鐘義信教授以《再探“信息”》為題做了本次研討會的首場主題報告，他認為信息概念是一類與物質和能量都很不相同的復雜對象，只能采取主客互動的研究視角加以研究。在信息的本體論定義和認識論定義中，前者是后者的源頭，后者是前者被認識主體所感知的結果，人類能夠獲得、處理和利用的只能是認識論信息。 基于此，他探討了信息運動的基本規律，即“信息轉換定律”，并強調了其超過能量轉換定律的重要性。
中國人民大學的苗東升教授首先對當前學術界關于“信息”概念的多維理解進行了評述，贊賞了由此而產生的世界信息科學和哲學的多元協同發展現狀。其中，他尤其強調了當前中國信息科學和哲學研究仍然存在著唯西學馬首是瞻的諸多弊端，而事實上，中國學術界已經取得了一些優秀的、很有價值的研究成果，例如鄔教授在信息哲學研究中，歷經30多年的辛苦而創立的思想體系，已然形成了能與西方分庭抗禮的“中國學派”。苗教授還意味深長地呼吁廣大學者立足自身，心無旁騖搞研究，力爭信息科學與哲學的“中國學派”的長足發展，相信在不久的將來，中國的信息科學和哲學研究必然有所成就，為西方所不可及。
北京大學的羅先漢教授以《物信論及其應用》為題做了主題報告。他首先指出廣義信息可由物質的實在狀態及其相關規律來表示，由此，他所提出的物信論認為在存在上，信息要依賴于物質；而在運動變化上，物質則要依賴于信息，物質與信息既彼此不同又相輔相成的對立統一規律，才是宇宙的根本規律。
萊頓大學的詹姆斯?W?麥卡利斯特對經驗數據的信息內容：方法論和形而上學意義進行了詳述，他認為經驗數據是科學觀察和測量的結果，包含著關于世界的信息，表達著世界的結構。科學定律的功能并不在于精簡經驗數據集，而是表征其中的意義模式，且正是這些模式對應著現象。那么，多少模式能夠真正地表征現象呢？這里并沒有一個確定的標準，科學實踐表明具有所有可信屬性的模式都對應著現象，所以世界也就具有所有可能的結構。
俄羅斯科學院的康斯坦丁?科林（由約瑟夫? E?布倫納代講）提交了題為《信息的現實結構、科學世界觀和哲學根本問題》的論文。他提出了一種關于科學化世界和哲學基本問題內容的新理解，基于對現實結構的多元組分中的具體信息現象的分析，他認為除了物質客體、過程和事件之外，在現實世界中，還存在著不可見客體、過程和條件等信息內容。所以，哲學的基本問題研究應將關系看作一種關于現實的可見與不可見的構成要素。
武漢大學的李宗榮等人認為，在計算機芯片植入人體體內以后，能夠與人的神經系統聯合工作，這個事實告訴我們，處于信息進化論過程的這兩個極端被連通起來了。這樣，宇宙間的“信息統一性”被無可懷疑地以理論與實踐相結合的方式證明了。宇宙萬物都具有“物質―信息二重性”，對它們既可以進行物質與信息的一分為二，又可以進行物質與信息的合二為一。信息具有非物質的特征，但它又必須具有物質的載體，因而信息也是物質的。
二、 關于哲學發展和信息哲學研究方法論
西安交通大學的鄔教授做了題為《哲學的發展與哲學的根本轉向》的主題報告，他首先指出現代主流哲學數次轉向的傾向性實質，乃是沿著向認識主體內部日益狹隘的因素的追求來限定哲學研究的主題內容，如此，哲學必將喪失其應有的功能。人類哲學的發展還有另外一條路徑，這就是在一般科學發展的過程中所孕育和展現出來的哲學自身的發展。按照信息本體論的理論，世界（存在）是由物質和信息兩大領域構成的，物質和意識之間通過自在信息的中介相互過渡和轉化。由此，信息本體論學說的建立為變革哲學的所有其他領域提供了一個統一的基礎。由于信息哲學首先在存在領域的分割方式這一哲學最高范式的層面上把傳統哲學的“存在=物質+精神”的一般信條改變成了“存在=物質+信息”，并在信息活動高級形態的意義上重新解讀了精神活動的本質，所以，當代信息哲學的誕生導致了人類哲學的第一次根本性轉向。
