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中国量子计算发展介绍及最新情况
2009-11-30 12:31
量子特性在信息领域有着独特的功能，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限，于是量子力学与信息科学相结合便诞生了一门新的学科分支——量子信息科学。
近年来，量子信息在理论和实验上已经取得重要突破，引起各国政府、科技界和信息产业界的高度重视。我国科学家在这一领域取得突飞猛进的发展，不仅掌握了量子通信的核心技术，而且成功实现了商业应用，展现了量子通信技术广阔的市场应用前景。近日，中国科学院院士、中国科技大学教授郭光灿就此话题接受了记者专访。
量子密码源于一个青年科学家的奇思妙想
据郭光灿介绍，上世纪70年代，美国社会伪钞现象十分猖獗，为了防范伪钞，哥伦比亚大学一位年轻学者提出了量子货币的概念。根据他的理论，量子货币无法复制，一旦被复制就会损坏。不久，他把自己的想法写成论文投向一家专业性杂志。杂志编辑认为其想法无异于天方夜谭，作了退稿处理。
大约在上世纪80年代初，美国密码专家彼尼特和一位加拿大密码学家对这位年轻人的设想进行了一番研究，发现由此可以建立量子密码，随后BB84量子密钥方案问世。这也就是目前国际上使用最多的一种量子密钥方案。他们的研究结果在实验上得到了证明。
量子通信从实验室走向光纤网络
“BB84量子密钥方案在理论和实验上都被证明是绝对安全的技术，但这种方案在从实验室装置应用到光纤网络的过程中，遇到了一个极大的难题——不稳定。各种因素都可能破坏它的稳定性，使传输码常常变成乱码。”郭光灿说。
为了解决稳定性问题，曾有科学家建立了一套方案：让一个光子朝一个方向发送，两端建立密钥。瑞士科学家用这种方法在日内瓦湖底商用光纤上建立了世界上第一个真实的密钥。但后来人们发现，这种方法虽然稳定，但不安全。如果用一个光子跟踪信号光子，再把这个光子收回来，即可窃取所有信息，而且这个光子很难被发现。
郭光灿课题组通过几年努力，发明了一套新方案，可保证单向光子的稳定性和安全性，并且已获得国际专利。
课题组使用这一方案，在2005年租用的一条从北京到天津125公里的光纤上试用，结果非常令人满意。由此，他们成功地在北京和天津之间建立了世界上最长距离的商用密钥，使量子密码技术从实验室走向了光纤网络。
然而，光纤传输能否做到真正的保密通信？郭光灿表示，还必须解决3个问题：光纤上实现任何两点之间的保密通信；任何两个用户保密通信不会互相干扰；一个领导机关给下属同时多点保密通信，即可否群发保密。只有同时实现这3种功能，才能真正实现网络保密通信。
他进一步解释说，解决这个问题遇到了一个关键难点：路由器问题。
一般而言，路由器可以识别一个信号，并让这个信号根据需要传送给任意一个对象。可量子的特殊性质是，只要去识别，原有的信号就会被破坏。为了解决这一问题，郭光灿实验室发明了一种叫“量子路由器”的装置。这种装置依靠一种波长做标识，使不同的光子到达不同的地点，成功解决了网络路由的问题。目前，这项技术获得了美国专利。
利用这两项技术，郭光灿课题组于2007年在北京商用光圈里建立了城域网的通信，成功演示了量子保密通信网络。
后摩尔时代的新经济生长点
因为安全性得到了保证，量子密码被认为是改变人类未来的新技术，近年来世界各国都投入了大量研究经费发展量子信息科学，取得了许多重要成果。
郭光灿表示：“量子密码保密通信技术已到了实际应用的阶段，其基本原理基本上都得到了解决。凡需要保密的，量子密钥就能提供保密手段。从网上聊天到公文保密，抑或银行汇款，都可以使用量子密钥，应用范围极其广泛，因而‘钱’途无量。”
黑客对量子密钥束手无策。虽然黑客能偷听，但很容易被发现。因为量子密钥交流的双方以随机协议为基础，且协议只有交流双方拥有，传递信息时，内容完全无序化。若获取，必须通过密钥反变换，才能恢复成有序数据。而这个密钥限于交流双方，其他人无法得到。
据郭光灿介绍，他的一个博士生已设立“问天量子”公司，试图实现量子密钥商业化应用。2009年5月，郭光灿课题组在安徽省芜湖市成功建立了量子政务网，在产业化方向上实现了重大突破。
郭光灿说：“这个政务网在原来光纤通讯基础上再加上量子技术即可，无须改造网络的全线路和装置，与光纤网络兼容。这种网络保密通信，既可实现语音的保密通信，文本和图像的保密通信，还可实现视频会议的保密通信。因此，可实现光纤网络目前所有功能的保密通信。”
量子计算机具有无与伦比的威力
据了解，量子信息技术包括两方面，量子通信和量子计算机。量子计算机目前还处在基础研究阶段，未能实际应用。
郭光灿介绍说，在理论上，量子计算机具有现在电子计算机所无法比拟的功能。其最大的优点是利用量子性质作并行处理，即单个CPU就可进行并行处理，并行处理的能力随着处理器的指数上升，一台量子计算机的功能相当于许多台电子计算机功能的综合，可能还会超过其速度。因此，许多电子计算机不能解决的难题，量子计算机能很快解决。
然而，量子计算机研制成功的难度很大，目前尚未有显著进展，最主要的瓶颈问题是量子计算机的硬件——量子芯片尚未制造成功。据介绍，量子计算机的基本单元叫量子处理器，量子处
理器是一个量子系统，需要成千上万的量子比特构成一个量子芯片，比量子通信复杂得多。
郭光灿说：“人类还不知道如何操控微观世界。在经典世界，人类的操控能力很强，可以发射机器人到火星上采集样品，进行分析，并把分析结果的信号传回地球。但是人类对微观世界的操控能力远未达到这样的水平，这是极大的挑战。”
“此外还有一个特殊困难。量子的最大优点就是其相干性非常好，所有的特点都由量子相干性引导而致，包括量子保密通信的不可破译、不可窃听等。量子计算机的并行处理能力也由其量子性决定。如果量子性被破坏，机器的优点也会消失，这叫消相干。这是一个非常严重的问题。如果把一个量子计算机制造出来，如何保持其相干性？这是科学家面临的巨大挑战。”郭光灿表示。
