研究人员最终测量到第四种基本力的微弱量子效应万有引力跃入量子世界

一位法国研究人员发现 :物体在万有引力作用下的运动不是平稳落下 ,而是以一种被称作量子跃迁的形式曲折运动。这一发现证实了万有引力和宇宙中其他三种基本力一样具有量子效应。粒子的运动通常受量子力学的限制 ,就像电子被限制在原子核周围的轨道层中一样。要想从一个位置运动到另一位置 ,它们必须跃迁到另一个量子态。理论上讲 ,这一规则对于受自然界四大基本力影响的所有物质有效。四大基本力是电磁力、弱与强核力、万有引力。但是万有引力非常微弱 ,特别是对小的物体 ,导致其量子效应极难测量。在日常事物中寻找量子效应毫无意义。虽然…     

量子非局域、量子纠缠及其可能揭示的新物理

爱因斯坦等人提出的EPR佯谬和Bell隐变量理论揭示了量子力学两个相互关联的重要特性:非局域性和量子纠缠.它们使得微观量子系统之间可以建立非局域的超越经典的关联.非局域性和量子纠缠是量子力学最本质的特征.这些性质的发现不仅为解决量子力学的基本问题提供了可能,同时也揭示了量子力学不同于其他力学的根本所在,为研究量子力学与经典力学、相对论之间的关系与融合提供了新的洞察.量子非局域性和量子纠缠还提供了研究多体物理(新的拓扑相)的新工具.     

量子概念的历史和前沿

<正>量子力学是当代文明的一个重要基础。现在很难找到与量子无关的新技术。20世纪90年代,诺贝尔奖得主莱德曼就指出,量子力学贡献了当时美国国内生产总值的三分之一。近年来,基于量子叠加的量子信息和量子计算得到很大发展。     

美哉物理(九)哈密顿原理--科学美学的瑰旨琦意

物理学中最基本的原理是什么?哈密顿原理。著名量子物理学家狄拉克曾十分推重这条原理。因为它具有普适性,也就是说,它反映了物理学各不同理论的同一性。不论是牛顿力学、麦克斯韦电动力学、玻尔兹曼统计力学,还是狭义相对论、广义相对论,抑或量子力学以及一些量子场论,它们的核心方程,都能从哈密顿原理出发、凭借拉格朗日分析力学的方法导出;     

量子跃迁:“无用”研究背后的玄机

<正>自量子力学诞生以来,其数学形式,包括薛定谔方程本身都是精确可计算,并确定性地给出系统各种可能的本征状态。而历史上引起长期争论的焦点是以玻尔、海森堡为代表的哥本哈根学派的量子力学的统计诠释规则。这一规则认为,量子力学对客观世界的描述只能是统计性的,而不是确定性的,系统的客观状态应该是那些数学上允许的各种可能本征态的统计叠加,并隐含地假定系统在这些态之间的量子跃迁是随机且不连续的。     

哈密顿原理——科学美学的瑰旨琦意

物理学中最基本的原理是什么?哈密顿原理。名量子物理学家狄拉克曾十分推重这条原理。因为它具有普适性，也就是说，它反映了物理学各不同理论的同一性。不论是牛顿力学、麦克斯韦电动力学、玻尔兹曼统计力学，还是狭义相对论、广义相对论，抑或量子力学以及一些量子场论，它们的核心方程，     

量子力学随机诠释的数学结构和物理学特征

由纳尔逊和德·拉·彭那首创,并曾得到德布罗意支持的量子力学随机诠释起源于玻姆的量子势诠释和马德隆—高林武彦的流体力学表象,它统一了布朗运动和量子力学的基本方程,并且建立起经典概率同量子概率之间的严格对应关系。这一诠释引起了许多物理猜测,并成为目前研究量子力学基础问题的热点之一,但其非局域特征最终令德布罗意大为失望。     

速度惊人的量子计算机

提到量子计算机,首先要对量子有一个粗浅了解。原来微观世界的某些物理量不能连续变化,只能取其分立值,而相邻两个分立值之差专业上就称其为该物理量的一个量子。对于原子、电子等微观运动而言,牛顿力学已不再适用,必须代之以从量子概念发展起来的量子力学。量子力学已被列为当今物理学     

对不确定关系起源的若干评述

一九二六年夏,量子力学的状况可由两个叙述来概括。薛定谔证明了波动力学和矩阵力学的等效性,人们已不再对其数学的等效性抱有任何怀疑;但是,关于量子力学物理意义的解释问题却是众说纷纭。薛定谔从德布罗意的基本观点出发,把物质波同电磁波进行比较,认为它是三维空间中实际存在的、可测量的波。因此,他宁愿只讨论三维位形空间中(单粒子)的情况。他希望量子力学的无理性,尤其是量子跃迁,能完全避免出现在波动力学中。他     

开路先锋“墨子号”

<正>虽然这是某个光子的一小步,但却代表了科学研究的一个里程碑……"墨子号"量子科学实验卫星,是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批确定的5颗科学实验卫星之一。该项目是卫星与地面远距离量子科学实验平台,我国将依仗这一平台完成空间大尺度量子科学实验,以期取得量子力学基础物理研究重大突的破和一系列具有国际显示度的科学成果。     

