量子计算论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇量子计算论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【论文关键词】电子技术；理论与应用；近似计算；静态分析

【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题，其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册，最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此，本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。

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，PurdueUniversity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。

篇(2)

要】本篇主要是因为人们对绝对论的认识局限在理论方面，更多人认为太过于哲理，与现代物理的联系不是太密切。加上我们一直认为只有公式才是人们认识物理的工具，所以本篇通过对单摆和简谐振动中的共振现象以及光电效应，还有其他物理现象的研究，重新完善物理学上的一些认识，列出来一些公式让大家更好的认识绝对论中的一些原则。同时希望通过这篇论文让更多的人们更好的来认识这个物质世界。

【关键词】简谐振动；洛伦茨变换；单摆周期；共振现象；波动函数值方程式；物质场的质量

单摆是初中以及高中物理教学中的一个重要实验，它揭示了一个重要的规律：单摆的等时性，即在摆角很小的情况下（＜10度），忽咯空气阻力等外部因素。在遵守胡克定律的范围之下，单摆的周期只与摆长（L）及摆球所处的位置的重力加速度（G）有关。单摆的周期公式：T=2∏√L/G。这是加利洛在小时候根据灯的晃动逐渐等到的规律；单摆的等时性。并制作了时钟。

爱因斯坦说他最大的错误是引进了宇宙常数，其实那是小问题。他的二个更大的错误：1.他认为时间可以倒流；2.他把光速当成宇宙的限速而且把它当成相对论的基础。

说一下爱因斯坦的理论依据，那就是著名的洛伦茨变换。利用这个变换可以解释运动物体的时间和尺寸变化了。我们看一下他的公式和推导过程；　狭义相对论中关于不同惯性系之间物理事件时空坐标变换的基本关系式。设两个惯性系为S系和S′系，它们相应的笛卡尔坐标轴彼此平行，S′系相对于S系沿x方向运动，速度为v，且当t=t′=0时，S′系与S系的坐标原点重合，则事件在这两个惯性系的时空坐标之间的洛伦兹变换为　x′=γ（x－vt），y′=y，z′=z，t′=γ（t－vx/（c*c）），式中γ=（1－v2/c2）^-1/2；c为真空中的光速。不同惯性系中的物理定律必须在洛伦兹变换下保持形式不变。

在相对论以前，H.A.洛伦兹从存在绝对静止以太的观念出发，考虑物体运动发生收缩的物质过程得出洛伦兹变换　。在洛伦兹理论中，变换所引入的量仅仅看作是数学上的辅助手段，并不包含相对论的时空观。爱因斯坦与洛伦兹不同，以观察到的事实为依据，立足于两条基本原理：相对性原理和光速不变原理，着眼于修改运动、时间、空间等基本概念，重新导出洛伦兹变换，并赋予洛伦兹变换崭新的物理内容。在狭义相对论中，洛伦兹变换是最基本的关系式，狭义相对论的运动学结论和时空性质，如同时性的相对性、长度收缩、时间延缓、速度变换公式、相对论多普勒效应等都可以从洛伦兹变换中直接得出

大家看二个问题：1.相对性原理即S与S’二个惯性系等价，而且各惯性系内各点也等价。这是一个错误的假设，因为在空间中S与S’不等价，各点也不会等价。（当然，在后来的广义相对论中他又说因为时空弯曲，各点不能等价，前后相左）；2.光速不变　以光速不变确定常数γ，如果物质运动超过光速，物质就不存在了。也就是限定物质的运动不能超过光速，我无语。可怜的爱因斯坦。

可是测量我们做过的许多实验，发现物质在运动时：时间在测量上真的改变了，尺子也真的变短了。好像时间真的可以倒流，物质运动时特别高速运动时，时间真的变化了。

我来和大家解释一下吧：不是时间变化了，而是时钟真的变化了。因为时钟变化了，所以所有的洛伦茨变换中时间变换应该看成时钟变化。时钟的运动是有规律的，当你改变它的一些因素，它就发生变化。单摆的T=2∏√L/G，当L变化时T变化，当G变化时T也变化的。所以这一个时钟在运动时，和静止时周期T是不同的。你想已经变化了的时钟，你如何测出不变的结果。你的一秒已经变成人家的一年，你还当成时间可以改变，时空可以倒流了。二个坐标系也是如此道理，已经变化了，你还说可以等价，时空只好变化了。这是爱因斯坦的悲哀。时空里的物质变化了，当成时空变化。时间不会变，空间也不会变，但是这里面的物质可以发生改变，而且可以任意变化。

爱因斯坦认为不需要引力，但他用G（重力加速度）。我是根本不存在万有引力，但我也用G。不同的是我的G是物质场之间的一个相互作用，由整体到局部，由微观到宏观，物质场之间的一个作用（下面会详细说明这一原理）。所以在惯性系内的各点作用也不会相同，任一点都不会相同。为什么说的那么复杂呢？我也不想，可是我们这世界就是这么：在任一点上并不等价。所有的物质都按照自己的规律运行着，在任一点上都有不同的量子运行方式。所以我们研究物质运动一定看什么环境，什么地点，以及物质的量子运行方式。否则，我们得不到正确的解释。