尽管量子计算机的制造难度巨大，但郭光灿对其成功仍有信心。“量子计算机虽然目前无法研制成功，但人们可以考虑制造一个过渡期的产品，如量子仿真机，也就是模拟机。”郭光灿说。
郭光灿带领的课题组设立了一个近期目标，即把量子仿真机或者是模拟机研制出来，建立一个平台，解决现在科学上的一些难题，如模拟超导机理等。
这应该是通向量子计算机的一个台阶，也是量子信息的发展趋势。
（2009-11-18）
纳米技术发展史 【摘要】纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术，它将引起一场各个领域生产方式的变革，也将改变未来人们的生活方式和工作方式，使得我们有必要认识一下纳米技术的发展史。纳米技术的发展史是一个很长的过程，同时也是一个广泛应用的过程。 【关键词】发展纳米技术纳米材料 纳米技术基本概念 纳米技术是以纳米科学为基础，研究结构尺度在0.1～100nm范围内材料的性质及其应用，制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手 段。纳米技术以物理、化学的微观研究理论为 基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手 段，是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物 理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)相结合的产物。在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。 纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于 自然界，只是以前没有认识到这个尺度 范围的性能。第一个真正认识到它的性 能并引用纳米概念的是日本科学家，他 们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。2、纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统,用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。3、纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，
量子计算机发展简史 原著：Simon Bone & Matias Castro 翻译：bianca 2003年3月26日 内容摘要 听起来好像有点奇怪，计算机的未来可以被建筑在一杯咖啡周围。那些咖啡因分子恰巧是构建“量子计算机”－－一种能够保证提供可在几秒钟内破解密码的思想回应功能的新型计算机的可能组成部件。 内容目录 1.介绍 1.1量子计算机的基本要素 1.2量子计算机的缺点－－(电子)脱散性 1.3取得结果 2.通用计算的理论 2.1加热流失的信息 2.2通用量子计算机 2.3人工智能 3.建立一台量子计算机 3.1量子点 3.2计算流体 4.量子计算机的应用 4.1Shor算法－－Shor的算法－－一个范例 4.2Grover算法 4.3量子机械系统的模拟 5.量子通讯 5.1量子通讯是如何工作的 5.2量子比特的任务 6.当今进展及未来展望 7.结论
8.术语表 9.参照表 9.1书籍 9.2人物 9.3杂志文章 9.4网页 1.介绍 经常会有能使计算机的性能大大改善的新技术出现。从晶体管技术的引进，到超大规模集成电路的持续性发展，科技进步的速度总是如此无情。近日来，现代处理器中晶体管体积的减小成为计算机性能改进的关键所在。然而，这种不断的减小并不能够持续很长的时间。如果晶体管变得太小，那种对量子机械的未知影响将会限制它的性能。因此，看起来这些影响会限制我们的计算机技术，它们真的会吗？在1982年，诺贝尔奖获得者－－物理学家Richard Feynman想出了“量子计算机” 的概念，那是一种利用量子机械的影响作为优势的计算机。有一段时间，“量子计算机”的想法主要仅仅停留在理论兴趣阶段，但最近的发展令这个想法引起了每一个人的注意。其中一个进步就是一种在量子计算机上计算大量数据的算法的发明，由Peter Shor(贝尔实验室)设计。通过使用这种算法，一台量子计算机破解密码可以比任何普通(典型)计算机都要快。事实上，一台能够实现Shor算法的量子计算机能够在大约几秒内破解当今任何密码技术。在这种算法的推动下，量子计算机的话题开始集中在动力上，全世界的研究人员都争当第一个制造出实用量子计算机的人。 1.1量子计算机的基本要素 在计算机的经典模型中，最基础的构建要素－－比特，只能存在于两种截然不同的状态之一：0或是1。在量子计算机中，规则改变了。一个原子比特－－经常被简称为“量比”(quantum bit) －－不仅仅存在于传统的0和1状态中，还可以是一种两者连续或重叠状态。当一个量比处于这种状态时，它可以被认为存在于两种领域中：一种为0，而另外一种为1。一个基于这种量比的操作能够同时有效地影响两个值。因此，极为重要的一点是：当我们在量比上实行单一操作时，我们是在针对两种不同的值进行的。类似的，一个双量比系统能对4个值进行操作，而一个三量比系统就是8个值。因此，增加量比的数目能够以指数方式增加我们从系统获得的“量子并行效应”(量子并行效应)。在拥有正确算法类型的情况下，它能通过这种并行效应以远低于传统计算机所花费的时间内解决特定的问题。 1.2量子计算机的缺点－－(电子)脱散性
