量子信息技术

量子特性在信息领域有着独特的功能,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子信息科学正是由量子力学与信息科学相结合的一门学科。近年来量子信息在理论、实验和应用领域都取得重要突破。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景;量子计算机具有目前的计算机从原理上所不可能具有的无与伦比的威力,但目前尚未真正意义上的量子处理器的技术实现,基于量子光学和固态体系的量子处理器的研究大有可为。     

量子计算原理及研究进展

 量子计算机是量子力学与计算问题相结合的产物,是近几年的研究热点,引起了广泛的社会关注。本文回顾量子计算机的发展,介绍了量子算法和量子计算模型,并以离子阱和超导线路为例阐述了量子计算机的物理实现,然后介绍了为了克服消相干而发展出的量子编码,以玻色取样为例讨论了量子霸权。展望未来,近期内可以展示量子霸权,进而实现解决特定问题的量子模拟器,但是普适的量子计算机的研制仍然需要很长的时间。     

量子纠缠态与量子隐形传态

量子纠缠态是量子力学的精髓.回顾了基于双光子纠缠的量子隐形传态的基本原理、实验主要进展,指出了量子隐形传态的重要特点及其实现的关键技术,分析讨论了对光子偏振态进行幺正变换的试验方案.     

应用核磁共振实验实现量子计算的注记

从量子力学的基本原理出发,阐述了利用核磁共振进行量子计算的实验方法,澄清了有关文献中若干容易混淆而又十分重要的概念,并进一步报道CNOT门操作的实验方法和结果.实验结果与理论的预言一致.     

贝尔不等式及其实验验证

阐述了关于量子力学完备性问题的争论和EPR论证、尤其重点讨论了贝乐不等式的建立及其与量子力学基本解释的关系，也较详尽地介绍了20世纪70年代以来贝尔不等式的实验验证情况（特别是奥地利因斯布鲁克小组的实验情况）。结果表明，贝尔不等式明显不成立，这一事实既体现了对量子力学完备性的支持，同时也反映出更深刻的科学含义，这些无论对量子力学的进一步发展，还是对未来的量子通信，都是具有重大意义的。     

Bell型空间非定域性研究现状与展望

尽管和经典理论一样,从非相对论量子力学到相对论量子场论的量子理论采用了定域描述的方法,但本质上,量子理论却是在定域描述外衣下的空间非定域理论.从著名的EPR佯谬发难,Bell不等式的提出,GHZ定理,Hardy定理到Cabello定理,长期以来围绕Bell-GHZ-Hardy-Cabello这条空间非定域性研究路线,涌现出大量的理论和实验工作,文献汗牛充栋.迄今实验结果总是支持量子理论,但远远没能揭示出量子理论空间非定域性的本质,也未能否定隐变量的存在.这种状况使这一热点问题仍然吸引着很多人的关注和思考.我们对这条研究路线作了全面而简要地总结,系统而明确地叙述了有关的思想、概念和定理,最后给出了对它的详细评论.     

量子安全直接通信?

"墨子"号量子科学实验卫星的发射,进一步吸引了人们对量子通信的关注.自1984年IBM的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard提出第一个量子密钥随机分配协议以来,量子通信能否进行机密信息的安全直接传输一直是困扰量子通信界的一个难题.2000年,清华大学龙桂鲁等萌芽了量子安全直接通信的初步思想,随后的几年,我们建立了量子安全直接通信的完整理论,创建了4个判据,构造了2个最早期完整的量子安全直接通信代表性方案,为量子安全直接通信方案设计及其应用提供了物理原理依据,吸引了众多学者的关注与投入,促进了这一领域的发展.本文首先以第一个量子秘钥随机分配协议为例介绍量子通信如何为经典保密通信服务;随后,以最早期完整的2个量子安全直接通信方案为基础,阐述了为什么可以进行量子安全直接通信,并介绍量子安全直接通信的物理原理.     

工科物理专业量子力学教学特点分析

运用教育教学理论讨论了在工科院校物理系如何进行量子力学课程教学的问题,认为讲清楚物理概念、物理规律,用量子力学发展史中的科学家创新思想和方法感染和教育学生,用量子力学自身的理论魅力来感染学生,激发学生的学习热情,调动学生学习积极性是搞好教学的基础。     

量子力学与量子计算机

从量子力学原理出发,说明量子力学的结果是现有计算机技术的天然障碍——计算机芯片的集成度最大到原子、分子量级(10-10m);论述了量子计算机强大运算能力的原因——量子纠缠态之间的关联效应.介绍了量子计算机的几种可能方案.指出量子计算机的研究需要当今最前导的微观物理技术与计算机技术结合起来.     