当物质从S运动到S’点对于观测者而言时钟的T（周期）不同的，时钟可以变快也可以变化慢。这一点我们可以做试验的，而且我们有太多的时钟或者罗盘失灵的情况了。在遵守胡克定律的范围之内时钟麼名奇妙的变化，因为√L/G变化了，变化的越大，他的反应就越大，这是时钟变化的原因。我们再说一下尺子为什么变短。

上世纪，爱因斯坦和玻尔的论战持续了几十年，直到他们都去世也没有结束。他们的争论，玻尔一直占了上风。为此阿斯派特做了一系列著名的实验，阿斯派特的实验详细地证明了量子理论的正确性。当然，还有争议，但是人们开始相信这个世界是有量子组成的了。运动的尺子的确可能变短，但是也有可能变长。先不要争论，我给大家来认真的分析一下：尺子是不是由量子组成的？一个尺子是不是可以分成无数的小尺子？一个小尺子是不是可以看成一个量子？如果这些都可以的话：一个尺子是不是可以看成是大量的量子在运动，就是说L=∑DL。如果我们只给尺子一个方向的力，尺子只有一个方向的运动时，那么在胡克定律的范围之内，所有量子尺子会压缩尺寸，尺子会变短。

但是我今天给大家设计一个实验，让运动的尺子变长（这是相对论无法解释的）。高速来拉动尺子，并且在尺子的后面加一个物体并和尺子同时运动，但是只拉尺子。如果这样实验的话，我告诉大家：尺子会变长。因为所有的小尺子在拉力的作用下拉长了，那么反应到全部，尺子马上变长。当然大家可能会笑的：我的绝对论，里面什么样外面什么样；大的什么样，小的什么样。其实，这篇论文也是要把绝对论的原则给大家解释清楚的，免得大家认为我是在说哲理。爱因斯坦真的不知道这个世界是有量子来组成的，也不知道所有的量子都有自己的运行方式；更不知道所有的量子运行方式只能在一定的范围存在，超过这个范围量子运行方式就会改变。

我们再说一个现象：拉箱子。一下不动，二下不动，那么三下就可以拉动；推物体也是一样原理。大家一定听过这么一件事：一个人用小锤击打大块铁的事，他打了一二个小时上万次。当然，他也一定要按照一定规律才可以实现，如果乱来那就永远不会实现的。如果用牛顿的F=ma来看，这永远不会动。力不在了就没有作用力了，再打也是白搭，如何打也是白搭。再说一个画外话：任何人不准说我没有实验基础。我的实验基础就是生活的点点滴滴，无穷无尽。不需要精密的仪器，我也能完成最高级的实验。水滴穿石，已经几千万年了，比那个实验室都准确。绿豆只煮难烂，大钟不击自鸣，还要我再举例吗？

物质的运动是有小的物质运动来完成的，大物质是有小物质组成的，物质的运动是所有的量子共同完成的。我们击打一次，物质不动但是有一部分量子动了，但是大多量子没动它也动不了。当越来越多的量子，最后当所有的量子动了，那么物质的整体也就动了。牛顿力学的物质运动规律太硬性了，所以在处理微观粒子上不是太理想。既然今天我们认可物质是量子来组成的，那么我们在研究物质运动时就要从量子说起，那我们就要用到统计学∑，研究物质就要用到高等数学微积分原理。其实这正是量子力学的魅力：把大的变小，有小成大

我一直不用太多方程式，是因为这世界是真实的生命，无时无刻不在运动。但方程式是计算工具，在一定程度上使用是完全有必要的，方程式是人们认识世界的一个依据。我在这里列几个力学方程式供大家研究认证，同时与经典力学比较一下，重新理解物质运动规律。

1　F=ma变换式：F∑F，F∫DF，∫df=ma，ma∫dma，ma∑dma。（这里M是物质场的质量特性，以下雷同）。

2　W=FS　变化式：W=∫DFS，FS∑FS，S∫DS，F∫DF

3　P=MV　变换式：P=∫DMV，P∑P，依次类推把经典力学的公式建在大量的量子运动的基础上去研究。物质的运动是在量子运动的基础上进行的，物质运动不是连续的，但是是有规律的。

爱因斯坦的E=mc2，其实错到天边了。不是我不给他留面子，我也知道人们会说原子弹如何如何。我只说一句：原子弹释放的能量一定大于E=MC2。人们没有把所有能量计算在内，只是估算罢了。如果还有人不服，我再提醒一句：真空不空。水变成冰释放能量了，为什么质量没减少（当然也会有变化，但不是E=mc2，那是质量特性的波动函数变化）。

