CN103699352A

CN103699352A - 量子数码

Info

Publication number: CN103699352A
Application number: CN201210364757.XA
Authority: CN
Inventors: 陈志波; 陈霖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-02

Abstract

量子数码是一种复合式二进制数码，它由二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合而成，而影子态矢是另一种形式的、代表“明暗”的二进制数码，左矢“＜|”代表“暗态”，相当“0”代表“断”，右矢“|＞”代表“明态”，相当于“1”代表“通”，二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合形式有“＜0|”、“|0＞”、“＜1|”和“|1＞”四种，因此量子数码有四个；二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”的逻辑关系是一种“A B”共存的“且”关系，量子数码“＜0|”、“|0＞”的物理意义分别是“暗且断”和“明且断”，量子数码“＜1|”、“|1＞”的物理意义分别是“暗且通”和“明且通”，这样，通过逻辑“且”关系实现了“0”和“1”的另一种形式的量子叠加。

Description

量子数码

技术领域

本发明专利属计算机数码和逻辑算术运算。

技术背景

二进制由于技术实现简单、运算规则简化、适合逻辑运算、易于数制转换、数据抗扰性强等众多优点，成为计算机不可或缺的机器语言系统。由于二进制表示一个数时使用位数较多，决定了它在计算机应用当中，要占用大量宝贵的空间资源，同样的原因，虽然二进制运算规则简单，但是二进制运算过程繁复，一个简单的算术运算也要经历多个操作步骤，这样影响了计算机的运行速度，为了解决这些问题，人们只有不断提高芯片晶体管的密度，但是增加晶体管的密度是有极限的，况且，这样必然引发计算机芯片大量发热，影响计算机工作的稳定性。

因此，如何在不大量增加计算机负荷的情况下，在保留二进制数码优点的前提下，通过改进二进制数码来克服二进制数码占位较多的缺点，对提高计算机的运行速度，增加计算机工作的稳定性具有非常重要的现实意义！

发明专利内容

本发明专利要解决的技术问题是，通过改进二进制数码，在保留二进制数码优点的基础上大幅提高二进制数码的信息密度，进而提高计算机的运行速度；同时，还要开发出一套量子逻缉运算技术，以此作为量子编码的设计基础。

本发明专利以如下技术方案来解决上述技术问题：量子数码是一种复合式二进制数码，它由二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合而成，而影子态矢是另一种形式的二进制数码，用左矢“＜|”和右矢“|＞”表示，其中左矢“＜|”代表“暗态”，右矢“|＞”代表“明态”，就象“0”代表“断”、“1”代表“通”一样；二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合形式有“＜0|”、“|0＞”、“＜1|”和“|1＞”四种，因此量子数码有四个，其中“0”和“1”叫量子数码的本征值，“＜|”和“|＞”叫量子数码的量子态，左矢“＜|”叫本征值“0”的本征态，右矢“|＞”叫本征值“1”的本征态；在量子数码中，二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”的逻辑关系是一种“A B共存”的“且”关系，量子数码“＜0|”和“|0＞”的物理意义分别是“暗且断”和“明且断”，量子数码“＜1|”和“|1＞”的物理意义分别是“暗且通”和“明且通”；将左矢“＜|”视为另一种二进制的“0”、右矢“|＞”视为另一种二进制的“1”，量子数码“|0＞”和“＜1|”通过“且”逻辑关系实现了“0”和“1”的量子叠加；将影子态矢的左矢“＜|”用英文字母“O”表示、右矢“|＞”用英文字母“I”表示，则影子态矢可表述成另一种形式的二进制数码“I、O”，并且二进制“I、O”的逻辑运算与二进制“0、1”相似，但是，量子数码的逻辑运算是一种“且”、“与”、“或”同时运用的逻辑运算，因此影子态矢的逻辑运算也是一种“且”、“与”、“或”并存的逻辑运算；由数目不等的量子数码排列而成的各种排列式叫量子编码，量子编码当中的二进制数码“0、1”的排列式叫量子编码的本征值，量子编码当中的影子态矢“＜|、|＞”的排列式叫量子编码的量子叠加态，同一量子编码当中的各个量子数码之关的逻辑关系也属于“且”关系，也要遵从“且”逻辑运算法则；位数都相同的二进制“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”，它们排列形式的数目相同，当“＜|”与“0”对应、“|＞”与“1”对应，每一个由“0”和“1”排列而成的二进制编码(如1010)，有唯一的由左矢“＜|”和右矢“|＞”排列而成的量子叠加态(如|＞＜| |＞＜|)与之对应，这样的量子叠加态称之为本征叠加态，与本征叠加态对应的二进制编码称之为本征值，由本征值和本征叠加态组合构成的量子编码(如|1＞＜0| |1＞＜0|)称之为本征量子码，由本征值(如1010)与其它的量子叠加态(例如＜| |＞|＞＜|)构成的量子编码(例如＜1| |0＞|1＞＜0|)称之为派生量子码，一个二进制编码只有一个本征叠加态与之对应，因此只能构成一个本征量子码，而一个二进制编码却可以与多个其它的量子叠加态构成各种各样的派生量子码；本征值相同、态矢向互为相反的两个派生量子码叫反向量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“＜1| |0＞＜1| |0＞”是反向量子码，态矢向相同、本征值对耦(即“0”变“1”，“1”变“0”)的两个派生量子码叫对耦量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“|0＞＜1| |0＞＜1|”是对耦量子码，本征值对耦、态矢向相反的两个派生量子码叫对称量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“＜0| |1＞＜0| |1＞”是对称量子码；各个量子数码，通过光电二极管不同的开、关状态来实现，各种量子编码，则通过并联在一起的各个光电二极管的各种状态来实现。

