D.玻姆的隐序观念简介

D.玻姆长期从事现代物理学理论基础的研究工作。他是西方一位富有哲学思想的反主流派理论物理学家。五十年代初,他提出量子力学隐变量因果解释,曾轰动东、西方理论物理学界与哲学界。六十年代中,J.s.贝尔利用玻姆所表述的E.P.R.悖论,提出了著名的贝尔不等式,从而证明了定域的隐变量理论是同正统的量子力学不协调的。玻姆高度重视这一理论结果,并且注意到后来关于量子现象非定域性的实验结果,逐步把研究方向转到     

量子测量的玻姆解释语境

本文立足于玻姆对量子测量过程的本体论阐述与量子势和主动信息概念,分析了玻姆理解量子客体的本体论语境和量子测量过程的整体性语境,揭示了玻姆的整体性概念与玻尔的整体性概念之间的区别与联系,剖析了在量子测量的玻姆解释语境中,微观粒子与经典粒子之间存在的异同关系。     

量子时空与量子引力的研究

简要介绍了量子时空、圈量子引力,及它们与超弦中M-理论的接触、汇合上的国内外最新研究成果与动向.特别是公布了圈量子引力的时空量子化研究上,在空间体积与曲面面积的离散本征值谱,以及黑洞的熵的计算上取得的突破性创新成果.同时,对量子信息中的信息最小量子单位qubit的来源以及纠缠态的非定域性,用量子时空中激发出的曲面面积量子"1/2"给出的空间叠加态的自旋(零时)关联做出了新解释.     

实验成功实现8光子纠缠态

多粒子纠缠态的实现是量子网络和量子计算研究的一个关键。迄今为止,科学家已经能够操控14个被捕获的离子。然而在量子信息科学领域,光子相对于其它系统具有不可比拟的优势。特别是,光子更容易传输量子比特,     

关联电子系统调控研究进展

关联量子体系中,电荷、自旋与轨道的耦合在电子-电子相互作用驱动下产生了丰富的量子态,这些量子态在能量尺度上相近,对外界参数非常敏感,其合作或竞争导致了电荷自旋分离、赝能隙、条纹相、向列相等大量朗道费米液体理论不能解释的物理现象。本研究针对这些现象,从关联电子新材料探索、新现象和新规律的发现以及关联电子体系的实验和计算方法的发展几个方面进行研究,取得了系列重要进展。新材料方面,发现了新型铜氧化物超导体、新的Cr/Mn基超导体以及新型的量子自旋液体材料;新现象方面,发现了NbTi超导体在超高压下异常稳定的超导电性、铁基超导体的多自由度竞争以及铜氧化物的掺杂Mott绝缘体;新技术和新方法方面,建设了以能量可调的近红外至中红外泵浦太赫兹探测系统为代表的几种针对关联电子研究的实验系统,并发展了基于张量网络态的新算法针对典型强关联系统进行计算。这些进展对促进我国凝聚态物理学科的发展将产生重要推动。     

关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展

关联电子材料具有丰富的自旋序,包括铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁序等,这些自旋序与电子轨道态、电荷空间分布等其他量子态存在强烈耦合,因而可以通过外场来实现不同自旋序的时域和空域调控。相对于存在化学界面的传统异质结构,在关联电子材料中利用外场限域调控,可以实现无化学界面的不同自旋序结构的空间可控排列,从而构筑基于同一材料的新型自旋电子器件。本项目围绕关联电子体系多量子态的调控规律展开,通过自旋电子学与量子物理、表面物理以及电介质物理的交叉,探索具有多场(磁场、电场、光场、应变场)可控性的新型关联自旋电子材料,发展新型的多场调控技术,揭示自旋序与量子态耦合机理,设计新型自旋电子器件,进而实现在同一关联电子材料中集成非挥发性自旋存储与逻辑运算功能。     

量子材料中的有序现象及其调控的研究进展

关联体系中多种量子有序态的竞争催生了极其丰富的物理性质和相图,对它们的研究将加深人们对量子材料中基本现象和规律的认识。而对量子序调控机制的研究,将有可能产生新的关键技术和新原理原型器件。本综述介绍了国家重点研发计划项目"关联体系多种量子有序态的竞争与调控"执行两年来,在量子材料的自旋量子纠缠序、向列序、电荷序、轨道序、超导序和拓扑序等多种量子有序态的机理与调控研究中取得的主要进展。着重介绍发现了多种基于有机-无机杂化结构的超导体系和一系列含稀土元素的新型铁基超导体,在自旋液体中发现分数化的激发,对FeSe_(1-x)S_x中向列序与超导序相互作用和Li_(0.8)Fe_(0.2)OHFeSe表面电子结构和超导电性的研究,对重费米子体系中电子的局域行为和巡游行为的相互作用的研究,以及实现了固体离子门电压的调控技术并得到了多种体系的相图等重要发现。这些研究成果加深了我们对量子序的认识,建立了研究和控制量子序的手段,也为未来量子序的应用打下了基础。     

论爱因斯坦《关于光的产生和转化的一个试探性观点》一文的得失

本文评论了爱因斯坦1905年提出光量子概念的论文,强调应当区别光的产生和转化以及光的自由传播这两种过程.以光电效应和康普顿散射为代表的一切有关实验证明了的都是光在与物质相互作用时以光子的形式出现,并没有证明光在传播中以光子流的形式存在.根据电磁场的量子理论,光在传播中一般不处在光子数的本征态,不适宜运用光子的语言来描述.     