華中科技大學的歐陽康教授以《前提性反思與合理性評價――信息哲學研究的方法論問題》為題做了主題報告。他首先提出哲學思考的最大特點是致極性與超越性，尋找信息問題的極限與邊界，進而從發生學、社群學、存在論、認識論、價值論等角度，闡釋了事物與信息的同時同步關系、信息作為環境或存在領域的本質構成、信息作為認識過程的介質及其與價值世界的相關性等論題。最后，他還指出信息的哲學思考具有非常廣闊的領域，包含非常豐富的內容，面臨非常復雜的挑戰，需要非常多維的視角，尤其是綜合化和整體性的研究。
西班牙薩拉格薩大學的佩德羅?C?馬里胡安作為外方主席，做了本次研討會的第二場主題報告。他認為，隨著越來越多的研究實踐轉向信息科學中的諸多論題，一門嚴格的信息科學能否最終產生，不僅僅依賴于信息哲學的積極討論，最重要的是要在信息科學自身中構造一種新的思維方法。它建基于主體/客體、元觀察者、自創生、傳播和信息流等方面進行思考，其要點在于關注通向信息實體的經驗性進路；將信息的“不可見的手”作為包括不同信息領域中所有復雜性的巨大成形器；考察信息在其所激發的轉換和不同主體或行動者領域之中的符號化流動，以及在適應性地調整物質結構與自創生過程中的自身呈現。
三、關于信息哲學與其他哲學的關系
漢密爾頓學院的肯?赫羅爾德針對時間和計算的哲學問題，追溯至笛卡爾，強調其時間概念建基于一種行動的同步觀念，因而減少了對于記憶的依賴。而圖靈，還有維納，都探討了經驗的縱向維度。由此出發，他采用格魯普的時間替論，解釋了數據和信息之間的一種經由直覺和計算的不同步的邏輯界面。這種時間的界域哲學導向了一種對在吉爾伯特的共同知識的信息結構中的狀態和共同回憶的闡釋。
哥本哈根商學院的索倫?布赫爾考量的問題在于能否通過將基于現象學的符號學與基于系統和控制論的信息概念結合起來獲得一個關于認知和通訊的跨學科理論。生物符號學就是這么一種試圖整合生物學和符號學的發現，以構造一個關于生命和意義作為自然世界的內在特征的新觀點。生物符號學家強調編碼是三元符號化過程的一部分，在這個過程中，解釋項在對象和符號（表征項）之間建立動機化的連接。
山西大學的魏屹東教授從信息哲學的視角出發，揭示了信息與認知或者心靈、表征與語言和知識的相關性，認為信息是認知與表征的內容，認知是一種信息處理過程，而表征則是信息的再描述。在本體論上，信息是構成物理世界的一種存在形式（form），“inform”就是“在形式中”，因此，“形式”就是信息的根隱喻，柏拉圖的形式理論是信息哲學的基礎。由此，信息是心靈對自然現象的認知與表征，它似乎是無處不在的、半透明的、非絕對的、離散的、無維的和難以言明的，但可以肯定，信息哲學將與認知哲學聯手探討信息問題。
法國跨學科研究中心的約瑟夫?布倫納就“人格同一性的信息過程”進行了詳細的報告。他認為，人格同一性作為一種復雜現象，對它的思考不能離開對同一性和多元性，以及作為動態過程的二者關系的理解。而他所倡導的現實邏輯恰恰提供了一種對同一性和多元性之間的本體論關系的新理解。同時，鄔先生所創立的信息哲學和元哲學則首先從本體論上對此給予了支持。基于二者的綜合，他指出人格同一性現象的穩定與變化的復雜性乃是一種本體論過程。鄔所提供的人類信息活動的等級結構圖景，有助于人格同一性的建構，而這正是他所建議的一種人格同一性的本體―認識論之路。