量子计算 在大三的第二学期我们学习了量子计算这门课程，初步了解了量子计算的一些方面，在下面的论文里将会简要的介绍量子计算的含义及其相关的知识。 一．量子计算的含义 量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。量子计算(quantum co mputation) 的概念最早由IBM的科学家R. Landauer及C. Bennett于70年代提出。他们主要探讨的是计算过程中诸如自由能(free energy)、信息(informations)与可逆性(reversibility)之间的关系。80年代初期，阿岗国家实验室的P. Benioff首先提出二能阶的量子系统可以用来仿真数字计算；稍后费因曼也对这个问题产生兴趣而着手研究，并在1981年于麻省理工学院举行的First Conference on Physics of Comput ation中给了一场演讲，勾勒出以量子现象实现计算的愿景。1985年，牛津大学的D. Deutsch提出量子图林机(quantum Turing machine)的概念，量子计算才开始具备了数学的基本型式。然而上述的量子计算研究多半局限于探讨计算的物理本质，还停留在相当抽象的层次，尚未进一步跨入发展算法的阶段。 1994年，贝尔实验室的应用数学家P. Shor指出，相对于传统电子计算器，利用量子计算可以在更短的时间内将一个很大的整数分解成质因子的乘积。这个结论开启量子计算的一个新阶段：有别于传统计算法则的量子算法(quantum algorithm)确实有其实用性，绝非科学家口袋中的戏法。自此之后，新的量子算法陆续的被提出来，而物理学家接下来所面临的重要的课题之一，就是如何去建造一部真正的量子计算器，来执行这些量子算法。许多量子系统都曾被点名做为量子计算器的基础架构，例如光子的偏振(photon polarization)、空腔量子电动力学(cavity quantum electrodyn amics, CQED)、离子阱(ion trap)以及核磁共振(nuclear magnetic resonance, NM R)等等。量子计算将有可能使计算机的计算能力大大超过今天的计算机，但仍然存在很多障碍。大规模量子计算所存在的一个问题是，提高所需量子装置的准确性有困难。二．量子计算的发展史 1.梦想与惊喜 始自第一个电子计算机开始运转,构想能够超越传统所谓Turing Machines 的计算模型,便是许多科学家努力的梦想.美国阿冈国家实验室的Paul Benioff是第一位提出概念,认为利用量子物理的二态系统模拟数位0与1,可以设计出更有效能的计算工具.此概念稍后又经Feynman的引申,使得有更多的物理学家注意到量子力学与计算科学之间可能的关联.直到1985年,在英国牛津的物理学家David Deutsch发表的一篇论文里,所谓Quantum Church-Turing Machines才正式开始略具数学雏型,但此论文中所提示的量子计算范例则过於简易.目前在美国,欧洲,日本以及中国大陆,已经有许多专为此新领域而成立的研究团队或研究机构。
云计算的发展史 (2012-10-31 14:47:51) I、云计算发展历程大事记 众所周知，云计算被视为科技界的下一次革命，它将带来工作方式和商业模式的根本性改变。追根溯源，云计算与并行计算、分布式计算和网格计算不无关系，更是虚拟化、效用计算、SaaS、SOA 等技术混合演进的结果。那么，几十年来，云计算是怎样一步步演变过来的呢？本文总结回顾了云计算发展历程中的点滴事件： 1959 年6 月，ChristopherStrachey 发表虚拟化论文，虚拟化是今天云计算基础架构的基石。 1961 年，JohnMcCarthy 提出计算力和通过公用事业销售计算机应用的思想。 1962 年，J.C.R.Licklider 提出“星际计算机网络”设想。 1965 年美国电话公司WesternUnion 一位高管提出建立信息公用事业的设想。 1984 年，Sun 公司的联合创始人JohnGage 说出了“网络就是计算机”的名言，用于描述分布式计算技术带来的新世界，今天的云计算正在将这一理念变成现实。 1996 年，网格计算Globus 开源网格平台起步。 1997 年，南加州大学教授RamnathK.Chellappa 提出云计算的第一个学术定义“，认为计算的边界可以不是技术局限，而是经济合理性。 1998 年，VMware（威睿公司）成立并首次引入X86 的虚拟技术。 1999 年，MarcAndreessen 创建LoudCloud，是第一个商业化的IaaS 平台。 1999 年，https://www.doczj.com/doc/8f14462473.html, 公司成立，宣布”软件终结“革命开始。 2000 年，SaaS 兴起。 2004 年，Web2.0 会议举行，Web2.0 成为技术流行词，互联网发展进入新阶段。 2004 年，Google 发布MapReduce 论文。Hadoop 就是Google 集群系统的一个开源项目总称，主要由HDFS、MapReduce 和Hbase 组成，其中HDFS是GoogleFileSystem（GFS）的开源实现；MapReduce 是GoogleMapReduce 的开源实现；HBase 是GoogleBigTable 的开源实现。
全球和中国云计算市场分析报告 分析爱好者 百家号18-12-0813:31 一直对云计算市场比较感兴趣，正好有时间从网上搜集了一些资料，整理成一份PPT，内容主要包含：云计算发展史，全球和中国云计算市场规模与分类，公有云分析——IaaS、PaaS、SaaS与细分行业。对于厂家的分析略显薄弱，后续有时间会重点把每个厂家的优劣势对比出来。 云计算(cloud computing)是一种按是使用量付费的模式，这种模式是可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算机资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需要投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。 —————美国国家标准与技术研究院 云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其它设备。云计算依赖资源的共享以达成规模经济，类似基础设施（如电力站网）。 ——————维基百科
