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以量子细胞自动机为神经元，以量子细胞自动机的极化率和量子相位为状态变量，提出了一种二维多层的量子细胞神经网络结构；以量子细胞自动机的极化率为像素值，通过选择不同的模板，使得量子细胞神经网络实现水平线和垂直线检测以及图像去噪等功能，仿真结果显示其在图像处理上的有效性。与传统的CNN相比，量子细胞神经网络易于超大规模实现且具有超低功耗、超高集成度等优点。