四、關于信息社會、互聯網及其倫理問題
維也納技術大學的沃爾夫岡?霍夫基希納（由羅伯特?雅恩代講）提交了題為《“全球性可持續信息社會”――對未來的展望》的論文。他認為社會系統是一種另類的多元進化系統，其所具有的綜合效果便是所謂的共同性。社會系統表現著個體化和社會化的辯證關系，如果個體因素處于中心舞臺，那么共同性則是其附屬。今天，在全球化挑戰的時代，共同性附屬變得不再穩定，因此需要建構一種超系統，以關照所有演員之間的多元化的整體關系，而這正是一種全球穩定的信息社會視野的理論依據所在。
重慶郵電大學的徐仲偉教授在對大數據時代互聯網本質的思考中認為，“大數據”的本質就是對社會事物從量的角度，通過今天的互聯網等技術所產生的，讓我們認識到的，體量浩大、類型復雜、迅速生成、價值巨大的社會事物量的表現（或者說記載、信息）。大數據的出現，是人們對社會事物從量的角度對許許多多的社會事物認識和反映的結果，有自身內在的規律和外在的形式。互聯網在人們的當代生活和工作中從多個維度展現著其巨大魅力，如果從互聯網所表現內容的角度看，其本質實際上就是它的社會性，它所反映的完全就是我們的現實社會。從技術手段的角度看，互聯網的本質仍然是它的工具性。
重慶郵電大學的代金平教授從價值哲學層面對網絡化傳播境域下的信息文化進行了深入分析，他指出網絡時代滋生出諸多問題或矛盾，其中最為突出的當屬人類在網絡化傳播境域下信息化生存所面臨的全新的價值判斷、選擇和重構等問題。網絡文化作為信息文化在網絡化傳播境域下的具體表現形式，以自由為根本旨向，然而這種網絡自由必須是在一定的網絡規范約束下的自由，由此便構成了網絡化傳播境域下信息文化的基本價值沖突，進而影響著網絡時代信息文化的其他二元價值沖突。基于信息文化視角的深入分析，他總結認為網絡行為主體的自律才是解決網絡自由與網絡規范沖突的重要途徑，構建和諧的信息文化環境才是解決網絡自由與網絡規范沖突的必由之路。
印第安納大學的科林?艾倫認為，在互聯網時代，能夠獲得極大數量學術文本的數字途徑為人文學科研究者提供了機遇和挑戰。而應對這些挑戰，需要擁有適合機器和人們使用的高質量的數字資源的內容說明。對這些內容的不同歸類方式必然建基于不同目的，因此會導致不同歸類圖式之間更進一步的問題出現。他討論了哲學概念的歸類根據，并分析了一些主要的歸類途徑是如何處理不斷變化的資料的，進而描述了印第安納哲學本體論計劃的目標和方法，并提供了這類利用模型方法的分析案例。
維也納技術大學的羅伯特?雅恩就內在價值本體論進行了探討，他認為技術和社會經濟的快速變化引起了困惑，使得哲學尤其是倫理的復興成為必要。假定道德價值不是物質 （根據物質一元論），而是道德評價者的一種內在的偶發屬性，那么信息倫理必須建基于這些價值，因為對于人類來講，這些價值仍然與信息時代之前的道德普遍原則相契合。信息有其不同的定義，作為一個價值事物的潛在組成，它影響價值的具體性，也就是說信息和通信技術作為評價主題必須展現自己的價值，而道德行為者也必須證明他所認知的屬性是充分的。
五、關于量子信息、信息量子和計算問題
華南理工大學的吳國林教授以《量子信息與不確定性的哲學思考》為題做了主題報告。他首先將量子信息與經典信息區別開來，指出本體論量子信息是微觀事物的狀態與關聯方式的自我顯現，認識論量子信息是微觀事物的狀態與關聯方式對認識主體的顯現。進而，他從量子糾纏的關聯程度和量子信息的度量入手，闡述了量子信息和不確定性之間的關系，即前者是后者的消除。量子信息表達了量子系統的確定性，不確定性在量子信息（量子技術）作用下可以發生改變，而量子世界又是確定性與不確定性的統一，因此量子世界的不確定性可以受到量子信息的控制。由此，普遍而言，物質與信息是統一的。