根据美国权威调研机构Gartner发布的云计算市场份额报告，2017年全球云计算市场达到2,602亿美金，其中公有云市场1,535亿美金，占比59%；预计2018年突破3,000亿达到3,058亿美金，其中共有云市场达1,864亿美金，占比61%。
根据中国信通院发布的《2018年云计算白皮书》，2018年中国云计算市场预计达到907亿人民币，其中公有云市场规模383亿人民币，占比42%，预计2021年云计算市场将达到1,858亿人民币，公有云903亿人民币占比49%，公有云三年复合增长率33%。 IDC预测，未来五年，中国公有云市场总体保持高达41.0%的增速，其中增长速度最快的将是PaaS，年复合增长率将超过55.7%；
量子计算的发展
量子计算的发展 摘要：量子计算是量子力学的新进展,它是一种和传统的计算方式迥然不同的新型计算.其概念是全新的,它将使计算技术进入一种前所未有的新境界。对于某些问题,量子计算机可以达到常规计算机不能达到的解题速度.量子计算机可以解决常规计算机不能解决的某些问题量子计算由于其强大的并行计算能力和可以有效的模拟量子行为的能力而日益受到人们的关注。本文介绍了量子计算的含义及其基本原理，以及对于未来量子计算的发展前景。 关键词：量子计算；量子计算机；量子位
目录 引言 (4) 1基本概念 (4) 1.1量子计算 (4) 1.2量子计算机 (4) 1.3量子位 (5) 2.量子计算的原理 (6) 2.1量子叠加性 (6) 2.2量子纠缠 (7) 3.量子计算的发展 (7) 3.1中期发展 (7) 3.2发展前景 (8)
量子计算的发展 引言 自MaxPlanck在1900年提出量子假说以来,量子力学给人类生活带来翻天覆地的变化,改变了经典物理学对世界的认知方式。量子计算和量子计算机概念起源于著名物理学家Feynman，是他在1982年研究用经典计算机模拟量子力学系统时提出的。1985年Deutsch提出第一个量子计算模型即图灵机，量子计算才开始具备了数学的基本型式。由此,量子计算迅速吸引了全世界研究者的注意并成为一门具有巨大潜力的新学科。 1. 基本概念 1.1量子计算 量子计算是应用量子力学原理来进行有效计算的新颖计算模式,它利用量子叠加性、纠缠性和量子的相干性实现量子的并行计算。量子计算从本质上改变了传统的计算理念。 1.2.量子计算机
云计算在企业中的发展历程 云计算在非常短的时间里迅速兴起，并在个人和企业用户使用和运营计算的模式上发生了重要的演变。从概念上来说，云计算可以被视为在由虚拟化技术（虽然云计算并不总是需要虚拟化）提供的硬件抽离层上构建资源抽离层和控制。而且我们还发现云计算的好处不仅是能提升企业的效率，还能通过更快的IT资源访问和实现信息的轻松共享来提高企业的灵活性和全球协作的可能性。这些都是推动企业创新和增长的关键因素。 亚太地区的云计算市场（不含日本）经过五年时间的飞速发展，到2015年的销售额预计将达到58亿美金，这相当于令人吃惊的39%复合年增长率，尤其是与这个地区信息和通讯技术整体市场同期仅有7%的增长率相比。 经证明云计算能为企业用户提供颇具吸引力的价值回报和强大的业务机遇。技术深植于我们每天的生活当中，它对实际生活的影响力必须得到我们的重视。正如Forrester所概括的云自助服务和随需支付的特性不仅可以鼓舞用户和应用软件研发团队按照他们的需求进行使用，而且以高度共享，虚拟化和可利用的方式来运行IT基础架构，从而推动IT效率。按照Forrester的观点，云计算正在帮助企业用户降低能耗成本，二氧化碳排放量和电子废物。因此选择如何构建正确的云或许是IT领导者在这个十年当中需要做出的判断。 当云计算这个术语首次出现的时候，它描述的是一种计算效用。过去是由大型服务提供商通过网格按需付费提供服务的一种方式。这些
公有云具有与某些企业IT传统应用相关的显著特性。但是同时，多数企业用户仍然对将他们的应用软件迁移到公有云提供商处充满疑虑。无论是出于何种原因，企业用户对搭建混合云跨内外部资源来实现两种云的优势还是充满兴趣：即利用公有云的经济性和灵活性来优化诸如审计，风险管理和强大的协议管理等企业需求。 在选择是应该部署私有云，混合云还是公有托管云模式时，仔细评估需求是决策流程的重要组成部分。大型企业和政府IT部门长期以来在他们的核心IT系统上使用的是价格高昂的专用系统。通常迈向云计算的重要一步就是对遗留系统实施标准化，根据具体情况使用更现代化的标准硬件和软件。如果没有考虑到针对他们现有的IT基础架构和应用软件制定计划，那么企业用户就无法充分意识到云计算的经济优势和技术优势，从而将自己置于竞争中的不利地位。举例来说，选择诸如LINUX这样构建在社区驱动型创新技术开发的开放式架构化标准操作系统就有很多好处。这些企业级产品可以为新一代IT基础架构提供稳定的基础和世界级的支持，从而帮助企业用户获得更佳的业务能力和更大的成本优势。 一种开放的混合云管理方式可以帮助企业用户按照自己的节奏来实现这种标准化。也为用户提供了一种替换他们现有的应用软件和基础架构并开始更新换代的选择。云还能提供比简单扩展现有专用技术和产品要更好的方式，比如在云上部署虚拟化平台。这么做可以防止企业用户被一家厂商锁定又转到被另一家厂商锁定，从专用的虚拟化变成专有的云计算。