费曼的图形表示法

如果一幅画相当于一千个词汇的价值，那么一个图形就可能等价于许多复杂的数学公式。费曼图就是阐述和预测的有力工具。美国物理学家理查德·费曼曾以各种方式反复指出，“没有人通晓量子力学”.我们怎样去理解他的这句话呢？费曼是量子电动力学方面的权威，也是一个能对非专业     

量子测量及其进展

本文阐述了量子测量的本质 ,测量对微观粒子的影响 ,以及测量假说在量子力学中的地位 ,强调了量子退相干是量子测量引起量子纠缠的必然结果 .文章还为路径实验的干涉条纹消失找到了主因 ,也为量子退相干可能是一个渐进演化过程以及测量并不一定破坏量子相干性提供了证据 .　　文章讨论了量子测量与量子力学基本问题的关系 ,并认为解决这些问题依然是任重而道远的 .     

值得关注的“量子比特”

据英国New Scientist，2007．196（2629）：16报道，根据量子力学，一锅由微观粒子组成的“量子汤”在被观察前处于各种概率线性叠加下的不确定状态．而确认这锅“汤”的“沸腾”状态有赖于观察者对它的“最终一瞥”。对于原子来说同样如此：当对其进行仔细观察时．它们竟然就不发生衰变!对于此项奇异性质的开发利用或许能帮助人们克服制造“量子计算机”中的最大障碍。     

用正交对称化方法产生非经典光场态

研究非经典光场的一个重要的、行之有效的途径就是尽可能多地构造出一些量子力学所允许的光场态,即量子光场态,然后研究它们的量子统计性质,从而使我们有可能发现新的迄今尚未发现的非经典效应以及找到光场的各种非经典效应之间的关系。 本文提出了一种我们称之为正交对称化(Ortho-symmetrization)的方法。用这种方法,     

多层级量子密码城域网

由量子力学基本原理保证无条件安全的量子密码技术以及网络架构和应用模式研究是其实用化进程中的关键环节. 以“法拉第-迈克尔逊”量子密钥分配系统作为基础设备, 构造了一个多层级量子密码网络. 该网络应用了量子路由器、光开关和可信中继技术3种主流组网技术, 通过芜湖市电信商用光纤, 连接了包含5个政府部门在内的7个用户节点. 该网络可以满足电子政务所需的视频、音频、文字、文件等多种数据的量子保密传输, 向量子密码实际应用迈出了关键的一步.     

借用“平行宇宙”的算力——量子计算现状与展望

量子力学自建立以来,被期待为未来技术进步的基石。目前,量子计算、量子信息处理、量子通信和量子测量等基于量子力学发展起来的技术备受关注。人们力图将理论的成果转化为应用,从而实现"第二次量子革命"。其中,量子计算机因其并行计算能力被证明一旦达到一定规模,其计算能力将远超传统计算机,甚至对目前广泛使用的传统加密算法产生威胁,也必将对社会各个领域产生深远的影响。文章从科普的角度介绍了量子计算的背景及原理,并基于发展现状对未来作了展望,最后探讨了量子计算与人工智能领域结合的可能性。     

触及诺贝尔奖

<正>在令人着迷且肉眼看不到的量子世界,粒子有自己独特的一套"生活方式",它们的行为难以用经典力学去解释,量子力学应运而生。从20世纪80年代开始,有关量子霍尔效应的研究已先后两次斩获诺贝尔奖,可这一家族中的"量子反常霍尔效应"却一直与全世界物理学家捉着迷藏,不肯露出庐山真面目。今年3月,这一世界性的难题终于在我国科学家的手中攻克,证实了人们期待已久的"量子反常霍尔效应"的存在。这是量子霍尔家族的最后一位成员,它和此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应组成了量子霍     

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。     

组合希尔伯特空间和代数——量子力学的数学基础

冯·诺依曼在他的名著《量子力学的数学基础》的序言中盛赞了狄拉克量子力学体系的无比美妙,但又指出了其数学上不够严密,于是提出了可分希尔伯特空间的厄密算子理论作为量子力学的数学基础。可是其严密性还是成问题的。这可从下列考虑得到说明:微观系统的一个纯态被看作是希尔伯特空间中的一个与表象无关的矢量,而每一个表象提供了该空间的一套基矢;表象的变换相当于基矢的转动;     

借用“平行宇宙”的算力——量子计算现状与展望#br#

量子力学自建立以来，被期待为未来技术进步的基石。目前，量子计算、量子信息处理、量子通信和量子测量等基于量子力学发展起来的技术备受关注。人们力图将理论的成果转化为应用，从而实现“第二次量子革命”。其中，量子计算机因其并行计算能力被证明一旦达到一定规模，其计算能力将远超传统计算机，甚至对目前广泛使用的传统加密算法产生威胁，也必将对社会各个领域产生深远的影响。文章从科普的角度介绍了量子计算的背景及原理，并基于发展现状对未来作了展望，最后探讨了量子计算与人工智能领域结合的可能性。