四川社會科學院的有梁教授對“質量―信息關系式與信息量子”進行了深入的哲學思考。他首先從香農―維納公式推導出一般不確定原理，以及作為一般不確定原理的特殊情況的海森伯不確定原理。基于此，他又結合愛因斯坦的質能關系式得到質量與信息、能量與信息的關系式，闡明了質量、能量、信息三者之間的關系。此外，他還提出了“信息量子”、“信息壽命”、“信息長度”的新概念和新公式，進而分析了引力波的“信息量子”及探測引力波困難的原因。
希伯來大學的以色列?貝爾夫對“信息―計算的轉向：哈金式革命”進行了探討。他所提倡的哈金式革命的標準是跨學科的，能夠集中體現新的研究機構的建立和新的研究方向，而且與重大的社會實質性變革息息相關，所以也應是無邊界的。概括而言，此革命實質在于計算模型和模擬的革命，涉及混沌、復雜性和系統理論中的涌現和還原論中的諸多論題。基于此，他揭示了一個比特的新語義場，其中，信息化手段和計算復雜程度是新的語言，量子比特、黑洞熵和全息原理是新的對象，信息時代（空間/時間/虛擬）則是社會變遷的標志。
亞眠大學的柳渝基于對“信息”與“問題”的西文字源與漢字基因的分析，認為P versus NP問題認知的困惑來自概念認知的困惑：“基于驗證的定義”取代“基于求解的定義”，造成了NP欲捕捉的“不確定性”消失了。結合中國古代哲學家公孫龍提出的著名的邏輯問題“白馬非馬”，她指出P versus NP的關系只能從相對比較的角度來認知，在中國思想里，此認知表達為“陰陽互補原理”，這樣不僅從整體觀出發，能夠解讀P versus NP問題，而且能探討科學與人文相結合的意義以及中西文化的互補性。
六、關于信息、智能與邏輯的關系
西安交通大學的王小紅教授就人工智能問題，提出機器發現系統檢驗了以及正在檢驗著實在論者與反實在論者在觀察與理論陳述的爭辯中的立場。當數據和假設之間的嚴格邊界崩潰之后，機器發現系統重新發現了更多的經驗定律。她對舊的爭辯和機器發現應用語義信息理論的生產，與應用于厘清人工智能系統和自然智能系統之間差別的成果進行了解釋。
中國社會科學院的劉鋼教授主要探討了《易經》的成卦法中的大衍求一數問題，舉例說，即在萊布尼茨的普遍字符和通用圖靈機的理論基礎上來討論，使得一節較短的算法片段能夠描述某一卦產生的進路。他認為大衍求一數、普遍字符和通用圖靈機可以看作是等價的，而且因此便開啟了一個從對《易經》的數學研究到現代計算機和信息科學的新路徑。
在量子的世界中，對于一個微觀的粒子，測量過程本身將不可避免的給我們要測量的物體造成一個顯著的擾動，而且即使在原則上，我們也完全沒辦法把這一擾動減小到零；另一方面，觀測行為本身又會破壞粒子原來的狀態，讓你永遠不可能知道粒子本來的狀態是什么。這就是量子不可克隆原理：你不能夠復制一個未知的量子態，而不改變量子態本身。量子不可克隆原理是量子加密的基礎。如果我們把想要保密傳輸的信息，加載到一個個不可能被準確觀測和復制的量子態上，而任何的竊聽行為都會改變原本傳輸的數據。那么最后我們取一部分數據出來，檢查原本傳輸的信息是否被破壞，就能夠檢測到竊聽者是否存在。