物质释放的能量与质量的关系并不大，也不能说没有关系。一斤木材和一百斤木材如果燃烧，的确不同。但是那是质变，我这里主要说量变（量子运行方式的改变）。在上篇中我说一个瓶子可以装下一个恒星的能量，那么在这篇我更近一步：一个量子就可以拥有一个恒星的力量。说一句让人吃惊的话，我们每个人的身体都可以拥有十个太阳的能量。大家想想物质有多大的能量或能释放多大的能量根本是不是取决于物质的量子运行方式？，结合一下传统的质量概念，我们还是使用物质场的概念来理解吧。

木材和钢铁以及石头这些物质从量子上看组成可以说是相同的，都是质子，中子，电子等等组成的。（这一点如果有人和我争论的话，我没时间）但是量子运行方式的不同造成了我们看到的截然不同的物质。大家高兴吗？因为这才是真正的物理理论，这才是真正解释物质和物质运动的原理。这世界是由量子来组成的，所有的量子都有自己的运行方式。这是经得起考验的真理，我们做实验吧。

再列一个公式；波动函数方程式H=E∝KC。H：波动函数值

E：能量（包括物质内部和外加能量）　K：系数

C：物质场（包括物质场的质量特性以及物质场的一定范围内的量子运行方式）。上篇论文没列这个方程式，是因为大家对量子运行方式的认识不是太深刻。我从来不大包大揽，量子运行方式的不同，物质和物质运动完全不同。

时间永远不会倒流，只会不停的向前走，即使我们运行的比光速快一万倍，我们依然不停的衰老。所以我们都要珍惜生命，爱惜时间。爱因斯坦把光速限为宇宙的最高速，基础不对，结果还用说吗？对相对论我再也不想说什么了。现在全世界都知道相对论不对了，那大家就尝试一下理解我的论文吧。我们要肯定爱因斯坦是一个真正的科学家，因为他努力去尝试了一种认识世界的方法，而且爱因斯坦一直是一个诚实谦虚的人，不像我如此的肆无忌惮，口无遮拦。

空气动力学的原理和我们用石头在水面上打水漂难道不是一样吗？我们没发明飞机时，古人就已经在打水漂了。认识世界不一定需要我们的精密仪器，但我不是反对使用精密仪器，只是说一种思维方法。所有的物理定律应该是相通的，我们再来看看光电效应现象吧。

其实，这是爱因斯坦的一个认识的局限：光电效应方程式E=hv。E：光子能量　h：普朗克常量　v。：光子的频率。E=hv-W。（W。=hv。）

不一一解释了。爱因斯坦的光子说很好的，我不明白后来他为什么限定光速。光不是连续的，也是量子组成的，光的确以量子的形式存在的。我现在更进一步，把这个方程式和牛顿力学连起来：E=hv-W。=1/2MV2（M：电子的质量特性）。大家看这个方程式，是不是太眼熟了。大笑吧，亲爱的朋友，因为你很快就可以得到比光速快的物质了；马上你就可以看到光速不过是一个普通的掉渣的速度了。狂舞吧，我的读者，你已经开始认识这个世界不过是一粒微尘了，一点都不神秘。时间和空间都不过是一个测量工具，量子的运行方式才是物质的源头。

M物质场的质量特性。这里给大家说光子是一个物质场。既然物质场存在质量特性，那么光子就可能存在质量特性，那么电子也会存在质量特性。所以提高hv。（入射光的频率）发射出来的电子就会加速，如果同一类电子的质量特性相差不大，我们近似相等。那么当hv。足够，发射电子的速度就可以轻松超过光速。所有的宏观和微观理论就可以完美统一了，它们原来可以使用相同的方程式，我的读者不应该高兴吗？

篇(3)

论文 关键字：光量子　传播宽度　偏转　半波损失　光程

论文摘要：1947年goos和hä·nchen两位物 理学 家发现：光束在两种介质界面上发生全反射时，反射点相对于入射点在相位上有一突变，而反射光线相对于入射光线在空间上有一段距离。这一现象称为：古斯--汉申位移（goos--hanchen shift）。另外，光束在两种界面上发生全反射时，入射波的能量不是在界面处立即反射的，而是穿透到另一介质一定深度后逐渐反射的，而且在此深度内能量流还沿界面切向传播了一个波长数量级的距离。人们把这样一种波称为隐失波。再次，掠入射时，光从光疏介质到光密介质时反射光有半波损失，从光密介质到光疏介质时反射光无半波损失，在任何情况下透射光都没有半波损失。以上各种现象表明对于光量子仍有一些性质不为我们所掌握。

如果我们抛弃了光量子的没有形状的观点而认为光量子在传播过程中始终存在宽度（此宽度不同于振幅，对于同频率的光量子是一个定值，并且光量子的宽度可以互相叠加），就能很好的理解以上这些现象。按照这种假设，光从光源发出后，每个光量子在均匀的各向同性介质中传播时的路径就不能简单的看作一条直线或一列波，而是时刻保持一定宽度的‘波带’的直线传播过程。下面我将叙述一下我的假设性观点，援引并解释一下能用此观点解释的一些事实，我希望我的这个观念对一些研究工作者在他们的研究中或许会显得有用。

