量子纠缠与时空结构

众所周知,自然界中存在着四种基本相互作用,分别为强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。然而,前三者可以在量子力学的框架下自洽,只有特殊的引力相互作用尚未与其他相互作用统一。因此,追求引力的量子化是现代物理学最迫切和首要的目标。物理学家们发现,可以利用量子场论的方法来研究引力理论。在这过程中,我们发现量子纠缠、几何以及时空定域性之间的关系,这似乎暗示了通往量子引力的研究方向。通过量子纠缠,我们希望进一步探索量子引力领域,为引力的量子化找到一个突破口,从而发现时空的本质。文章简要回顾量子纠缠熵的历史发展,并讨论纠缠熵与几何之间的关系。     

揭秘量子密码、量子纠缠与量子隐形传态

以光子的偏振态为例,对量子力学、量子态、量子密码、量子纠缠和量子隐形传态作简要通俗而又力求准确的介绍。首先通过与经典物理的对比,引进量子力学的基本思想和量子态的基本涵义;接着介绍量子密码的BB84量子密钥分配方案;然后介绍量子纠缠,强调它不违反相对论。在此基础上,介绍了量子隐形传态,强调了经典通信在这个过程中的必不可少。     

难以解开的毛线——量子纠缠

《量子纠缠》,布莱恩·克莱格著,刘先珍译,重庆出版社2011年6月第一版．定价32．80元.看过刘慈欣《三体》系列小说的读者一定对其中三体人的“智子”武器留下了极其深刻的印象。三体人凭借小小的智子武器,一举摧毁了地球人庞大的联盟舰队,打了对手一个措手不及。而智子武器控制的基本原理之一,即是量子纠缠。     

走近量子纠缠——“薛定谔的猫”实验概述

<正>名词解释:思想实验:是指使用想象力去进行的实验,所做的都是在现实中无法做到(或现实未做到)的实验。2012年10月9日,两位物理学家因为在量子信息技术领域作出巨大贡献而获得2012年诺贝尔物理学奖,他们是法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰。     

分子振转动量子计算及分子振转动纠缠

随着对于量子计算(机)的深入研究, 人们相继提出了不同量子计算的模型. 近年来, 基于分子振-转激发态的量子计算模型受到了研究者的广泛关注. 研究发现, 基于分子振动和转动模式的量子计算模型可以很方便地实现多量子比特计算, 并且可以获得足够长的退相干时间. 同时, 分子振转动量子计算的数值模拟也发现各种形式的量子逻辑门均可以获得很高的计算保真度. 分子振转动模式之间的纠缠是分子振转动量子计算的一个重要资源, 因此, 分子振转动纠缠动力学的研究也引起了人们的兴趣. 对于分子振转动量子纠缠动力学的研究能够为分子振转动量子计算的进一步研究和应用提供参考. 本文对分子振转动量子计算和分子振动纠缠的研究进展做了简要综述.     

评“量子信息技术纵览”

量子信息科学诞生于20世纪80年代,在90年代初期Shor提出量子并行算法之后获得飞速的发展,迄今方兴未艾.我国量子信息的发展源于20世纪90年代初期,当时只有中国科学技术大学一个研究组致力于此方向研究.在量子信息领域,国内学者最早(1997年)发表在Physical     

中国科学技术大学首次实现多自由度量子体系隐形传态

[本刊讯]中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究团队成功实现单光子的自旋和轨道角动量的量子隐形传态(quantum teleportation),这是国际上首次实现多自由度量子体系隐形传态。这一研究成果于2015年2月26日以封面标题的形式发表于Nature。量子隐形传态是通过共享量子纠缠态,并借助经典通道实现量子信息传输的过程。1997年,奥地利的宰林格(Anton Zeilinger)小组首次完成了量子隐形传态的实验验证。该工作成功实现     

郭光灿院士：祖国将我与量子科学紧密联系

作为中国科学家的典型代表之一,郭光灿的成功得益于他及时掌握量子信息研究方向,并采取超前部署,走在了世界前列。“科研最忌固步自封,不能只在传统领域‘炒剩饭’,必须根据学科发展和国家需求,不断拓展新的科研领域,寻找新的生长点。”郭光灿科研方向的每一次转变,都是创新和超越。     

从光电效应、波粒二象性到阿秒脉冲——2023年诺贝尔物理学奖

2023年诺贝尔物理学奖被授予皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·吕利耶,以表彰他们在阿秒脉冲的实验实现上作出的先驱性贡献。从电磁波的概念孕育之初到光电效应的揭示,再到激光与高次谐波的发现,人类渐渐揭示了光与物质交织舞蹈的深层复杂性。阿秒脉冲技术如同一把精致的钥匙,解锁了之前无法触及的物理世界的极短时间尺度的奥秘。如今,阿秒脉冲技术已广泛应用于能源、信息科技、医学等领域的研究,为我们提供了一种强大的探测手段。随着技术的不断发展和完善,我们有理由相信,在不远的将来它将在基础科学的探索和工业的革新中,产生更多意想不到的突破和飞跃。     

从啁啾脉冲放大到强场激光物理——2018年诺贝尔物理学奖解读

1985年,Donna Strickland和Gérard Mourou等提出了啁啾脉冲放大(chirped pulse amplification,CPA)技术的概念,这是超高峰值功率超短脉冲激光技术发展的一个重要里程碑,直接推动了超强超短激光和强场激光物理等研究领域的诞生。目前,利用CPA技术已经可以获得峰值功率达到10拍瓦(PW,1 PW =10¹⁵ W)量级的激光脉冲,被认为是“将影响从聚变到天体物理的每一项研究”的成果。也正因此,发明啁啾脉冲放大(CPA)技术的法国科学家Gérard Mourou和加拿大科学家Donna Strickland,获得了2018年诺贝尔物理学奖。首先,初步介绍了Strickland和Mourou提出的啁啾脉冲放大(CPA)技术;然后,结合上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点室在超强超短激光技术和强场激光物理研究等方面的成果,以及承担的国家重大科技基础设施项目“上海超强超短激光实验装置”,简单介绍了Gérard Mourou和Donna Strickland 获奖的意义;最后,对相关领域未来发展进行了初步的展望。     