量子数码的逻辑运算法则：

(1)、“且”法则：先将量子态拆分成本征值和叠加态，再将叠加态置换成“I、O”二进制逻辑运算，运算结果再置换成影子态矢，并与“1、0”复合成量子态，|1＞＜0| |1＞＜0|＝(1010)+(|＞＜| |＞＜|)＝(1010)+(IOIO)；

(2)、“或”法则：将“|＞”置换成“I”、“＜|”置换成“O”，则有：

O+O＝O，O+I＝I，I+O＝I，I+I＝II，

＜|+＜|＝＜|，＜|+|＞＝|＞，|＞+|＞＝|＞|＞；

(3)、“与”法则：O*O＝O，O*I＝I，I*O＝I，I*I＝I，

＜|*＜|＝＜|，＜|*|＞＝|＞，|＞*|＞＝|＞。

利用“本征值不变、态矢向相反”的反向操作和“态矢向相同、本征值对耦”的对耦操作，可以把各种量子编码派生成反向量子码和对耦量子码，利用“本征值对耦、态矢向相反”的对称操作，还可以把各种量子编码派生成对称量子码。

本发明专利的光电二极管，由光敏二极管，晶体二极管，发光二极管，直流稳压电源，电源开关和晶体二极管开关组成；晶体二极管先与晶体二极管开关串联，发光二极管也先与光敏二极管串联，之后再与晶体二极管并联，直流稳压电源与电源开关串联，之后并联到晶体二极管支路两端；没有光源照射光敏二极管，电源开关也没有合上，这时光电二极管的状态对应量子态“＜0|”；先合上电源开关，再用特定频率的激光照射光敏二极管，光敏二极管接通，发光二极管发光，这时光电二极管的状态对应量子态“|0＞”；关闭照射光源，光敏二极管断开，发光二极管熄灭，合上晶体二极管开关，这时晶体二极管接通，这种状态对应量子态“＜1|”；用激光照射光敏二极管，使光敏二极管接通，发光二极管发光，合上晶体二极管开关，这时晶体二极管接通，这种状态对应量子态“|1＞”；将多个光电二极管并联起来，通过各个光电二极管的状态组合来表示各种量子编码。