1 用惠更斯原理论证光的反射定律和折射定律时需要的条件和忽略的事实

我们首先通过惠更斯原理论证光的反射定律和折射定律。

如图1所示，设想有一束平行光线（平行波）以入射角 由介质1射向它与介质2的界面上，其边缘光线1到达 点。作通过 点的波面，它与所有的入射光线垂直。光线1到达 点的同时，光线2、3、···、n到达此波面上的点 、 、···、 点。设光在介质1中的速度为 ，则光线2、3、···、n分别要经过一段时间 、 、···、 后才能到达分界面 、 、···、 各点，每条光线到达分界面上时都同时发射两个次波，一个是向介质1内发射的反

图1

射次波，另一个是向介质2内发射的透射次波。设光在介质2内速度为 ,在第n条光线到达 的同时，由 点发射的反射次波面和透射次波面分别是半径为 和 的半球面。在此同时，光线2、3、···传播到 、 、···各点后发出的反射次波面的半径分别为 、 、···，而透射次波面的半径为 、 、···。这些次波面一个比一个小，直到 处缩成一个点。根据惠更斯原理，这些总扰动波面是这些次波面的包络面。不难证明反射次波和透射次波的包络面都是通过 的平面。设反射次波总扰动的波面与各次波面相切于 、 、 、···各点，而透射次波总扰动的波面与各次波面相切于 、 、 、···各点，联接次波源和切点，既得到总扰动的波线，亦即， 、 、 、···为反射光线， 、 、 、···为折射光线。

由于 ，直角三角形 和 全同，因而 = ，由图1不难看出， =入射角 ， =反射角 ，故得到

这样便导出了反射定律。由图1还可以看出 =折射角 ，因此

 

此外 ，于是

.

由此可见，入射角与折射角正玄之比为一常数，这样我们便通过惠更斯原理导出了折射定律。

用惠更斯原理论证光的反射定律和折射定律是以1、2、3、···、n条平行光线为研究对象，这就是论证需要的条件。如果不以多条平行光线为研究对象，而只给定一个光量子，比如此量子沿光线1传播，以上论证中将无法确定 点和 点的位置，就不能确定次波的总扰动波线，就无法确定反射光线和折射光线，再用惠更斯原理来解释这一个光量子在界面处的反射定律和折射定律，将显得无从下手。

所以说，用惠更斯原理论证光的反射定律和折射定律至少需要两个或两个以上的光量子，这就是用惠更斯原理解释光的反射定律和折射定律时需要的条件。

另外如果考虑到古斯--汉申位移和半波损失，用惠更斯原理作出的光的反射光线将不是光的实际路线，而是反射光线的平行光线，虽然不影响论证光的反射定律，但是这也确实是它忽略的一个事实。

2用光量子的传播宽度解释光的折射定律

如果假设光量子在传播过程中始终保持一定的宽度（此宽度不同于振幅，且不随电场振动而变动），此宽度远大于原子直径，并且光量子传播过程中的每个边缘都平行等光程且能体现光量子在介质中传播的所有特性，那么折射定律就可以做如下论证：

如图2设想有一个光量子（任意的一个）以入射角 ，由介质1射向它与介质2的分界面上，光量子边缘1到达介质分界面上 ，同时边缘2到达 ，联接 ，则 即为光量子的传播宽度且 垂直边缘1和边缘2，设光在介质1中速度 大于光在介质2中速度 ，当光量子边缘1由 进入介质2后速度突变为 ，边缘2速度仍为 ，由于光量子传播宽度的边缘必须保持同等光程，于是光量子传播方向向法线方向发生偏转，当边缘2经过时间 到达介质分

图2

界面上 时边缘1到达 ，又因为边缘2速度 和边缘1速度 之比为定值且光量子宽度不变，所以边缘1的路径 和边缘2的路径 是以 延长线上某点 为圆心的同心圆弧，且同等圆心角，所以 延长线定过圆心 。边缘2经过 后进入介质2速度突变为 ，与边缘1变为同速，光量子传播方向不再偏转，边缘1和边缘2分别沿 、 上 、 点的切线方向传播，可以看出光量子完全进入介质2后边缘1和边缘2依然平行。设边缘1在介质2内以后的路径上有一点 ，我们过 点向下作法线的平行线并取这条线上 下方一点 ，则 垂直于介质分界面，且 为光量子的折射角，设为 ，再过 作分界面的垂线交与分界面于点 。

在图2中不难证明： 和

又有

于是

，

由于相等圆心角的同心圆弧半径之比等于弧长之比，又得到

于是我们得到

由此可见，对于任意一光量子的入射角与折射角的正玄之比为一常数，这样我们便通过光量子宽度的假设用一个光量子导出了光的折射定律。

3在光的全反射现象中用光量子传播宽度解释

古斯--汉申位移、隐失波以及光的反射定律和折射定律光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大至某一数值时，折射光线消失，光线全部反射，这种现象称为全反射，此时的入射角度称为全反射临界角。