整個量子通信中，具有短期內真實的應用潛能的就是量子保密通信，其中最有用的部分就是量子密鑰分發。經典通信使用最廣泛的公鑰密碼，是假定一些數學難題，最典型的是假定大型數據分解的數學難題。但是，隨著計算能力的不斷提高，特別是未來量子計算機如果實現的話，這種數學難題的復雜性就迎刃而解了，換句話說，經典保密通信基于的數學方法不能獲得嚴格的數學證明。在這個背景下，量子保密通信最大的賣點就是它的安全性獲得了嚴格的數學證明，這也可以從其量子力學的基本原理來解釋。
量子通信另一個核心內容是隱形傳輸，是利用了光子等基本粒子的量子糾纏原理來實現保密通信過程。糾纏是一種詭異的超距離相互關聯的現象：兩個糾纏在一起的粒子，即使被完全隔離，當觀測一個粒子的狀態時，另一個粒子的狀態也會發生瞬時的改變。換言之，兩個粒子的量子狀態是完全關聯的。量子物理讓人最不可思議的地方在于，事物的狀態并不是唯一確定的。對于宏觀的硬幣而言，只可能存在兩種狀態：正面朝上或是反面朝上。但對于一枚量子硬幣，它可以既是正面朝上又是反面朝上。對于兩枚糾纏在一起的量子硬幣，如果發現其中一枚是正面朝上，另一枚也一定是正面朝上；當發現一枚是反面朝上，另一枚也一定是反面朝上；如果發現一枚既是正面朝上又是反面朝上，另外一枚也一定既是正面朝上又是反面朝上。因此，糾纏所包含的關聯性，要比我們通常理解的宏觀上的關聯性強得多。
事實上，糾纏的兩個粒子盡管可以在很遠的距離上一個影響另一個，但它們無法傳遞任何信息。以密鑰為例，當雙方共享同一套密鑰時，并沒有發生信息的傳遞，直到加密的文本傳來，密鑰才有意義。量子通信和傳統通信的唯一區別在于，量子通信采用了一種新的密鑰生成方式，而且密鑰不可能被第三方獲取。
向全球的量子通信網邁進
發展量子通信技術的終極目標是構建廣域乃至全球范圍的絕對安全的量子通信網絡體系。通過光纖實現城域量子通信網絡連接一個中等城市內部的通信節點、通過量子中繼實現鄰近兩個城市之間的連接、通過衛星與地面站之間的自由空間光子傳輸和衛星平臺的中轉實現遙遠兩個區域之間的連接，是實現全球廣域量子通信最理想的路線圖。
在這一路線圖的指引下，歐洲、美國和中國等在過去幾年中均進行了戰略性部署，投入了大量的科研資源和開發力量，進行關鍵技術攻關和實用化、工程化探索，力爭在激烈的國際競爭中占據先機。光纖量子密碼技術目前正從點對點量子密鑰分發的初級階段向實現多節點網絡內的量子安全性方向深入發展階段，全球各地正在加緊進行量子通信系統的實用化和工程化建設。
由美國國防部高級研究署（DARPA）支持， BBN公司（具有很強的軍方特色）技術部聯合波斯頓大學與哈佛大學共同開展了量子保密通信與IP 互聯網結合的五年試驗計劃。該計劃主要內容是以BBN技術部、波斯頓大學和哈佛大學作為三個節點以構建融合現行光纖通信網、互聯網和量子光通信的量子互聯網，并在此基礎上實現保密通信。
在歐盟的《量子信息處理和通信：歐洲研究現狀、愿景與目標戰略報告》中給出了歐洲未來五年和十年量子信息的發展目標，例如將重點發展量子中繼和衛星量子通信，實現1000公里量級的量子密鑰分配。歐洲空間局計劃到2018年將國際空間站上的量子通信終端與一個或多個地面站之間建立自由空間量子通信鏈路，首次演示絕對安全的空間量子密鑰全球分發的可行性。歐盟在2008年9月了關于量子密碼的商業白皮書，啟動量子通信技術標準化研究，并聯合了來自12個歐盟國家的41個伙伴小組成立了SECOQC工程。
實用化進程：與經典通信的融合
