量子计算机的研究.docx

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1、量子计算机的研究摘 要：文章介绍了量子计算机的信息构造，国外量子计算机的发展以及量子计算机的发展对于信息安全的挑战。 本文关键词语：量子计算机；信息论；国外发展；安全挑战 量子计算机信息论 量子计算机(量脑)和三旋理论的出现，也许能从更多方面揭开“信息与“克隆关系的谜底，为“信息的实质提供更为清楚明晰的图象。由于量子计算机和电脑的原理是不一样的。这个中的道理是，量子理论固然把任何事物包含光、物质、能量以至时间都看成是以大量的量子形式显现的，而且这些量子是粒子和波的多种组合，以多种方式运动，但量子的拓扑几何形状抽象却长期没有统一。一种以为量子是质点，如类粒子模型；一种以为量子是能量环，如类圈体模

2、型。量子计算机则属于类圈体模型，由于一台桌式量子计算机的基本元件如核磁共振分光计，它把持的是量子的自旋，而类圈体模型最具有自旋操作的特色。 这恰是量子计算机开发的理论基础，而且能提升计算速度。即由信息与电子计算科学(电脑)、信息与通信技术，引起的理论与概念的转换，正在导致一场大变更，然而电脑的信息革命却误导了人们，以为仅仅仅是电子计算机正面临晶体管的尺寸缩小到惯例微芯片的极限，显示的量子行为的限制，才要求功能强大的量子计算机的。这也不是有的人以为的，量子计算机的研究范围和数学工具，与电脑信息论并没有实质的不同。当然，也有更多的人以为，不该低估承受“克隆 与不可克隆范式，所要碰到的不可逾越的困难

3、。不信，就看下面以“克隆与不可克隆范式，对微观物质和宏观物质作的比照分析研究。 1、由于事物能“一分为二或有“双重解构造，例如物质可分为微观物质和宏观物质，我们也把信息“一分为二，类似“实体的信息，设叫“构造信息；类似“关系的信息，设叫“交换信息，假设“交换信息是“可克隆的，而“构造信息是“不可克隆的。现以“人代表宏观物质，以“量子代表微观物质，作比照分析研究。 2、从时序上来说，宏观物质“构造信息的“人，只能从“活到“死，不能从“死到“活。所以这个真“人“不可克隆。但宏观物质“构造信息的“人的这种清楚、精到准确的信息固然非常多，而类似发生从“活到“死的概率少，所以是一种弱“不可克隆。因而对“

4、交换信息的“人，是能够克隆的，其原因不但是改变了时序问题，而且还存在“速度问题。 国外量子计算机的发展 及美国量子计算机的研究计划 2007年2月，加拿大DW ave公司成功研制出上第一台l6位商用量子计算机“O rion，其量子计算芯片由铝和铌元素构成的超导材料制成，被液氦冷冻在- 273145温度下，只比绝对零度高0005。该量子处理器在基础构造和生产工艺上借鉴了现有半导体产业的结果。当前，D-Wave的量子计算机方案是一种混合型平台，使用普通的硅处理器和平台，而将量子处理器作为运算加速器或协处理器。整套系统由DWave设计，而量子处理器芯片由美国宇航局喷气推进实验室下的微型设备实验室制作

5、。该量子计算机的重要技术进步点：以前的量子计算机存在着不容易增长量子位数的问题， 而在“绝热量子计算方式下，量子位数没有限制。DW ave公布今后将以一定的时间间隔使量子位数翻番，让计算能力则呈指数级增加，实现类似于半导体集成度每隔一段时间翻一番的摩尔定律。 量子计算机对信息安全的挑战 当前，针对密码破译的量子算法有两种：一是由贝尔实验室的Grover在1996年发明的Grover算法。这是一种针对所有密码(包含对称密码)的通用的搜索破译算法，其计算复杂度为O(N )(相当于把密钥长度减少到原来的一半)。从破译的角度，固然这种算法使现有的计算能力提升了数亿倍，但对于当前使用的绝大多数对称密码和

6、公钥密码来说还没有遭到致命威胁。 二是由贝尔实验室的Shor在1994年发明的Shor算法。这是一种专用的搜索破译算法，其扩展算法能以多项式时间攻破所有的能够转换成广义离散傅立叶变换的公钥密码 包含当前广泛使用的RSA、DH 和ECC。由于量子并行运算的内在机制，即便我们不断增长这类密码的密钥长度，也只不外给破译工作增长了很小的代价。对于椭圆曲线离散对数问题，Proos和Zalka指出在N qubit的量子计算机上能够容易地求解k比特的椭圆曲线离散对数问题，例如，利用1448 qubit量子计算机能够破译256位的椭圆曲线密码。但Shor算法不能用来破译其他类型的公钥密码。 现行的信誉卡加密技

7、术也面临着失效的危险。如今的安全办法可能需要如今的计算机花费数千年能力破解，但是量子计算机破解它们只需要几个小时，所有的安全办法都将成为一纸空文。如今的电子银行、安全通信和信誉卡交易所采取的加密系统都依靠于一个密钥，只要交易的双方才知道这个密钥。这个密钥被用于加密和解密信息，假如黑客企图破解这个密钥，他必需得到一个大数的质因子， 即进行因数分解。 假如量子计算机技术遭到超等大国的控制，并在保密的状况下率先投入使用，那么这种科技进步对于其他国家来说，就是一场灾难：银行、网络、商业等领域可能无密可保，假冒的证书和数字签名泛滥将带来严重的社会混乱，银行信任系统的瓦解还将引发金融危机等一系列连锁反应!由此将可能导致一个信息帝国主义和信息恐惧主义时代的到来。 以下为参考文献： 1 昊楠，宋方敏量子计算与量子计算机J计算机科学与计算机探寻求索，2007(1) 2管海明“有理分式公钥体制，第五届中国信息与通信安全学术会议CCICS 2007，科学出版社 2007. 3 王士元量子计算改变将来J软件世界，2006(21)陆晓亮，胡苏太，“量子计算机的发展示状及趋势高性能计算机发展与应用2006年第一期 PP.11 4王德奎环量子理论与三旋理论J凉山大学学报，2004，(2)