第７卷第２期 ２００２年６月 电路与系统学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣⅡｔＣＵｒｒＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ Ｖｏ１．７ Ｊｕｎｅ， Ｎｏ．２ ２ｏｏ２
文章编号：１００７—０２４９（２００２）０２—００８３—０６
量子神经计算模型研究＋
解光军ｌ’ ， 庄镇泉
（１．中国科技大学量子通讯与量子计算实验室，安徽合肥２３００２６； ２．合肥工业大学应用物理系，安徽合肥２３０００９）
摘要。量子神经计算（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｎｅｕｒａｌ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ）是传统神经计算与量子理论相结合而产生的一种新的计算 模式。本文论述了量子神经计算出现的原因及其特征，着重分析了几种典型的计算模型，并就其中存在的问题提出 相应的解决方案，最后进行相关讨论。 关键词。量子神经计算；量子计算：量子信息处理 中圈分类号ｔ ＴＰ３，ＴＰＩ８文献标识码ｔ Ａ
１ 引言
人工神经网络是对人脑工作机理的简单模仿，它建立在简化的神经元模型和学习规则的基础上， 由此产生了许多计算上的优势，并且已拥有非常成功的应用，不过随着应用的深入推广，神经计算的
局限与不足也逐渐显现出来，特别表现在：（１）传统意义上的学习在信息量大的情况下处理速度过慢，
不符合人脑实时反应、大容量作业的特征；（２）神经网络的记忆容量有限；（３）神经网络需要反复训
练，而人脑却具有一次学习的能力；（４）神经网络在接受新信息时会发生灾变性失忆（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇ）现象等等。这些本质上的缺陷促使人们产生发展传统神经计算理论的强烈要求，由此出
现了神经计算与其它理论相结合的研究，其中神经计算与量子理论的结合是一个极富前景的尝试。
量子理论自诞生１００多年以来已取得了巨大的成功，但之前它与计算机科学、信息理论一直是作
为不同的学科并行发展，很少有人注意到它们之间有联系和交叉的可能性，这一局面一直维持到１９８２
年，Ｂｅｎｉｏｆ和Ｆｅｙｎｍａｎ发现了将量子力学系统用于推理计算的可能【 ，１９８５年Ｄｅｕｔｓｃｈ提出第一个 量子计算模型【 ，由此，量子计算（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ）迅速成为一门引人入胜的新学科，特别是
广西科学Ｇｕａｎｇｘｉ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ２００２．９（１）：３８￣４２
淀粉分子电子结构的量子化学研究（Ⅱ）：
碎片分子轨道计算及结构单元间的相互作用
Ａ ０ｕａｎｔｕｍ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｅｌ ｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｔａｒｃｈ Ｍｏｌ ｅｃｕｌｅｓ（Ⅱ）：
Ｆｒａｇｍｅｎｔ Ｍｏｌ ｅｃｕ］ａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ Ｃａｌ ｃｕｌ ａｔｉｏｎ，
Ｉｎｔｅｒａｃｔｉ０ｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｕｎｉｔｓ
龙剑英 龙翔云 叶国桢
Ｉ ｏｎｇ Ｊｉａｎｙｉｎｇ Ｉ ｏｎｇ Ｘｉａｎｇｙｕｎ Ｙｅ Ｇｕｏｚｈｅｎ
（广西大学化学化工学院南宁市西乡塘路ｌｏ号 ５３０００４）
（ＣｏｌＬｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ—Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一
１０ Ｘｉｘｉａｎｇｔａｎｇｌｕ，Ｎａｎｎｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ．５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
摘要运用量子化学的碎片分子轨道计算方法研究淀粉结构单元间的相互作用。结果表明，各结构单元的分子
轨道大多定域在自身范围内。结构单元问的相互作用集中在连接两环的成键性较弱的糖苷键上。脱术葡萄糖单 元环数的增加对环上活性中心的反应括性影响不大
关键词 淀粉结构单元相互作用 碎片分子轨道计算
中圈法分类号０６３８．１２
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ｓｔａｒｃｈ Ｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ ｃａｌ
ｃｕ［ａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｏＬｅｃｕＬｅ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ．Ｉｔ ｉｓ ｃｌｅａｒ ｔｈａｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｄｅｈｙｄｒａｔｅｄ ｇｌｕｃｏｓｅ ｕｎｉｔｓ
ｈａｓ Ｌｉｔｔ Ｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｏｎ ａｃｔｉｖｅ ｃｅｎｔｒｅｓ ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｗｅａｋｅｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂａｓｉｃ
科 技 成 果
澳大利亚量子计算研究取得新进展
据科技部网站２０１７年１１月２７日报道,澳大利
亚新南威尔士大学的研究人员发明了一种新的量子
计算机结构,这种结构基于新型的“自旋翻转型量子
比特”,不同于其它实现方法,可以使硅量子处理器
在不用准确放置原子的情况下实现扩展.重要的
是,它可以使量子计算机中最基本的单元,即量子比
特之间的距离达到百纳米量级而且依然保持耦合特
性,从而大幅度降低大规模制造量子芯片的成本和
难度,即利用现有工艺技术便可快捷实现生产.新
南威尔士大学研究人员宣称,实现量子计算机的商
业应用需要耗费巨大的投入,但目前大学掌握的这
一新型设计,使得澳大利亚拥有了发展量子计算的
先机和优势.