从2006年诺贝尔奖看当代物理学的发展

瑞典皇家科学院将2006年度诺贝尔物理学奖授予马瑟（J．Mather）和斯穆特（G．Smoot）两位教授，表彰以他们为首的学者利用宇宙背景探测器（Cosmic Background Explorer，缩写为COBE）的数据，证实宇宙微波背景辐射的黑体形式．并发现各向异性。这次诺贝尔奖的颁布，肯定了精确宇宙学的一些重要成果。     

影像科学的革命——2009年诺贝尔物理学奖简介

  由于发明了一种成像的半导体成像器件--CCD影像传感器,美国科学家威拉德·博伊尔（Willard S. Boyle）和乔治·史密斯（George E. Smith）被授予2009年度的诺贝尔物理学奖,本文将主要介绍他们的工作,CCD技术的基础理论和未来的发展及挑战。     

点击化学与生物正交化学的发展历程——浅谈2022年诺贝尔化学奖

2022年诺贝尔化学奖因点击化学与生物正交化学授予Carolyn R. Bertozzi、Morten Meldal、K. Barry Sharpless三位教授。文章主要介绍了点击化学与生物正交化学的发展历程、代表性成果以及该领域里的主要贡献者。     

从低温研究历史看2003年诺贝尔物理学奖

2003年诺贝尔物理学奖的三位获奖都是因低温物理学领域中的研究工作，包括超导和超流研究。至今，已有16位科学家在此领域陆续获奖，本从历史的角度出发对2003年的诺贝尔物理学奖的背景进行了考察，并针对2003年的获奖-I-作进行了分析和评论。     

2021年诺贝尔物理学奖：复杂系统科学的新纪元

2021年度诺贝尔物理学奖授予3位科学家,以表彰他们“对理解复杂物理系统的开创性贡献”。真锅淑郎(Syukuro Manabe)和克劳斯?哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)共同分享了1/2的奖金,获奖理由是“对地球气候建立物理模型、量化可变性并可靠地预测全球变暖”。乔治?帕里西 (Giorgio Parisi)获得另外1/2的奖金,获奖理由是“发现从原子到行星尺度的物理系统中无序和涨落之间的相互影响”。文章介绍了这几位科学家的工作以及他们的贡献。     

发现引力波——2017年诺贝尔物理学奖解读

2017年10月3日,终于到了宣布2017年物理学奖的时刻,诺奖委员会宣布：2017年的诺贝尔物理学奖授予三位美国物理学家雷纳?韦斯(Rainer Weiss)、基普?索里(Kip Stephen Thorne)和巴里?巴里什(Barry Clark Barish),表彰他们对于研制激光干涉引力波天文台以及利用该天文台发现了引力波作出了决定性的贡献。这样的结果毫无悬念,和物理学界大部分学者的预言完全一样。那么,这个科学发现到底是什么？和现代物理学的发展有什么关系？爱因斯坦和这个发现是什么关系？引力波有什么用？有办法防引力波辐射吗？引力波探测与研究的未来是什么？中国在引力波探测领域的现状和未来计划是什么？笔者将在这篇文章里回答上面这些问题。     

2019年度诺贝尔物理学奖：理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置

2019年度的诺贝尔物理学奖授予了三位天文学家，以表彰他们使我们理解宇宙的演化和地球在宇宙中的位置方面的贡献。其中，美国普林斯顿大学的宇宙学家皮布尔斯(P. J. E. Peebles)获得一半奖金，以奖励他在物理宇宙学中的理论发现；瑞士日内瓦大学的马约尔(Michel Mayor)和瑞士日内瓦大学及英国剑桥大学的奎洛兹(Didier Queloz)分享了另一半奖金，以奖励他们发现一颗环绕类似太阳的恒星的行星。文章介绍这几位学者的科学贡献。     

物质世界的对称性破缺 ——2008年诺贝尔物理学奖简介

由于对基本粒子物理学中的对称性破缺问题做出了重大理论贡献,美国芝加哥大学恩里科&#8226;费米研究所的美籍日本物理学家南部阳一郎（Yoichiro Nambu）、日本筑波高能加速器研究中心的小林诚（Makoto Kobayashi）和日本京都大学汤川理论物理研究所的益川敏英（Toshihide Maskawa）被授予2008年度的诺贝尔物理学奖。本文将简要介绍他们获奖的工作,以及与之相关但尚未解决的宇宙的物质-反物质不对称难题。     

照亮21世纪的新型光源——2014年诺贝尔物理学奖介绍

2014年的诺贝尔物理学奖颁给发明蓝色发光二极管的赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)和中村修二(Shuji Nakamura)。简单介绍了获奖者的研究工作及成就,并简略描述了蓝色发光二极管的物理原理和结构。     

敲开新物理大门的中微子——2015年诺贝尔物理学奖介绍

 2015年的诺贝尔物理学奖颁给了Takaaki Kajita(梶田隆章)和Arthur B. McDonald,他们在分别领导的大气和太阳中微 子实验中发现了中微子振荡。这种现象表明中微子具有质量,相关实验结果是超出粒子物理标准模型的重大发现。通过介绍 这些实验以及相关的物理,以期读者对中微子研究有较为全面的了解,并对物理的知识体系和研究方法有比较清楚的认识。