附图说明

附图1是光电二极管结构示意图。其中：

图---(1)：光敏二极管；图---(2)：晶体二极管；图---(3)：发光二极管；

图--(4)：直流稳压电源；图--(5)：电源开关；图--(6)：晶体二极管开关。

附图2是四联式光电二极管结构示意图。其中：

图2---(1)：直流稳压电源；图2---(2)：电源开关；

图2---(3)、(4)、(5)、(6)：处于并联状态的光电二极管。

具体实施方式

本发明专利的量子数码是一种复合式二进制数码，它由二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合而成，而影子态矢是另一种形式的二进制数码，用左矢“＜|”和右矢“|＞”表示，其中左矢“＜|”代表“暗态”，右矢“|＞”代表“明态”，就象“0”代表“断”、“1”代表“通”一样：二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合形式有“＜0|”、“|0＞”、“＜1|”和“|1＞”四种，因此量子数码有四个，其中“0”和“1”叫量子数码的本征值，“＜|”和“|＞”叫量子数码的量子态，左矢“＜|”叫本征值“0”的本征态，右矢“|＞”叫本征值“1”的本征态；在量子数码当中，二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”的逻辑关系是一种“A B共存”的“且”关系，量子数码“＜0|”和“|0＞”的物理意义分别是“暗且断”和“明且断”，量子数码“＜1|”和“|1＞”的物理意义分别是“暗且通”和“明且通”；将左矢“＜|”视为另一种二进制的“0”、右矢“|＞”视为另一种二进制的“1”，这样，量子数码“|0＞”和“＜1|”通过“且”逻辑关系实现了“0”和“1”的量子叠加；将影子态矢的左矢“＜|”用英文字母“O”表示、右矢“|＞”用英文字母“I”表示，则有另一种形式的二进制数码“I、O”，并且二进制“I、O”的逻辑运算与二进制“0、1”相似，但是，量子数码的逻辑运算法则是一种“且”、“与”、“或”同时运用的逻辑运算，因此，影子态矢的逻辑运算也是一种“且”、“与”、“或”并存的逻辑运算；由数目不等的量子数码排列而成的各种排列式叫量子编码，量子编码当中的二进制数码“0、1”的排列式叫量子编码的本征值，量子编码当中的影子态矢“＜|、|＞”的排列式叫量子编码的量子叠加态，同一量子编码当中的各个量子数码之间的逻辑关系也属于“且”关系，也要遵从“且”逻辑运算法则；位数都相同的二进制“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”，它们排列种类的数目相同，当“＜|”与“0”对应、“|＞”与“1”对应，每一个由“0”和“1”排列而成的二进制编码(例如1010)，有唯一的由左矢“＜|”和右矢“|＞”排列而成的量子叠加态(例如|＞＜| |＞＜|)与之对应，这样的量子叠加态称之为本征叠加态，与本征叠加态对应的二进制编码称之为本征值，由本征值和本征叠加态组合构成的量子编码(例如|1＞＜0| |1＞＜0|)称之为本征量子码，由本征值(例如1010)与其它的量子叠加态(例如＜| |＞|＞＜|)构成的量子编码(例如＜1| |0＞|1＞＜0|)称之为派生量子码，一个二进制编码只有一个本征叠加态与之对应，因此只能构成一个本征量子码，而一个二进制编码却可以与多个其它的量子叠加态构成各种各样的派生量子码；本征值相同、态矢向互为相反的两个派生量子码叫相互反向量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“＜1| |0＞＜1| |0＞”就是相互反向量子码，态矢向相同、本征值对耦(即“0”变“1”，“1”变“0”)的两个派生量子码叫相互对耦量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“|0＞＜1| |0＞＜1|”是相互对耦量子码，本征值对耦、态矢向相反的两个派生量子码叫相互对称量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“＜0| |1＞＜0| |1＞”是相互对称量子码；各个量子数码，通过光电二极管不同的开、关状态来实现，各种量子编码，则通过并联在一起的各个光电二极管的各种状态来实现。

量子编码的逻辑运算法则：

(1)、“且”法则：先将量子态拆分成本征值和叠加态，再将叠加态置换成“I、O”二进制逻辑运算，运算结果再置换成影子态矢，并与“1、0”复合成量子态，

|1＞＜0| |1＞＜0|＝(1010)+(|＞＜| |＞＜|)＝(1010)+(IOIO)；

O+O＝O，O+I＝I，I+O＝I，I+I＝II，

＜|+＜|＝＜|，＜|+|＞＝|＞，|＞+|＞＝|＞|＞；

(3)、“与”法则：O*O＝O，O*I＝I，I*O＝I，I*I＝I，

＜|*＜|＝＜|，＜|*|＞＝|＞，|＞*|＞＝|＞。

本发明专利的光电二极管，由光敏二极管图---(1)，晶体二极管图---(2)，发光二极管图---(3)，直流稳压电源图---(4)，电源开关图---(5)和晶体二极管开关图---(6)组成；晶体二极管图---(2)先与晶体二极管开关图---(6)串联，发光二极管图---(3)也先与光敏二极管图---(1)串联，之后再与晶体二极管图---(2)并联，直流稳压电源图---(4)与电源开关图---(5)串联，之后并联到晶体二极管图---(2)两端；没有光源照射光敏二极管图---(1)，电源开关图---(5)也没有合上，这时光电二极管的状态对应量子态“＜0|”；先合上电源开关图---(5)，再用特定频率的激光照射光敏二极管图---(1)，光敏二极管图---(1)接通，发光二极管图---(3)发光，这时光电二极管的状态对应量子态“|0＞”；关闭照射光源，光敏二极管图---(1)断开，发光二极管图---(3)熄灭，合上晶体二极管开关图---(6)，这时晶体二极管图---(2)接通，这种状态对应量子态“＜1|”；用激光照射光敏二极管图---(1)，使光敏二极管图---(1)接通，发光二极管图---(3)发光，合上晶体二极管开关图---(6)，这时晶体二极管图---(2)接通，这种状态对应量子态“|1＞”；如附图2那样，将图2---(3)、(4)、(5)、(6)等多个光电二极管并联起来，通过各个光电二极管的不同工作状态的排列组合，就能够实现量子编码的各种量子态表征。