美研究团队开发出硅基芯片上光通信技术
据科技部网站２０１７年１１月２３日报道,美国麻
省理工学院发布消息称,该校一个研究团队开发出
一种新材料,可集成在硅基芯片上进行光通信,从而
比导线信号传输具有更高的速度和更低的能耗.该
成果发布在最新出版的«自然纳米技术»期刊上.
这种新材料为二碲化钼,这种超薄结构的半导体可
以集成在硅基芯片上,并可以在电极作用下发射或
接收光信号.传统上,砷化镓是良好的光电材料,但
很难与硅基材料兼容.此外,传统的光电材料发出
的光信号在可见光频段,易被硅材料吸收;而二碲化
钼可发射红外光,不易被硅吸收,因此适合在芯片上
进行光通信.目前,这一技术处于方案验证阶段,距
离实用还有一定距离.研究团队还在关注其它可集
成在硅基芯片上的超薄材料(如黑磷等)在光通信领
域的应用.通过改变黑磷材料堆积的层数,可以调
节其所发射光信号的波长,从而与目前主流的光通
信技术兼容.
英团队研发“国际空间站”新载荷
据科技部网站２０１７年１１月２３日报道,英国科
技设备研究理事会(STFC)近日宣布,英国科学家
将在设计“国际空间站”上使用新仪器方面发挥关键
作用.其研发的仪器TARDiS不仅能够监测气候
变化对地球大气层的影响,还有助于更好地了解行星的起源.TARDiS将设计为使用太赫兹遥感来测
量子化学计算研究进展
摘要：量子化学以理论化学为基础，量子力学与化学相结合，可以预测和解释分子结构和各种化学变化。该文对量子化学计算的发展进行了简单的概述，并用半经验算法计算了吡啶及其取代物、喹啉及其取代物、以及苯甲酸及其取代物，这些取代物的logPpass值。具有很好的相关性。
关键词：量子化学计算 半经验算法 渗透性
1 量子化学概述
量子假说是在1900年由普朗克提出来的，他假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式(能量子)实现的，得出了黑体辐射能量分布公式，成功地解释了黑体辐射现象。由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规律，描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学。当粒子的大小由微观过渡到宏观时，它所遵循的规律也由量子力学过渡到经典力学。
2 量子化学计算方法
密度泛函理论[1]（DFT=Density Functional Theory），是在1964年由Kohn提出来的，指出电子密度决定分子的一切性质，体系的能量是电子密度的泛函[2]。这种计算方法的特点在于计算结果精确，并且计算出结果比较快。其他方法还有从头计算方法、半经验方法等。
3 量子化学计算运用
量子化学计算能帮助阐明含能材料的分子结构和性能的关系，可应用在了解大幅度构象变化的机理，设计高效、高选择性的药物分子、固体材料化学、配位化学、催化作用本质的研究、多相催化中的吸附、检验反应机理[3]等方面。
本文主要研究用遗传算法建立QSPR模型预测药物的渗透性，利用度的大小是成为候选药物的主要参数[4]。药物渗透性用被动渗透性Ppass来表征，最常用的衡量这个值大小的方法是用通过测量药物分子通过平行人工膜的渗透性可以得到一个logPpass值，值越大说明渗透性越好，所以我们可以通过建立模型来预测未知化合物的logPpass值。本文计算了吡啶及其取代物、喹啉及其取代物、以及苯甲酸及其取代物，这些取代物的logPpass值是由Achary等[5]的工作组计算所得。虽然其拟合结果比较好，但是预测能力比较低，没有测试集的情况下很难知道所建立模型的实际预测能力。文章采用HyperChem6.0程序构建分子，然后利用半经验算法AM1进行结构优化，所的计算结果如下：R2为模型的相关性系数，模型的预测能力为Q2。