量子统计力学演化算法

将进化理论和量子统计力学理论相结合, 提出一种新的量子统计力学演化算法. 将整个遗传系统作为一个量子统计系统, 并借鉴量子信息论中量子比特的叠加性, 采用量子编码表征染色体, 使系统中的量子能够表示多种线性叠加状态. 算法类比量子统计力学中的相关概念, 定义了量子系统的能量和熵, 并利用量子系统中能量和熵竞争的模式系统地协调进化理论中选择压力和种群多样性间的冲突, 使算法在提高选择压力和维持种群多样性之间保持了适当的平衡, 可以快速的收敛到全局最优解. 实验结果表明, 该算法有较高的执行效率和求解能力.     

量子力学中的两种定性分析方法

本文在量子力学范围内说明了定性分析的重要性和必要性,并具体讨论了简单的物理估计法、量纲分析法的原理、步骤及其在量子力学中的应用。     

量子力学虚拟实验教学

在量子力学教学中引入虚拟实验课,可激发学生学习的积极性,提高学生的动手能力和思维能力,活跃教学过程。在对大理学院物理本科专业的量子力学教学中,基于Matlab和Mathematica两个平台开发了4个虚拟实验。近两年的教学实践证明,量子力学虚拟实验教学开阔了学生的视野,提高了学生学习的积极性和主动性,对量子力学的教学起到了很好的促进作用。     

二维siani台球中的量子与经典对应

研究了二维sinai台球的经典与量子的对应，运用闭合轨道理论及定态展开方法计算了傅立叶变换的量子谱．把傅立叶变换后的量子谱中峰的位置与其所对应的经典轨道长度作对照，我们发现两者之间存在着对应关系．为我们理解量子混沌性提出了新的线索．     

Mathematica 8.0.1中文版在量子力学教学中的应用

首先介绍了Mathematica系统简单操作与功能,然后重点介绍了Mathematica 8.0.1中文版在量子力学教学中的应用,包括如何用久期方程求解本征值和本征波函数,如何根据薛定谔方程求解波函数态矢量的演化。通过举例可以清晰的看到利用Mathematica 8可以很容易的求解上述的量子力学问题。     

低维半导体GaAs圆形和矩型量子线的能带结构

利用量子力学方法对低维半导体GaAs无限深势阱圆型量子线和有限深势阱矩型量子线的能带结构进行了详细的分析研究,分别得出系统各自的能量表式和波函数表式,并对其束缚态能量存在的必然性和物理意义进行了进一步的分析探讨。     

量子纠缠与超光速量子通信

量子通信是经典通信和量子力学相结合的一门新兴交叉学科.在介绍量子纠缠特性的基础上,对量子隐形传态进行了探讨,提出了超光速量子通信的途径.     

一类双曲型Dirac算符及幺正变换

将双曲复空间与Minkowski空间相对应, 在双曲型半线性空间引入Dirac算符, 得到一类普适于相对论及量子力学的形式化理论体系.      

受非线性作用的微观粒子的运动特性及其非线性量子力学理论(Ⅰ)

与线性场的情况相比，微观粒子在非线性作用下的运动特性和本性发生很大变化，这说明在线性作用和非线性场中微观粒子的性质是明显不同的．这启示我们必须建立微观粒子在非线性体系或非线性场中运动规律的新理论．为此研究了与线性量子力学描写的微观量子效应迥然不同的宏观量子效应与非线性作用下的孤立子运动的紧密关系．结合现代孤立子理论和超导与超流理论，首先提出了非线性量子力学的基本原理及在此基础上建立了系统、完整的非线性量子力学理论体系，以及由此理论得出的一些新结论．最后还论证这个理论的正确性和自洽性，理论的运用范围及它的重大意义．     

浅论物理学中的几个线性与非线性问题

论述了经典力学、量子力学和混沌理论中的线性与非线性问题及其两者的关系．     

量子信息物理基础研究进展

量子力学与信息论的结合产生了量子信息科学,近来量子信息领域的发展又反过来促进了量子物理的发展.本文综述了近几年量子信息物理基础研的一些进展,包括：量子关联的概念与应用,缠辅助的熵的不确定关系和开放量子系统环境的控制及Non-Markovian性的定量研进展.