高教论坛 量子计算机的发展现状与趋势 王建锋 （郑州大学体育学院体育教育系，河南郑州450000） 量子信息科学引入后，重新对计算、信息编码与处理进行了诠释。作为一门高效处理信息的学科，量子信息体现了科技的进步。该 学科融入了多个学科，包括信息科学、 物理学，以及材料学。因此，与传统的计算相比，也具有更强大的生命力。可以看出，自从应用量子 信息科学后，使计算机的更加安全，并且提高了通信的质量。 尽管量子计算机尚在初步发展阶段，但是该学科具有很大的发展潜力。因此，对量子计算机的发展现状与趋势进行探讨非常有必要。 １量子计算机的发展现状１．１研究概况（１）拓扑量子计算。 拓扑量子计算方案由一位数学物理学家提出。根据拓扑量子不受扰动的特点，完成量子计算机的构造。在此基础上，进行容错量子的计算。当前，该计算已经引起了国内外的重视。世界上很多大学已经开始了理论与实验方面的研究。在进行拓扑量子计算时，每个子都有几下几个特点。第一，有很多准例子，分为不同的类型，其作用是进行信息的初始化。第二，当每个子进行交换时，只要满足辫群规 则，就能实现拓扑量子门。 然后，完成信息的处理。第三，在拓扑量子计算中，不用考虑环境影响的因素。所以，保证了处理的准确性。当前，美国已经根据相关研究，成功建立了基本的量子位。 （２）单向量子计算。 单向量子是一种新的途径。该计算采用了量子的纠缠态、经典通信，以及局域操作，来传递非局域作用，继而实现等价的非局域哈密顿量功能。所以，成功建立了一种高度纠缠的状态。该状态被称为图态。利用相邻的量子比特进行ＬＯＣＣ过程，可以完成出发端量子比特的逻辑门操作。根据以上原理，有助于完成电路的设计。可以看出，如何高效的转换量子比特数目图态是其模型计算的难点。 （３）绝热量子计算。 绝热量子计算的核心思想是：依靠绝热演化的性能，来等效实现量子玄正的变换。当表现为绝对零度时，系统则处于初始状态。此时，如果不存在能级交叉的现象，那么在理论上来将，系统就会保持基态。但是，在系统演化前后，基态就存在玄正变换的关系。在这种情况下，则可以根据绝热的过程，来实现量子计算。以上方案既有优点，也有缺陷。其优点在于保证系统处于基态。其缺陷为能隙缩小，延长了绝热演化的时间。针对以上问题，采用量子仿真技术就可以解决。该技术的应用，促进了科技的快速发展。 １．２实验进展（１）量子点体系。 量子点体系是在微加工方法的基础上，利用半导体二维电子气，然后成功研制出单电子晶体管。该体系符合量子力学规律，代表了未来量子计算机发展的方向。近年来，国际上多个单位通过研究，在这方面取得了很大进展。研究表明，当半导体量子点具备一定条件后，就可以作为量子芯片。尽管如此，量子芯片在应用的过程中，还存在很大的问题，比如受到周边环境影响较大。鉴于此，在未来的研究中，必须加大力度。 （２）超导量子电路。 该量子计算的核心是Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ。根据不同的表征量子比特，将其分为三个类型，分贝是电荷、相位，以及磁通。研究表明，该量子电路的特点包括以下两个方面。一方面，利用量子电路结构，能够完成 电路的设计、制定。同时，也可以完成对磁通信号的调整、控制。另一 方面，根据当前的微电子制造工艺，提高了该量子电路的拓展性。 （３）离子阱体系。离子阱体系诞生后，首先实现了量子计算。当前，经过不断的研究，该体系已经在实验方面，取得了很大的进展，其水平非常高。近年来，主要的研究方向为：提高量子操控的单元技术、体系的拓展 等。 调查显示，美国已经启动了相关的计划，预计能够取得更大的研究成果。 ２量子计算机的发展趋势近年来，美国实施了研究量子芯片的计划。该计划是时候，不仅推动了量子计算机的研究，而且加大了竞争。随着半导体芯片的快速发展，其晶体管的尺寸也不断减少。目前，与单位流感病毒的大小差不多。其次，晶体管的数目也逐渐减少，量子效应不断增强。在传统模式下，能够达到控制电子的物理极限。当单位晶体管只能容纳一个电子时，也必然满足量子学的规律。可以看出，芯片在发展的过程中，很大程度上依赖于新一代的量子力学计算芯片。随着半导体 微电子技术被突破后，就出现了量子芯片。 美国竞争力计划推行后，代表了量子芯片的实际应用。由于量子芯片与国家安全、产业安全息息相关，美国相关负责人已经将芯片科技提到重要战略位置。受美国的影响，日本、欧共体等也启动了相关的计划，引发了新的计算机技术竞争。目前，在新的发展形势下，给我国电子个工业也带来了机遇和挑战。因此，我们必须抓住机遇，稳步推行量子调控计划。只有这样，才能在未来不受制于人，实现信息技术的革新。调查显示，近年来，通过不懈的努力，我国已经加快了量子信息技术的发展，并取得了很大成绩。表现为：在多光子纠缠、量子密码技术方面，取得了很大的进展和突破。但是，与西方国家相比，我国的研究基础还很薄弱，缺乏原创性的成果，总体水平还不高。特别是在量子计算机学科主流方向上，与西方国家存在很大的差距。鉴于此，我国需要迫切开展更富有挑战性的量子计算机计划，同时不断壮大科研队伍，保证技术方面的支撑。只有加强基础建设，才能实现新一轮的突破，在国际竞争中抢占制高点。 随着社会、经济的快速发展，量子计算机以强大的计算能力，得到了广泛的应用。可以看出，在未来的发展中，量子计算机必然在世界领域内，占有一席之地。尽管如此，该体系在运作的过程中，依然存在很多问题。因此，世界各国需要加大研究的力度，不断创新技术，完善体系，以此来获得更大的研究成果。 参考文献 [1]邹奕成，毛杰.量子计算机的发展[J].科教导刊：电子版，2016（24）：131-131.[2]刘超，梁丽，徐亮.计算机的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2013，12（2）：91-92.[3]潘斌辉，孔外平.量子计算机的发展现状与趋势[J].中国科学院院刊，2010，25（5）：4-8.[4]马宏源，李伟.量子计算机的研究与发展[J].北京电力高等专科学校学报：社会科学版，2010，27. 作者简介：王建锋（1974-），男，汉族，籍贯：河南省登封市大金店镇金东村，学士学位，讲师，研究方向：计算机。 摘要：与传统的计算工具相比，量子计算机更加先进。应用该工具后，在处理数据上发挥了更强大的功能，解决了以往比较困难的 数学问题。基于此， 引起了世界各国的重视。本文结合实际的工作经验，对量子计算机的发展现状进行了分析。然后，提出了在未来的时代中，量子计算机的发展趋势。 关键词：量子计算机；发展；现状；趋势；分析５７··
