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。     

论双缝实验、量子纠缠与平行宇宙

<正>1807年,托马斯·杨总结出版了《自然哲学讲义》,这本书综合整理了他在光学方面的研究,并第一次描述了双缝实验:把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面,形成一个点光源(从一个点发出的光源)。在纸后面再放一块板,板上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上,就会形成一系列明、暗交替的条纹。这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。试验证明了光子既是波又是粒子,具有波粒二象性。这时有人提出疑问——光子究竟是通过了左边的狭缝还是右边的狭缝呢?这个问题一直困扰着科学家们。后来,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出了光子同时通过     

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。     

中国首次实现基于无人机的量子纠缠分发

<正>一架重约35千克的八轴旋翼无人机缓缓升至几十米的高度时,它分别向100米外的地面A、B两点射出一对纠缠光子,2个光子在历经大气湍流、雨水、阳光等干扰后,仍能几乎完好地抵达地面。近日,我国的研究团队历时2年多时间研发的     

非线性波导理论的非局域性

非线性波导理论中的量子力学方程及其单孤子解有:1.立方非线性Schr(?)dinger方程的单孤子解是式中     

光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录

据国家自然科学基金委员会2007年2月8日报道．中科大微尺度物质科学国家实验室的工作人员潘建伟和同事杨涛、陆朝阳等，最近通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可直接用于量子计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录。该项研究成果以封面标题的形式发表在最新一期英国胁ture子刊Nature Physics上。审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进的实验工作”，“为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”。     

Wheeler-de Witt方程的非局域性

目前的“量子宇宙论”基本方程,是将量子力学中以波函数(?)构成的能量—动量张量移入广义相对论Einstein场方程,或者是将广义相对论中的度规张量g_(?)代进量子力学Klein-Gordon波方程得到的。所谓“Wheeler-de Witt方程”就是由后一种方法得到的:     

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。     

EuO的非相对论与相对论非局域密度泛函计算

稀土化学研究一直是实验和理论化学家感兴趣的课题.理论计算由于必须考虑相对论效应和相关能校正而变得非常复杂,迄今为止对稀土化合物的精确理论计算还相当少.人们相继发展了多种相对论计算方法,其中相对论膺势法和相对论密度泛函方法是用于含重元素体系精确计算的最有效方法.密度泛函方法已成功地用于计算小分子、过渡金属络合物的结构常数、解离能、振动频率等性质,但还未用于稀土化合物的精确计算.我们用高精度的高斯数值积分方法和成熟的密度泛函非局域交换-相关势建立了一个非相对论与完全相对论密度泛函高精度计算程序(NR/R-DFT),并用Ziegler的广义过渡态法使总能量计算精度达到8位有效数字,满足一般量子化学计算的要求.本文报道EuO的理论势能曲线和由此得到的分子常数,并讨论相对论效应对分子常数的影响.     

美哉物理(五)——量子概念 新物理学之灵魂

跨入新的千年纪元,恰逢量子物理的百年诞辰。此新物理学跌宕豪放的世纪史诗,以涵意深邃莫测的“量子”为标题,由被称作“量子论之父”的普朗克和爱因斯坦写就灿若晨星的美妙序篇,经过整整一个世纪众多优秀物理学家的悉心构思和尽情吟唱,已成为科学史上最精彩的华章佳作。 量子概念是一个“伟大的创造性概念”,非常微小的普朗克常数则是其定量标志;此概念突破了经典物理的概念框架,从而导致二十世纪新物理学的概念结构、理论体系和新物质观念的崛起、发展和日益完善。量子概念可谓新物理学之灵魂：它是作为新物理学之基础的首要概念…     

生物信息学研究揭示乳腺癌组织分化中可能的microRNA调控通路

microRNA (miRNA)被广泛报道能参与乳腺癌的病理发生发展过程. 但是, 在这些病理过程中, miRNA通过哪些信号通路来参与这些过程还不甚清楚. 例如, 在乳腺癌的组织学分级分化过程中, 人们对于miRNA如何与其靶标基因相互作用来调控乳腺癌的分化还知之甚少. 本研究通过计算的方法研究miRNA在乳腺癌组织学分级分化过程中的作用. 通过寻找miRNA靶标基因集合在基因芯片数据中乳腺癌Ⅰ级和Ⅲ级间显著差异表达, 鉴定了15个候选miRNAs, 其中9个关键的miRNAs通过调控差异表达的靶基因来参与6个重要的信号转导通路. 在这些通路中, TGF-β信号通路中一个主要的抑制分子SMAD7蛋白被预测为上面几个关键miRNAs的靶标基因. SMAD7既能被miRNA直接调控又能被miRNA调控的信号通路调控, 进而影响TGF-β信号通路在乳腺癌组织分化中的作用. 因此, 我们推测TGF-β信号通路作为一个核心通路在miRNA调控乳腺癌的组织分化过程中起重要作用. 预测靶标基因在乳腺癌Ⅰ级和Ⅲ级的分类性能在另外3个独立的乳腺癌数据集上得到进一步验证. 3个预测差异表达的关键miRNAs也通过实时荧光定量PCR在10个不同组织分级的乳腺癌病人样本中得到验证.     

