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以量子细胞自动机为神经元，提出了一种三维的量子细胞神经网络结构；该量子细胞网络包含上下两层的量子细胞自动机阵列，并引入了A模板、B模板以及阈值的概念。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、阈值等参数，使得量子细胞神经网络实现了“与”、“或”、“非”操作以及边缘提取等图像处理功能，并利用MATLAB进行了仿真验证，数值仿真结果验证了其在图像处理上的有效性。与传统的细胞神经网络相比，量子细胞神经网络易于实现超大规模且具有超低功耗、超高集成度等优点。