6.1 当x=0时有(2|0><0|-I )|x>=|0> 当x>0时有(2|0><0|-I )|x>=-|x> 所以2|0><0|-I I 即为相移算子 6.2 |φ><φ|=1/N Σ i =0 N?1Σ j =0 N?1|i>
中国云计算发展现状与趋势 近几年来，云计算在我国可谓风生水起，热闹非凡。然而，云计算从概念到落地实际上只能从2010年算起。在此之前只能看成是云计算的市场引入阶段。 那么，云计算技术近几年来的发展情况和规模如何，未来数年就会有哪些明显的发展趋势？计世资讯最新的数据为我们梳理出了一些清晰的发展脉络。 云计算市场规模 计世资讯认为，2009年中国云计算市场规模达到403.5亿元，较2008年同比增长28.0%。2009年国内云计算市场受各细分应用的快速增长，保持着稳定的较高增速。 图1 2008-2009年中国云计算市场规模及增底情况 2009年，SaaS占云计算市场规模的达87.8%,为354.2亿;PaaS、IaaS分别占到云计算整体市场的11.8%和0.4%,分别为47.6亿、1.7亿。 图2 20Q9年中国云计算市场产品结构 IaaS ■ 九7忆元 0.4% 元 its% 云计算发展阶段 目前，最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见，例如搜索引擎、网络信箱等，使用者只要输入简单指令即能得到大量信息。在某些条件下，甚至可以抛弃U盘等移动设备，只需要进入Google Docs、Office Live Workspace 等在线办公软件页面，新建文档，编辑内容，然后，直接将文档的URL分享给你的朋友或者上司，他就可以直接打开浏览器访问URL再也不用担心因PC硬盘的损坏而发生资料丢失事
件。 但是，从一种新的业务模式的发展周期来看，尤其是从国内的情况来看，目 前的云计算还只能算是初级发展，或者说，还处于教育阶段。 3云计算发展阶段示意图 戟醋!十::：■；. 如果要对国内云计算市场阶段进行划分的话，那么2007~2010年为云计算的市场引入阶段，这一阶段的特点是云计算的概念还不够明确，用户对云计算的认 知度还很低，云计算的技术和商务模式还不成熟等。此外重点厂商各自为政，缺乏一个较为统一的标准。结合当前市场状况来看，当前恰好处于这一阶段的后期，尤其是随着2009年云计算概念的广泛普及，至2010年下半年，市场开始逐步具备了摆脱引入阶段的条件，逐步向着更成熟的方向迈进。 2011~2015年为市场成长阶段，这一阶段的特点是应用案例逐渐丰富，用户对云计算已经比较了解和认可，云计算商业应用概念开始形成等，此外，用户已经开始比较主动地考虑云计算与自身IT应用的关系。同时，云计算的发展速度会在这五年间得到迅猛的提升。 自2015年以后，市场进入成熟阶段，表现在云计算厂商竞争格局基本形成，云计算的解决方案更加成熟，在软件方面，SaaS的应用模式成为主流，市场规模也保持在一个比较稳固的水平。 除了从宏观角度观察，从企业用户的角度来看，数据中心的各种系统（包括软硬件与基础设施）是一大笔资源投入。新系统（特别是硬件）在建成后一般经历
第一章计算机发展史简介 一．先驱者的贡献 帕斯卡（Biaise Pascal，1623~1662） ↖法国数学家、物理学家 ↖19 岁受机械时钟的启发发明第一个齿轮式机械计算器（1642 年），只能做加、减法 巴贝奇（C.Babbage，1791～1871） ↖英国数学家 ↖公认的计算机之父 ↖研制出差分机和分析机 ↖提出程序控制的思想 ↖提出了完整的通用计算机的设计方案，已经有许多的现代计算机的元素在里面，最终100 年后由艾肯实现 爱达.拜伦(Ada Augusts Lovelace，1815～1852) ↖英国数学家 ↖为巴贝奇的分析机编制程序 ↖虽然还没出现?°循环?±，?°子程序?±的概念，但其中已经蕴含了现在程序的思想。 ↖被称为世界上第一位程序员 艾肯（Howard Aiken，1900～1973) ↖美国数学教授 ↖制造出第一台机电式计算机MarkI ，后又制造出MarkII ↖MarkI 的一些参数： 以机电的方法代替机械的方法实现分析机，1944 年完成，在哈佛大学用了15 年 15.5米,高2.4米,75万个零部件 乘法速度是3 秒 图灵(Alan Turing，1912～1954) ↖英国科学家 ↖现代计算机诞生过程中最重要的两个 人物之一，另一个是冯. 诺依曼 ↖他对现代计算机的贡献有两个： 建立图灵机理论模型 提出定义机器智能的图灵测试 冯.诺依曼(Von.Neumann,1903～1957) ↖美国数学教授 ↖现代计算机之父 ↖两个方面的重要贡献 提出了存储程序的思想 在EDVAC设计中提出的计算机结构奠定了现代 计算机体系结构框架,被称为冯.诺依曼结构 二．现代计算机的诞生 第一台电子数字计算机电子计算机ENIAC的诞生 (Electronic Numerical Integrator And Computer) 电子数字积分计算机
中国云计算发展概况与趋势 刘鹏解放军理工大学 全球数据总量每过18个月就要翻一番，增长的速度远快于摩尔定律。云计算技术通过网络连接大量廉价计算机构成前所未有的数据存储和处理平台，是应对这个增长的有效办法。随着Google、Amazon、Salesforce等国际互联网巨头在云计算大规模应用上取得成功，云计算作为新兴技术和商业模式的混合体，得到了国际IT和CT界的狂热追捧，从而形成前所未有的热潮。云计算成为中国战略性新兴产业的重要组成部分，成为中国赶超先进的一个历史性机遇。本文将帮助读者了解中国云计算发展概况与趋势。 1.中国云计算发展概况 1.1 中国云计算发展阶段划分 中国云计算产业分为市场准备期、起飞期和成熟期三个阶段。 2007-2010是市场准备阶段，这一阶段主要进行了云计算技术储备和概念推广，国内各界对云计算认识尚浅，行业解决方案和商业模式都还在尝试中，多为政府牵头构建公有云。 2010-2015是成长阶段，这几年中云计算产业高速发展，越来越多的厂商开始介入技术的研发和应用推广，业界对商业模式不断探索，成功案例逐渐丰富，全国各地开展大型云计算项目的建设。 预计2015年以后进入成熟阶段，云计算产业链结构趋于稳定，行业解决方案成熟，云计算被纳入行业信息化建设不可或缺的技术方案考虑。 1.2 中国云计算产业现状 2007年云计算这一概念进入中国市场，经过三年多的发展，中国云计算产业链日渐清晰，一个以需求为导向、以国家政策为支撑、以上下游商品为脉络的核心产业生态环境日趋成型。云计算服务提供商、软硬件、网络基础设施服务商以及云计算咨询规划、交付、运维、集成服务商、终端设备厂商等构成了建设中的中国云计算产业链架构。 过去三年中，中国云计算还处于技术储备和概念推广阶段，对于实际解决方案和应用模式只有少量尝试。截止到2011年9月，在中国仅有3%的中小型企业和5%的大型企业使
