2010年第10期半月科技要闻

成功实现世上最大“薛定谔猫”态“薛定谔猫”态在宏观世界并不存在,但在微观量子世界中,科学家可以用光子或原子等制造这样的状态。两个和两个以上量子比特的“猫态”就是纠缠态。量子纠缠是研制具有超级计算能力的量子计算机和绝对保密的量子通讯的基础。     

相空间内光子数增加薛定谔猫态的性质

相空间量子干涉技术将量子态叠加与经典光学的干涉概念相结合,深刻地展示了量子态的非经典特征出现的物理机制。利用相空间量子干涉理论对相位薛定谔猫态在光子数增加过程的特性变化进行了理论分析,通过计算其光子数分布、Q参数和Wigner函数,讨论了光子数增加对相位连续变化的薛定谔猫态的非经典特性的影响,发现随着光子数的增加薛定谔猫态趋于呈现出亚泊松分布特性以及压缩效应。     

Ξ型原子与腔场的非共振作用实现量子逻辑门与猫态的传送

提出了利用Ξ型三能级原子与腔场的非共振相互作用产生原子腔场纠缠态，并实现量子逻辑非门及薛定谔猫态的隐形传送。     

中国科大成功实现世界上最大的“薛定谔猫”态

<正>记者从中国科学技术大学获悉,该校微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部成功制备出超纠缠光子"薛定谔猫"态,纠缠量子比特数目最高达到10个,刷新了纠缠态制备的世界记录。尽管"薛定谔猫"态在宏观世界并不存在,但在微观量子世界中,科学家可以用光子或原子等制造这样的状态。两个和两个以上量子比特的"猫态"就是纠缠态。     

压缩薛定谔猫态下介观LC电路的量子效应

基于介观电容存在弱耦合特性,对介观LC电路的量子效应进行了研究.研究结果表明:考虑介观电容器弱耦合效应的影响,介观LC电路将由初始的薛定谔猫态演化到压缩薛定谔猫态.并对压缩薛定谔猫态下的量子涨落进行了计算,发现压缩薛定谔猫态下磁通和电荷的量子涨落具有比薛定谔猫态下程度更高的压缩和反压缩效应.     

压缩薛定谔猫态下介观LC电路的量子效应

基于介观电容存在弱耦合特性,对介观LC电路的量子效应进行了研究.研究结果表明考虑介观电容器弱耦合效应的影响,介观LC电路将由初始的薛定谔猫态演化到压缩薛定谔猫态.并对压缩薛定谔猫态下的量子涨落进行了计算,发现压缩薛定谔猫态下磁通和电荷的量子涨落具有比薛定谔猫态下程度更高的压缩和反压缩效应.     

粒子时空量子性与波函数尺度

引进粒子时空量子性,研究量子波函数与薛定谔量子方程,给出波函数尺度,为量子力学的发展提供基础。     

非线性光学的量子效应

简要地论述单模非经典光场的普适判据,提出两种产生光子数压缩态的途径,以及证明奇、偶相干态实际上是种宏观可识别的量子迭加态(即薛定谔猫)。     

对介观叠加态可逆退相干响应的研究

将描述薛定谔猫相态的可逆退相干模型进行推广：先让两个都处于薛定谔猫相态的高Q量子腔C1和G2相互耦合,再让G2与一个处于空态的量子腔C3相耦合,并发现此时C2腔中的薛定谔猫相态可逆退相干的响应速度加快,且可逆退相干的发生周期与腔之间的耦合系数有关.     

介观电子谐振腔的量子效应

基于电荷是量子化的这一基本事实,在介观电路的全量于理论框架中,实现了介观电子谐振腔的量子化,获得了该器件的差分薛定谔方程.用幺正变换将薛定谔方程变换为标准的马丢方程,通过对薛定谔方程的求解,得到了系统的能级和波函数.运用WKBJ方法计算了电流平均值和电流平方的平均值,计算结果表明电流涨落是存在的,它是介观电路中主要的量子噪声.     

不同噪声环境中量子精密测量及其量子模拟实验检验的研究进展

量子精密测量利用量子纠缠和量子相干性提高测量精度.本文简要回顾了在各种噪声环境中的量子精密测量方案，包括非马尔科夫噪声、关联噪声、双光子噪声环境等.另外，量子信息的蓬勃发展让我们能够设计和利用相应的量子模拟实验，从而检验各种量子精密测量理论方案的实验可行性.     