如图3，设想有一光量子以全反射临界角 入射，由介质2射向它与介质1的分界面上，设光在介质1中的速度 大于光在介质2中速度 ，当光量子边缘1到达介质分界面上 时，边缘2到达 ，联接 ，则 即为光量子的传播宽度且 垂直于边缘1和边缘2，当边缘1通过 进入介质1后速度突变为 ，边缘2速度仍为 ，由于光量子传播宽度的边缘必须保持同等光程，于是光量子传

图3

播发生偏转，当边缘2经过时间 到达分界面 时，光量子边缘1到达 ，因为边缘1速度和边缘2速度 之比为定值且光量子宽度不变，所以 、 是以 延长线上某点 为圆心的同心圆弧，又由于 为全反射临界角，所以此时 恰好与分界面相切与 点，也就是说此时光量子边缘1与边缘2传播方向都与分界面平行。此后光量子的传播可能发生两种情况：

1、发生反射，反射光线发位移

如果边缘2速度没有发生突变，就是说边缘2恰好与分界面相切于介质2的界面上一点 ，则光量子传播就会继续偏转，当边缘1经过时间 到达分界面上一点 时，边缘2到达 ，边缘1经过 点后重新回到介质2，速度又突变为 ，与边缘2同速，光量子传播方向不再发生偏转。因为此前边缘1速度 和边缘2速度 之比为定值且光量子宽度不变，所以 、 同样是以 为圆心的同心圆弧，此后光量子的边缘1和边缘2分别沿着 、 上 、 点的切线方向直线传播。此后的光量子路径就相当于入射光线的反射光线路径，由此我们可以看到反射光线相对于入射光线发生了从 到 的位移，并找出了发生位移的原因，通过光量子宽度的假设我们还可以求出位移 的长度。

如图3不难看出 、 同圆， 、 同圆，我们再设光量子传播宽度为 。

由相等圆心角的同心圆弧半径之比等于弧长之比，得到

不难看出 垂直界面于 点，于是有

又有

由以上三式我们得到

不难看出

所以在光以全反射临界角入射并发生全反射时发生的位移长度为

    此位移或许就是我们所说的古斯—汉申位移，如果是这样我们便能通过光量子传播宽度的假设在光的全反射现象中解释发生古斯--汉申位移的原因并求出位移的长度。

2、发生折射，折射光线急剧衰减

如果此时边缘2的速度发生突变，就是说边缘2与分界面恰好切于介质1界面上一点 时，边缘2速度突变为 ，与边缘1同速，则光量子传播不再偏转，边缘1和边缘2分别沿 、 在 、 点的切线方向传播，且分别为折射光的两个边，而此时两切线刚好平行于分界面，所以折射光平行于分界面，所以此时折射角为 。一般来说我们做实验所用的介质1与介质2的分界面不可能是一个严格的平面（这里严格是绝对的意思），所以边缘2沿介质1的分界面表面传播时一旦遇见分界面的凹点时就会再次进入介质2，速度突变为 ，使光量子的传播再次发生偏转，从而使光量子再次进入介质2传播，折射光强度就会急剧衰减，但是由于凹点的位置及大小的随机性较大，所以再次进入介质2的光很难再进行准确测量。

这里的折射光也许就是我们所说的隐失波，此时波的穿透深度可以用光量子的传播宽度 来表示。

3、光的反射定律的论证

在图3中，不难看出

于是我们就不难求出

即反射角等于入射角，这样在光的全反射现象中我们用光量子传播宽度的假设用一个光量子论证了光的反射定律。

4、光的折射定律的论证

由于折射角等于 ，所以折射角的正玄值为1

于是

由图不难看出

又有

由相等圆心角的同心圆弧半径之比等于弧长之比，得到

于是得到

即入射角与折射角的正玄之比为一常数，这样我们又通过光量子宽度的假设在光的全反射现象中用一个光量子论证了光的折射定律。

5、关于在反射过程中的半波损失的解释

1、掠入射时，光从光密介质到光疏介质时反射光无半波损失的解释。

在图3中我们可以看到光量子边缘1的实际路径大于边缘2的实际路径，使得两个边缘出现路程差，但由于边缘1的实际速度 大于边缘2的实际速度 ，使得边缘1从 传播到 与边缘2从 传播到 用的时间相等，也就是说光量子的两个边缘虽然路程不等但是光程相等。这里需要指出：在此 论文 以前我们通常 计算 的几何光程没有考虑到光量子的传播宽度，但是要考虑的到光量子的传播宽度，这种计算方法有时就是不准确的。光的实际光程要以光量子的远边的光程来决定。在研究光从光密介质到光疏介质时反射光时我们计算的几何光程等于光边缘2的光程也等于光的实际光程，然后再通过几何光程计算预期的相位与观测到的相位（也就是实际相位）相符，所以我们就说光的反射光没有出现半波损失。