云计算的发展历程 一、云计算发展的四个阶段 从云计算概念的提出，一直到现在云计算的发展，云计算渐渐的成熟起来，云计算的发展主要经过了四个阶段，这四个阶段依次是电厂模式、效应计算、网格计算和云计算。 电厂模式阶段：网上的比喻很好，网上说电厂模式就好比利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让用户使用起来方便，且无需维护和购买任何发电设备。我觉得云计算就是这样一种规模，将大量的分散资源集中在一起，进行规模化管理，降低成本，方便用户的一种模式。 效应计算阶段：在1960 年左右，由于计算机设备的价格非常的昂贵，远非一般的企业、学校和机构所能承受，于是很多IT 界的精英们就有了共享计算机资源的想法。在1961 年，人工智能之父麦肯锡在在一次会议上提出来“效应计算”这个概念，其核心就是借鉴了电厂模式，具体的目标是整合分散在各地的服务器，存储系统以及应用程序来共享给多个用户，让人们使用计算机资源就像使用电力资源一样方便，并且根据用户使用量来付费。可惜的是当时的IT 界还处于发展的初期，很多强大的技术还没有诞生，比如互联网等等。虽然有想法，但是由于技术的原因还是停留在那里。 网格计算阶段：网格计算说穿了就是化大为小的一种计算，研究的是如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小部分，然后把这些部分分配给许多低性能的计算机来处理，最后把这些结果综合起来解决大问题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性方面
的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功。 云计算阶段：云计算的核心与效用计算和网格计算非常类似，也是希望IT 技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉。但与效用计算和网格计算不同的是，现在在需求方面已经有了一定的规模，同时在技术方面也已经基本成熟了。 二、并行计算的概念、并行计算与云计算的区别和联系 并发运算：在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。 在关系数据库中，允许多个用户同时访问和更改共享数据的进程。SQL Server 使用锁定以允许多个用户同时访问和更改共享数据而彼此之间不发生冲突。 操作系统并发程序执行的特点: 并发环境下，由于程序的封闭性被打破，出现了新的特点： ①程序与计算不再一一对应，一个程序副本可以有多个计算 ②并发程序之间有相互制约关系，直接制约体现为一个程序需要另一个程序的计算结果，间接制约体现为多个程序竞争某一资源，如处理机、缓冲区等。 ③并发程序在执行中是走走停停，断续推进的。 并发和并行的区别和联系： 并发和并行是即相似又有区别的两个概念，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。
云计算是一种以网络方式接入到一个可扩展，弹性的共享物理或虚拟资源池的服务模式，用户可以通过自服务和管理的方式来按需购买该服务。云计算用户只需要很少的管理手段或者与服务商间的交互，便能够快速完成计算资源的拓展和释放。根据云服务提供资源的类型不同，云计算服务模式分类软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)以及基础设备即服务(IaaS)三类。 目前，全球云服务正处于高速发展期，数据显示，2017年全球云计算市场规模达到2628.0亿美元，同比增长18.5%，伴随着企业逐渐倾向于追求数字化商业战略，传统IT服务向云端服务转变，全球云计算市场规模将进一步增长，预计2018年全球云计算市场规模将达到3088.6亿美元。 中国公有云市场高速发展，IaaS占比最高 目前，中国云计算市场处于快速发展阶段，容器、微服务等技术的不断成熟，推动着云计算的变革。随着云计算的应用场景的不断拓展，云计算的应用已深入达到政府、金融、工业、交通、物流等传统行业。当前，中国的云计算市场规模整体规模较小，与全球市场规模仍存在一定的差距，数据显示，2017年中国云计算整体市场规模达到691亿元，同比增长34.3%。 在公有云市场方面，2014年以来，中国公有云市场高速发展，2014-2017年市场规模增长超4倍，复合年增长率为，随着云计算产业垂直行业的纵深场景化，中国云计算市场规模将保持高速发展，预