关于"薛定谔猫"的研究

本文分析了"薛定谔猫"所引发的科学哲学研究中一些基本哲学问题,如多元世界观、客观实在论等.根据近年来"薛定谔猫"的量子力学实验研究新进展解释了"薛定谔猫"所带来的相关问题.     

量子关联研究综述

由EPR佯谬,薛定谔“猫态”等超越直观的纯量子现象产生的量子纠缠理论从其概念提出以来一直被人们认为既是量子理论最为重要的概念之一,也是在量子通讯中实现“稠密编码”和“隐形传态”的关键。然而,最近研究结果显示,量子纠缠并不能够完全解释量子关联所有特性。人们发现,除了纠缠以外,还存在对量子信息和量子计算具有极其重要意义的其它非经典关联,如量子失协是一个纯量子比特确定性量子计算机具有计算效率的原因。这说明,量子失协完全可以成为量子计算新的一种资源。文章介绍了非经典关联（包括量子纠缠）的基本概念及其度量方法,对量子失协在各类模型中表现出的量子关联特性进行分析和与量子纠缠,经典关联比较,从而体现出在各类量子体系中对量子失协进行研究的意义,同时引导理论和实验研究者去研究量子失协的潜在研究价值。     

同处两个箱子中的“薛定谔的猫”

正大家对"薛定谔的猫"并不陌生。当然,既死又活的猫在现实世界是不存在的。随着量子力学的发展,科学家已经能够使多粒子构成的系统达到薛定谔猫态,由于这些粒子属于同一种粒子,因此又被称为单模式猫态。不过,5月26日发表于Science的一项研究第一次制造出一种同时存在于两个箱子中的"薛定谔的猫"。具体而言,研究者设计了两个超微波导空腔,而"薛定谔的猫"就是空腔内由几     

非线性介观电路的量子化

为了介观电路量子理论的建立,在电荷不连续的前提下,得到了含有二极管的非线性介观电路的有限差分薛定谔方程.在广义动量表象中系统的薛定谔方程转化为四阶微分方程,利用微扰法,得到了系统的能谱和波函数,并计算了电流的量子涨落.     

量子三元Werner态的抗噪声干扰特性

文献(XIE C M,LIU Y M,LI G F,et al.A note on quantum correlations in Werner states under two collective noises[J].Quantum Inf Process,2014,13:2713-2718)研究了移相噪声和旋转噪声对量子二元Werner态量子关联的影响,发现这两种噪声作用下量子二元Werner态量子关联守恒.该文研究这两种噪声(移相噪声和旋转噪声)对量子三元Werner态量子关联的影响,结果显示这两种噪声不改变量子三元Werner态中的量子关联,换句话说,量子三元Werner态具有抵抗这两种噪声的特性.     

浅谈经典理论与量子力学的联系

文章首先回顾了量子力学发展史上的几个问题,简要说明了"EPR佯谬"和"薛定谔的猫"的主要内容,然后通过"幽灵成像"实验简单介绍了近几年科学家在研究经典理论与量子理论关系时所付出的努力,继而通过介绍"量子世界中的欧姆定律"和"光合作用与量子力学的联系"说明了量子力学与我们生活的联系。最后,剖析总结量子力学现今仍存在的问题,并得到量子力学亟待发展这一结论。     

量子阱系统中对粒子透射的理论研究

通过求解薛定谔方程得到由矩形势垒构成的量子系统的变换矩阵和透射系数的精确解,并研究了多量子阱系统结构变化对共振隧穿效应的影响。     

旋波近似下的量子Zeno效应时间

频繁对系统进行量子测量会产生阻抑不稳定量子态衰减的量子Zeno效应。通过对哈密顿量以及不稳定量子态进行中岛变换,在薛定谔绘景下直接计算出量子Zeno效应时间,得出弱耦合情况下发生量子Zeno效应所需的最基本条件,给出量子Zeno效应时间与测量光场频率、耦合强度及不稳定量子态自身能级间隔之间的关系。     

激光雷达的光源应用简析

传统的激光雷达技术,多采用激光器的经典态作为发射端。随着量子技术发展,具有量子特性的非经典光源应用愈加广泛。这里在激光雷达系统的光源选择方面,对比了基于压缩态以及NOON态这两种典型的量子光源的系统噪声影响。结果发现,应用这些光源对雷达的噪声特性不会产生很好的改善,对雷达性能影响不大。