2、掠入射时，光从光疏介质到光密介质时反射光有半波损失的解释。

如果在图3中，介质1的绝对折射率大于介质2的绝对折射率，当光掠入射时，由于光量子的两边缘速度的差异，光量子本应该偏转进入介质2，但是由于介质2内的一些性质（我也不知道什么性质）使得光并没能进入介质2，反而被反射回介质1。（这种情况很难理解。）但是在这种情况下假设了光量子的传播宽度将比较好理解反射光的半波损失。在反射过程中光量子边缘1的实际路径大于边缘2的实际路径，两边缘出现路程差，由于边缘1在介质1中传播速度突然变慢为 （这里是在介质1的绝对折射率大于介质2的绝对折射率的前提下的），但是如果边缘2的速度不发生突变仍为 的话，的边缘1和边缘2将出现光程差，但是由于两边缘传播的同时性，光程差将是不被允许的，这就意味这边缘2必须降低到一个比 更低的速度 ，也许只有这样该光量子才能不过被吸收，而是被反射。（不要问我为什么会这样，其实这就跟光从光疏介质入射到光密介质没发生折射而是发生反射一样不好理解，或许是由于光量子的某些微观结构能够识别介质1的某些性质而阻止了光量子的折射的发生，比如某一物体由于反射某一特定波长的光而呈现出特定颜色。）这样以来，光的光程将变长并等于光边缘1的实际光程，也等于变慢后的边缘2的实际光程，但是大于我们通过以前的方法求得的几何光程半个波长的时间。这时问题就出现了，由于我们求得的几何光程小于光线的实际光程半个波长时间，然后再通过几何光程计算预期的相位就会与观测到的相位（就是实际相位）出现不符，但我们坚信这种计算方法没有错误，于是我们就把这种现象描述为光经过反射后发生了相位跃变，同时反射光有半波损失。其实光并没有发生波长损失，只是延迟了半个波长的时间。

3、任何情况下，透射光都没有半波损失的解释。

由图1，光量子的光线边缘1的实际路程小于边缘2的实际路程，出现路程上的差异，但是边缘2的实际速度 大于边缘1的实际速度 ，使得边缘2从 传播到 所用时间与边缘1从 传播到 所用时间相等，就是说两边缘路程虽然不等但是光程相等，我们通过以前方法求得的几何光程等于光线边缘1的几何光程，就等于光的实际光程，通过几何光程计算预期的相位与观测到的相位（就是实际相位）相符，所以我们就说透射光没有半波损失。

如果我的见解是符合实际的，那么很多像以上援引的光学现象将都比较好理解，并希望这一观点能给一些研究工作者带来一些方便。

另外，关于质量和能量如何扭曲时间的？

我认为：引力场的扰动使时间流逝。

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    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。

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本书汇集了2003年6月在墨西哥城举行的“物理学中当前所研究的问题”专题讨论会上所做的特邀演讲。这次会议是为了庆祝R・J埃利奥特教授75岁生日而举办的。R・J・埃利奥特爵士曾长期担任牛津大学理论物理系主任。作为一位科学家，他对理论物理学的发展作出了重要的贡献。在数十年的时间内，他发表了许多被引频次很高的科学论文。本书中的演讲都是由R・J埃利奥特爵士的研究助理、以前的学生、博士以及同事撰写的。他们之中的许多人象R・J埃利奥特爵士本人一样已经是第一流的科学家。

本书对现代凝聚态物理学和统计物理学的各个关键领域提供了一个非常及时与全面的综述。书中19篇原创性质的论文被分成了三个主要的领域，即无序与动态系统；结构与玻璃；电性质与磁性质。这些论文的作者中间就包括了像M・E・Fish-er，A・A・Maradudin，M・F・Thorpe，M・Balkansk，T・Fujiwara这样著名的科学家。因此本书非常值得一读。

本书的卷首是R・J埃利奥特教授的开幕式演讲“物理学中的有序与无序”。其余的文章被分成了三个部分，共19章。第一部分无序与动态系统，包含第1-5章。1　对有趣但与愿望相违球面模型的反思；2　向量自旋玻璃的相位转换；3　转换、动态特性与无序从平衡到不平衡系统；4　3分量2维生长与竞争交互作用的混合；5　混沌边缘玻璃状的动态特性。第二部分结构与玻璃，包含第6-12章。6　生命分子中的柔性；7　碳纳米管的点阵动态特性；8　由于运动约束的玻璃状特性，从拓扑学泡沫到巴加门；9　玻璃转变与急骤冷却效应；10　介质损耗作用及为玻璃形成中的驰豫寻求简单的模型；11　图灵模式构成理论；12　双八面癸基胺单分子层：非平衡相畴。第三部分电性质与磁性质，包括第13-19章。13　随机粗糙金属表面光反射二次谐波产生的多散射效应；14　大规模电子结构计算理论；15　对称磁团簇；16　维半导体量子线中的光学与费米界异常；17　利用畴壁激发探测多分子层中的磁耦合；18　量子渗透问题中的电子状态密度；19　熔化描述动力学作用构建中的功率项。