一个可能的新引力理论

不是专门研究引力物理的科学家对引力理论的现状可能会感到惊奇。一方面,有爱因斯坦的著名理论,按照这个理论,引力方程可以从作用量原理导出     

非绝热量子动力学模拟方法及其在凝聚态体系中的应用

密度泛函理论(density functional theory,DFT)可以准确地预测由电子和原子核组成的普通物质的基态电子结构,而当涉及量子体系含时演化的模拟时,比如模拟超快激光与分子或凝聚态体系相互作用的激发态动力学过程,就需要发展实时密度泛函理论(real-time time-dependent density...     

非平衡有序的物理基础

Prigogine等认为,远离热平衡时可能产生有序结构。本文从微观物理的角度,试说明产生非平衡结构的机制,及为何要输入正能量及负熵以维持非平衡有序。考虑一个系统,由N个相互作用微弱的粒子组成(粒子,也可认为是大分子中各类似组元)。令ε_i为i能级的能量,n_i为在i能级上的粒子数,而由j跃迁至i级放出的相干光子(设为单模)数目为n_(ji)。则我们定义系统处于非平衡定态时的能量及熵各为     

行为振荡:揭示心理过程动态变化的新现象

行为振荡是心理加工过程中行为反应表现出的周期性动态变化现象,其研究方法主要包含以下3个构成因素:重置相位事件、重置事件和目标刺激时间间隔的周期性变化、目标刺激.在注意与知觉领域,研究发现其加工过程出现alpha节律和theta节律的行为振荡现象,为注意和知觉过程的动态变化理论提供了有效的证据补充与支持.同时,注意过程中的行为振荡与神经振荡同源于神经元抑制作用以及知觉过程中后者相位信息对行为反应结果的预测作用,揭示了心理加工过程中内在机制与外在表现相互影响、同步变化的现象.本文首先介绍了行为振荡现象研究方法的构成因素,随后梳理了近年来注意与知觉领域中的相关研究,讨论了其与神经振荡的关系.最后基于行为振荡能够揭示心理加工过程的动态变化这一特性,提出未来一些可能的研究方向.     

提高金属强度的新可能途径

近代生产和技术的发展对于金属材料的强度提出了日益严格的要求。为了给生产实践开辟新途径,人们是求金属强度的提高已经不只是一倍、两倍的问题,而是成百倍、成千倍的问题。金属强度的成百倍、成千倍的提高将会在金属材料的配制和使用上引起意义重大的技术革命。在过去,这只不过是人们的一种理想,现在看起来,这种理想已经越来越接近于现实,虽然还有许多问题需要解决,但这已不是遥远的事。下面仅就这一问题作一概略的叙述。     

粒子物理的新前沿

夸克和轻子表现为物质的基本成分。此外可能还要加上弱力和电磁力的统一理论以及强(核)力的新理论的场粒子,或媒介物。本文简述了这幅新图象的若干主要的证据,并指出了一些尚待回答的问题。     

现代物理的新里程碑

1999年10月12日,瑞典皇家科学院将1999年度诺贝尔物理学奖授予荷兰乌得勒支大学的赫拉尔杜斯·霍夫特教授和美国密西根州大学退休教授马丁努斯.J.C.韦尔特曼。 霍夫特,1946年出生于荷兰的登海尔德,1972年在乌得勒支大学获物理学博士学位,于1977年任乌得勒支大学教授。由于重整化规范场理论方面的工作,1979年获美国物理协会丹尼·海涅曼奖,1982年获沃尔夫奖,同年成为荷兰科学院院士。霍夫特的研究领域很广,涉及规范场论、量子重力和黑洞等方面,著述颇丰,发表论文159篇。最近又     

新冠疫情下的 《量子计算与量子信息》网络课程

2020年的新冠疫情带来了对科研和教学的挑战.但是,在互联网以及各种相关软件的支持下,在如此严重的新冠疫情之下,人们还能进行各种活动,包括科研及教学方面的活动和交流. 2020年下半年,中国国内的疫情大大缓减.因此暑假后,学校教学的主要方式恢复了原先的(现在称作"线下")模式.同时,对于不能来华上课的留学生,提供了线上...