從目前的實際應用來看，將量子通信網絡與現有網絡進行融合是最優的發展戰略。互聯網在設計時并沒有深入地考慮安全性，這造成當今的網絡安全問題十分突出。量子通信是人類能掌握的最保密的通信技術，量子通信和經典通信網絡的融合研究對于提升未來網絡的安全性具有重要的意義。
量子通信和經典網絡的融合需要解決物理層和組網技術、中繼技術和通信應用技術等幾個方面的融合問題。對于未來網，應當從基礎設施的建設和利用上就考慮和量子通信的融合。由于傳統的光通信可能在很長一段時間內仍然是主要通信技術手段，在光通信網絡上實現量子通信網絡，將是融合的基礎。
實際的量子通信中，量子通信與現有通信的融合是一個相互取長補短的過程，量子通信不會完全替代現有的通信技術，而是在現有的技術上在物理層、網絡層、應用層將兩者進行了融合。
從物理層來說，可以從光源、探測器和信道方面考慮。在光源方面，利用單光子源或者單離子源，或者將激光光源衰減到單光子量級應用到實際工程中；在探測方面，因為是單光子信號源，需要特測器有單光子量級特征，對量子密鑰分發中的連續變量進行測量；在信道方面，對于不同的光源用不同波長的商用光纖即可滿足條件。
從網絡層來說，一方面我們可以采取獨立的信道和統一的網絡結構，也可以用一根光纖既傳遞量子信號又傳遞經典信號；除了光纖技術，還需要采取例如基于糾纏交換的量子中繼技術來解決量子通信的遠距離傳輸這一核心問題；此外，在組網的往來上，可以采取電路交換或者波長復用技術，并且增加量子路由器來進行控制。
從應用層來看，我們可以跟現有的互聯網安全協議結合，用量子密碼來替換現有協議中的初始密碼，這樣既可以得到更高的安全性也可以保持實際的通信速率。現在實際用到的量子保密分發的方法都是用誘騙態量子密鑰分發的方法。而一旦用量子的方法產生密鑰，則必須與后繼的經典通信結合才能實際應用。比如，我們用量子密碼生成種子密鑰，然后用經典的方法進行擴張，這樣既保證了種子密鑰的安全，同時也有很高的通信效率。
量子通信在中國
量子信息因其傳輸高效和絕對安全等特點，被認為可能是下一代IT技術的支撐性研究，并成為全球物理學研究的前沿與焦點領域。基于我國近10年來在量子糾纏態、糾錯、存儲等核心領域的系列前沿性突破，中科院于2011年啟動了空間科學戰略性先導科技專項，力爭在2015年左右發射全球首顆“量子通訊衛星”。
中國科學技術大學教授潘建偉、彭承志、陳宇翱等人，與中科院上海技術物理研究所王建宇、光電技術研究所黃永梅等組成聯合團隊，于2011年10月在青海湖首次成功實現了百公里量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發。實驗證明，無論是從地面指向衛星的上行量子隱形傳態，還是衛星指向兩個地面站的下行雙通道量子糾纏分發均可行，為基于衛星的廣域量子通信和大尺度量子力學原理檢驗奠定了技術基礎。
如果應用量子通信這項高科技，中國軍方能瞬間傳送軍事信息而又確保萬無一失。通過這項保密力度極強的科技的應用，能大幅度提升軍隊的指揮和控制能力，使得中國在信息戰能力方面超越美國。
發射量子通訊衛星早就被中國科學界列為一項核心任務。早在2011年9月，中國科學院院長、黨組書記白春禮在談到中國能否抓住第六次科技機遇時透露，中科院計劃在未來十年發射五顆科學衛星，其中，量子通訊衛星的衛星發射將列為重中之重。
由于量子信號的攜帶者光子在外層空間傳播時幾乎沒有損耗，如果能夠在技術上實現糾纏光子再穿透整個大氣層后仍然存活并保持其糾纏特性，人們就可以在衛星的幫助下實現全球化的量子通信。這樣一來，這種世界上最為保密的通信手段將會覆蓋世界任何角落。