Claims

1.一种量子数码，其特征是：量子数码是一种复合式二进制数码，它由二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合而成，而影子态矢是另一种形式的二进制数码，用左矢“＜|”和右矢“|＞”表示，其中左矢“＜|”代表“暗态”，右矢“|＞”代表“明态”，就象“0”代表“断”、“1”代表“通”一样；二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”复合形式有“＜0|”、“|0＞”、“＜1|”和“|1＞”四种，因此量子数码有四个，其中“0”和“1”叫量子数码的本征值，“＜|”和“|＞”叫量子数码的量子态，左矢“＜|”叫本征值“0”的本征态，右矢“|＞”叫本征值“1”的本征态；在量子数码中，二进制数码“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”的逻辑关系是一种“A B共存”的“且”关系，量子数码“＜0|”和“|0＞”的物理意义分别是“暗且断”和“明且断”，量子数码“＜1|”和“|1＞”的物理意义分别是“暗且通”和“明且通”；将左矢“＜|”视为另一种二进制的“0”、右矢“|＞”视为另一种二进制的“1”，量子数码“|0＞”和“＜1|”通过“且”逻辑关系实现了“0”和“1”的量子叠加；将影子态矢的左矢“＜|”用英文字母“O”表示、右矢“|＞”用英文字母“I”表示，则影子态矢可表述成另一种形式的二进制数码“I、O”，并且二进制“I、O”的逻辑运算与二进制“0、1”相似，但是，量子数码的逻辑运算是一种“且”、“与”、“或”同时运用的逻辑运算，因此影子态矢的逻辑运算也是一种“且”、“与”、“或”并存的逻辑运算；由数目不等的量子数码排列而成的各种排列式叫量子编码，量子编码当中的二进制数码“0、1”的排列式叫量子编码的本征值，量子编码当中的影子态矢“＜|、|＞”的排列式叫量子编码的量子叠加态，同一量子编码当中的各个量子数码之关的逻辑关系也属于“且”关系，也要遵从“且”逻辑运算法则；位数都相同的二进制“0”和“1”与影子态矢“＜|”和“|＞”，它们排列形式的数目相同，当“＜|”与“0”对应、“|＞”与“1”对应，每一个由“0”和“1”排列而成的二进制编码(如1010)，有唯一的由左矢“＜|”和右矢“|＞”排列而成的量子叠加态(如|＞＜| |＞＜|)与之对应，这样的量子叠加态称之为本征叠加态，与本征叠加态对应的二进制编码称之为本征值，由本征值和本征叠加态组合构成的量子编码(如|1＞＜0| |1＞＜0|)称之为本征量子码，由本征值(如1010)与其它的量子叠加态(例如＜| |＞|＞＜|)构成的量子编码(例如＜1| |0＞|1＞＜0|)称之为派生量子码，一个二进制编码只有一个本征叠加态与之对应，因此只能构成一个本征量子码，而一个二进制编码却可以与多个其它的量子叠加态构成各种各样的派生量子码；本征值相同、态矢向互为相反的两个派生量子码叫反向量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“＜1| |0＞＜1| |0＞”是反向量子码，态矢向相同、本征值对耦(即“0”变“1”，“1”变“0”)的两个派生量子码叫对耦量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“|0＞＜1| |0＞＜1|”是对耦量子码，本征值对耦、态矢向相反的两个派生量子码叫对称量子码，例如“|1＞＜0| |1＞＜0|”与“＜0| |1＞＜0| |1＞”是对称量子码；各个量子数码，通过光电二极管不同的开、关状态来实现，各种量子编码，则通过并联在一起的各个光电二极管的各种状态来实现。

2.如权利要求1所述的量子数码逻辑运算法则，其特征是：(1)、“且”法则：先将量子态拆分成本征值和叠加态，再将叠加态置换成“I、O”二进制逻辑运算，运算结果再置换成影子态矢，并与“1、0”复合成量子态；

|1＞＜0| |1＞＜0|＝(1010)+(|＞＜| |＞＜|)＝(1010)+(IOIO)；

O+O＝O，O+I＝I，I+O＝I，I+I＝II，

＜|+＜|＝＜|，＜|+|＞＝|＞，|＞+|＞＝|＞|＞；

O+O＝O，O+I＝I，I+O＝I，I+I＝II，

＜|+＜|＝＜|，＜|+|＞＝|＞，|＞+|＞＝|＞|＞；

(3)、“与”法则：O*O＝O，O*I＝I，I*O＝I，I*I＝I，

＜|*＜|＝＜|，＜|*|＞＝|＞，|＞*|＞＝|＞。

3.如权利要求1所述的反向量子码、对耦量子码和对称量子码，其特征是：利用“本征值不变、态矢向相反”的反向操作和“态矢向相同、本征值对耦”的对耦操作，可以把各种量子编码派生成反向量子码和对耦量子码，利用“本征值对耦、态矢向相反”的对称操作，还可以把各种量子编码派生成对称量子码。