计2020年市场规模将有望突破600亿元。 在公有云细分市场中，数据显示，IaaS市场规模为149亿元，SaaS市场规模为105亿元，PaaS市场规模为12亿元，与往年相比，不难发现，IaaS是公有云市场中增速最快的服务类型，伴随着IaaS服务商的大量入场，IaaS市场规模将进一步增长。 私有云市场规模超400亿元，硬件占比超七成 私有云是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。企业通过建设私有云计算平台，可以根据各种业务应用系统的特性来综合调整资源的分配。2017年中国私有云市场规模达到429.8亿元，同比增长23.4%，安全性、可靠性和成熟度等方面的完善，私有云市场规模将进一步增长。 在细分市场中，2017年私有云市场规模硬件市场占比为71%，软件占比为16%，服务占比为13%。随着硬件设备的标准化程度和软件异构能力的不断提升，软件和服务市场规模也将持续增长 本文内容由北大青鸟佳音校区老师于网络整理，学计算机技术就选北大青鸟佳音校区！了解校区详情可进入https://www.doczj.com/doc/8f14462473.html,网站，学校地址位于北京市西城区北礼士路100号！
【2019年中国云计算市场行业】 分析报告 ‐‐‐ 2019年4月
目录 1.技术进步是全球IaaS发展的核心推动力 (2) 1.1.IaaS技术进步：“大步迈进”与“小步快跑”并进 (2) 1.2.云计算市场扩大是技术进步带来的必然事件 (10) 1.3.政策刺激为云计算发展提供土壤 (14) 1.4.IaaS公司的竞争是研发费用的“军备竞赛” (15) 2.期待中国云计算需求加速释放 (17) 2.1.中国云计算市场仍有很大空间 (17) 2.2.中国IaaS技术已达到一流水平 (20) 2.3.配合政策刺激，中国云计算需求正在快速释放 (21) 3.投资建议：IaaS技术提升利好整个云计算行业 (23) 4、风险提示 (26)
1.技术进步是全球IaaS发展的核心推动力 1.1.IaaS技术进步：“大步迈进”与“小步快跑”并进 IaaS是云计算行业的“软件基础设施”。IaaS是建立于IDC数据中心上的软件设施，全称为“设施即服务”（Infrastructure-as-a-service），提供的是服务器、存储、网络硬件等底层设施资源，用户购买IaaS产品后必须自己完成环境配备和应用程序开发，使用对象大多是软件开发者，特别是PaaS及IaaS产品开发者。 IaaS的本质是减少硬件空置时间，以提升效率并减少使用成本，持续的技术进步是推动云计算不断发展的不竭动力。IaaS技术主要体现在计算、网络、数据库/存储方面，除去计算技术有里程碑式的 提升，大部分技术是缓慢迭代升级。 计算——“大步迈进”：计算具有里程碑式的技术提升——虚拟化、容器、Serveless。虚拟化是计算的基础，亚马逊AWS即是在虚拟化技术上发展而来；2013年容器技术开始普及，云计算进入“微服务”时代；之后Serverless服务开始发展，“微服务”的服务范围进一步扩大。 网络——“小步快跑”：网络技术是云计算虚拟化的难点，网络虚拟化技术不停在新的网络协议上提升，以提高网络速度。网络虚拟化在朝着SDN（软件定义网络）和NFV方向发展，由于云计算的计算/存储都需要通过网络实现，网络技术水平在很大程度上限定 了云计算运行能力的上限。
未来计算机的发展趋势 目前，中间件技术已经发展成为企业应用的主流技术，如交易中间件、消息中间件、专有系统中间件、面向对象中间件、数据存取中间件、远程调用中间件等。 随着计算机应用的广泛和深入，又向计算机术本身提出了更高的要求。要起提高计算机的工作速度和存储量，关键是实现更高的集成度。传统的计算机的芯片是用半导体材料制成的，这在当时是最佳的选择。但随着集成的提高，它的弱点也日益显现出来。专家们认识到，尽管随着工艺的改进，集成电路的规模越来越大，但在单位面积上容纳的元件有限的，在1毫米见的硅片上最多不能超过25万个，并且它的散热、防漏电等因素制约着集成电路的规模，现在的半导体芯片发展即将达到理论上的极限。因此，有人预测现行的计算机系统将在2010年遇到无法逾越的障碍。为此，世界各国研究人员正在加紧研究开发新一代计算机，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。计算机的发展趋势表现为4种，即巨型化、微型化、网络化和智能化。未来新一代的计算机可分为模糊、量子、超导、光子和DNA5种类型。 1计算要的发展趋势 1）巨型化 巨型化是指计算机速度更快、存储容量更大、功能更强、可靠性更高的计算机。其运算能力一般在每秒百亿次以上，存容量在几百G字节以上。巨型计算机主要用于尖端科学技术和军事国防系统的研究开发。巨型计算机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平。
2）微型化 微型化是指发展体积更小、功能更强、可靠性更高、携带更便、价格更便宜、适用围更广的计算机系统。因为微型机可渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中、小型机无法进入的领域，所以20世纪80年代以来发展异常迅速。预计微型机性在一起，今后将逐步发展到对存储器、通道处理机、高速运算部件、图形卡、声卡的集成，进一步将系统的软件固化，达到整个微型机系统的集成。 3）网络化 网络化是指利用通信技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共软件、硬件和数据资源的目的。目前计算机联网已经非常普遍，但是计算机网络化仍然有多工作要做。如网络上资源虽多，利用却并不便；联网的计算机虽多，计算机特别是服务器的利用率并不高；网络虽然便，但是却不安全，等等。计算机网络化在提供便、及时、可靠、安全、高效的信息服务面还有很多的工作要做。 目前各国在开发三网合一的系统工程，即将计算机网、电信网和有线电视网合为一体。将来通过网络能更好地传送数据、文体资料、声音、图形和图像，用户可随时随地在全世界围拨打可视和收看任意的电视和电影。 4）智能化 5）智能化是指让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能，以及知识处理和知识库管理的功能等。 人与计算机的联系是通过智能接口，用文字、声音、图像等与计算机自然对话。智能化的研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和