本书可供从事凝聚态物理及统计物理的物理学家及研究生阅读借鉴。

胡光华，高级软件工程师

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关键词 青蒿素；定量构效关系；多元线性回归

中图分类号 TQ463 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0214-02

近年来，随着计算机计算软件日益成熟，利用计算机绘图软件进行辅助药物设计，已经成为比较热门的研究方向，这种趋势在制药业尤其明显。计算机辅助药物设计这门新兴的边缘学科已经逐渐占领了药物开发的制高点，主要原因是利用其具有明显缩短研发人员开发药物的时程，降低成本，药性定向准确等多项优点，恰能解决以往开发新药所遭遇的缺失。

青蒿素发现以来，人们进行了大量的药理学研究。结果表明青蒿素对疟原虫红内期有直接的杀伤作用，而对组织期无效。药物化学工作者对青蒿素结构进行了大量的修饰合成，但是方向不是很清晰，目前在临床上应用的比较普遍衍生物包括蒿甲醚、青蒿琥脂、二氢青蒿素、蒿乙醚。另外部分青蒿素类似物虽然体外活性较高，但是由于毒性较高，暂时无法开发成临床药物。利用计算机软件服务平台，进行量子化学计算和QSAR研究将为开发利用度较高的青蒿素类似物或衍生物指引方向。

香港大学与拜尔公司合作开发研制得到一系列新的青蒿素衍生物，其结构及活性数据如下表所示。本文将用量子化学密度泛函理论结合QSAR方法对该系列青蒿素衍生物的量子化学结构性质进行计算分析，最终找到这一系列青蒿素衍生物的量化性质与其抗疟活性的关系。

1 计算方法

实验采用将9组化合物的构型先进行优化，首先采用Materials_Studio3.2软件中分子力学模块进行几何构型优化，然后将分子力学优化好的分子用Dmol3工具再进行几何构型的优化，最后用Dmol3对用Dmol3优化完成的分子进行量化参数计算。将绘制完成的分子结构用MS中的分子力学工具进行中等精度的几何优化。

2 计算结果（见表2、3、4）

3 实验结果

用活性体积、键长、HOMO的平方对PEC90进行多元线性回归分析，设定最小相关系数：0.90000000进行拟合。青蒿素类药物的抗疟活性与分子量化参数的QSAR关系式：

PEC90多元回归方程：Y = 152.419845316 * [(HOMO)2] - 6.671025217

PEC50多元回归方程：Y = 146.814332722 * [(HOMO)2] - 6.314422185

4 结论

1）10位取代和氮杂衍生物的活性比9位取代衍生物的抗疟活性高。

2）青蒿素类药物的抗疟活性和分子的HOMO本征值的平方成正比。

3）过氧键的给电子能力直接影响化合物的抗疟活性。可以用来通过计算一些新颖的青蒿素类化合物的量化参数（HOMO的本征值）来计算预测其抗疟活性。

参考文献

[1]张珉,张万年,宋云龙,盛春泉.全新药物设计方法的新进展[J].药学进展,2003,6(27):327-332.

[2]蒋华良,陈凯先,嵇汝运.计算机辅助药物设计正在走向成功[J].生命科学,1996,4(8).

[3]曾宪栋.青蒿素类抗疟药定量构效关系研究[J].2004硕士论文,华南师范大学.

篇(7)

2015年度国家自然科学一等奖

2016年1月8日，潘建伟院士、彭承志教授、陈宇翱教授、陆朝阳教授、陈增兵教授组成的5人团队获得了2015年度国家自然科学一等奖，并在人民大会堂接受颁奖。5位老师均来自中国科学技术大学，他们是该奖项历史上最年轻的获奖团队，其中潘建伟、彭承志、陈增兵3位老师为70后，而陈宇翱和陆朝阳两位老师为80后。

国家自然科学一等奖是中国自然科学领域的最高奖项，很多耳熟能详的老一辈科学家都名列其中。但是因2014年获奖的“透明计算”存在较大争议，2015年急需一个众望所归的团队来重新树立该奖项的声誉。恰好2015年初潘院士团队作为最大热门参加了该奖项的评选，并最终毫无悬念地获奖。

这次潘建伟院士团队获奖的项目名称为“多光子纠缠和干涉度量学”。“多光子纠缠”顾名思义就是让多个光子产生纠缠，这是利用光子做量子比特传送和量子计算的必要前提;而“干涉”就是实验上实现多光子纠缠的手段。潘建伟院士团队在量子通信和量子计算等多个方向上都取得了世界领先的科研成果，“多光子纠缠和干涉度量学”就作为其核心研究内容之一，贯穿始终。

潘建伟院士的团队是世界上量子信息研究的领军者之一，在量子通信领域更是世界最强。与以往的历届国家自然科学一等奖相比，潘建伟团队在顶级论文数量和国际影响力上都更为出类拔萃。截止到2015年，该团队成果3次入选美国物理学会评选的“年度物理学重大事件”，2次入选英国物理学会评选的“年度物理学重大进展”。2015年年末更是被物理世界网站（Physics world）评选为“2015年世界物理学十大进展”第一名，这在中国物理学界史无前例。

量子纠缠

介绍“多光子纠缠和干涉度量学”，首先需要介绍一下什么是量子纠缠。量子力学中最神秘的就是叠加态，而量子纠缠就是多粒子的一种叠加态。以双粒子为例，一个粒子A可以处于某个物理量的叠加态，同时另一个粒子B也可以处于叠加态，当两个粒子发生纠缠，就会形成一个双粒子的叠加态，即纠缠态：无论两个粒子相隔多远，只要没有外界干扰，当A粒子处于0态时，B粒子一定处于1态;反之，当A粒子处于1态时，B粒子一定处于0态。

随着量子信息学的诞生，量子纠缠已经不仅仅是一个基础研究，它已经成为量子信息科技的核心：例如，利用量子纠缠可以完成量子通信中的量子隐形传态，可以完成一次性操作多个量子比特的量子计算。让更多的粒子纠缠起来是量子信息科技不断追寻的目标。

多光子纠缠和干涉度量学

“多光子纠缠和干涉度量学”就是通过干涉度量的方法实现多光子的量子纠缠。如果这种把双光子干涉产生纠缠的方法层层累加，扩展到更多的光子，就可以形成更多光子的纠缠。针对量子信息处理尤其是光量子计算的需求，纠缠的光子数自然是越多越好。但是随着产生纠缠的光子数越多，干涉和测量的系统也就越复杂，实验难度也就越大。

潘建伟团队从2004年开始，通过在国际上原创的多光子干涉和测量技术，一直保持着纠缠光子数的世界纪录。2004年在世界上第一个实现了5光子纠缠，2007年在世界上第一个实现了6光子纠缠，2012年在世界上第一个实现了8光子纠缠，并且保持该纪录至今。

每增加一个纠缠光子，光学干涉系统就要复杂一倍，纠缠产生的难度会随着光子数呈指数上升。这个8光子纠缠光路就像“潘神的迷宫”一样复杂，精巧，困难重重，但又引人入胜。

量子计算的应用

1. 量子叠加态的计算魅力。在经典物理学中，物质在确定的时刻仅有确定的一个状态。量子力学则不同，物质会同时处于不同的量子态上。因为处于叠加态，这就意味着，量子计算一次运算就可以处理210=1024个数（从0到1023被同时处理一遍）。以此类推，量子计算的速度与量子比特数是2的指数增长关系。一个64位的量子计算机一次运算就可以同时处理264=18446744073709551616个数。如果单次运算速度达到目前民用电脑CPU的级别（1GHz），那么这个64位量子计算机的数据处理速度将是世界上最快的“天河二号”超级计算机（每秒33.86千万亿次）的545万亿倍。

量子力学叠加态赋予了量子计算机真正意义上的“并行计算”，而不像经典计算机一样只能并列更多的CPU来并行。因此在大数据处理技术需求强烈的今天，量子计算机越来越获得互联网巨头们的重视。

2. 肖尔算法――RSA加密技术的终结者。1985年，牛津大学的物理学家戴维・德意志提出了量子图灵机模型的概念。随后贝尔实验室的彼得・肖尔于1995年提出了量子计算的第一个解决具体问题的思路，即肖尔因子分解算法。

我们今天在互联网上输入的各种密码，都会用到RSA算法加密。这种技术用一个很大的数的两个质数因子生成密钥，给密码加密，从而安全地传输密码。由于这个数很大，用目前经典计算机的速度算出它的质数因子几乎是不可能的任务。但利用量子计算的并行性，肖尔算法可以在很短的时间内通过遍历算法来获得质数因子，从而破解掉密钥，使RSA加密技术不堪一击。

量子计算机会终结任何依靠计算复杂度的加密技术，但这不意味着从此我们会失去信息安全的保护。量子计算的孪生兄弟――量子通信，会从根本上解决信息传输的安全隐患。

3. 格罗弗算法――未来的搜索引擎。肖尔算法提出一年后的1996年，同在贝尔实验室的洛夫・格罗弗提出了格罗弗算法，即通过量子计算的并行能力，同时给整个数据库做变换，用最快的步骤显示出需要的数据。

量子计算的格罗弗搜索算法远远超出了经典计算机的数据搜索速度，这也是互联网巨头们对量子计算最大的关注点之一。量子信息时代的搜索引擎将植根于格罗弗算法，让我们更快捷地获取信息。

4. 量子计算机与人工智能。英国物理学家罗杰・彭罗斯把依靠经典计算机的人工智能称为“皇帝新脑”（即像皇帝的新衣一样）。他认为人脑不会像经典计算机那样以确定的方式处理信息，但量子测量会赋予人脑随机性，同时量子叠加态还会赋予人脑全局观（一个一个像素处理的经典计算做不到全局观）。因此彭罗斯等人认为，人脑可能是一台量子计算机。也许量子计算机的研究能在某个量子和经典的交汇点上给出答案，解答人类意识和智慧的起源。那样，量子计算机就会成为实现真正的人工智能的关键。