利用纳米碳粉掺杂有效提高MgB2超导材料的的临界电流密度

自旋电子学的目标在于用电子的自旋代替传统的电荷作为信息的载体。自旋流在自旋电子学中是描述自旋输运的至关重要的概念。如何正确定义自旋流是一个有基本意义的理论问题。早期的理论研究一般将自旋流简单地定义为自旋算符与电子速度的乘积，类比于电流是电子电荷与电子速度的乘积。然而，这种定义忽略了自旋与电荷的根本不同：在一般系统中，自旋并不守恒。这个问题在最近的关于自旋霍耳效应的研究中变得特别突出：自旋霍耳效应所赖于产生的自旋-轨道耦合让电子自旋有内禀的量子演化，而传统定义的自旋流并不能与实验观测的自旋积聚直接关联。     

量子自旋阻挫体系与量子自旋液体

量子自旋液体是量子磁性系统中的新型物质形态,一般认为这种新物态源于阻挫相互作用。由于强烈的量子涨落导致基态呈磁无序状态,其低能激发不是通常的自旋波,而是分数化的自旋子和演生的规范涨落。经过几十年的积累,量子自旋液体在分类理论、数值计算和材料合成、物性测量等方面取得了丰富的成果。在国内,实验方面在三角晶格上的自旋轨道耦合材料YbMgGaO_4、笼目晶格上的材料ZnCu_3(OH)_6FBr和ZnCu_3(OH)_6FCl、六角晶格上的Kitaev材料α-RuCl_3等阻挫系统的研究中取得突破性进展,部分达到国际领先水平;理论方面,在计算笼目格子海森堡模型的基态、刻画具有自旋轨道耦合的阻挫模型的相图、构造非对易自旋液体模型、建立自旋液体低能有效理论等方面也取得重要进展。由于强关联系统的复杂性,自旋液体领域仍然有很多重大问题尚未完全解决。另一方面,鉴于这一领域的重要性,我们需要集聚力量、协同合作,在材料、实验和理论上取得新的突破,推进相关领域的持续性发展。     

量子纠缠及其哲学意义

20世纪90年代以来,兴起了量子信息论,量子纠缠从理论走向实践.量子纠缠是量子信息与量子隐形传态的关键.量子纠缠是一个特殊的超空间、非定域的量子关联.它涉及非定域性、内部时空、个体性、纠缠资源、相互作用、对称性、同一性等一系列重大的哲学问题,拓展出新的哲学意义.     

重费米子体系中演生量子态及其调控的研究进展

作为典型的强关联电子体系,重费米子材料表现出丰富的量子基态,如反铁磁序、铁磁序、非常规超导、非费米液体、自旋液体、轨道序和拓扑态等。相比其他强关联电子体系,重费米子体系的特征能量尺度低,可以通过压力、磁场或掺杂等参量对不同量子态进行连续调控,因而是研究量子相变、超导及其相互作用的理想体系。本文重点介绍国家重点研发计划项目"重费米子体系中的演生量子态及其调控"执行两年来,在重费米子电子相图、量子相变、超导、强关联拓扑态、微观电子态等前沿科学问题上的研究进展。着重介绍了重费米子超导体CeCu_2Si_2的超导序参量,在重费米子材料YbPtBi中发现的外尔费米子激发,低载流子浓度近藤晶体中的关联拓扑电子态,以及CeTIn_5体系中的局域-巡游转变和重费米子态的微观机理研究等。这些研究成果加深了我们对重费米子体系中丰富的演生量子态及其调控的理解,为项目后期研究的凝练和深化奠定了坚实的基础。     

基于Dzyaloshinsky-Moriya相互作用和人工的磁斯格明子研究

磁性斯格明子是一种实空间拓扑准粒子,它展现出丰富、新奇的物理性质,为自旋电子学的研究提供了新的方向。另一方面,由于其具有尺寸小、稳定性高、易操控等特性,在未来的存储器件中也有潜在应用价值。本文简单介绍了在国家重点研发计划量子调控与量子信息重点专项(2017YFA0303200)资助下,对基于Dzyaloshinsky-Moriya相互作用和人工的两种磁性斯格明子进行的系统研究。     

量子隐形传态过程的因果关系分析

事件概念较粒子概念更为基本.利用基于事件概念的Bunge状态空间模型,对量子隐形传态过程中的相互作用及因果关系进行了论证和分析.量子信息传递中有相互作用的发生,展现了违背"定域性作用"假设的非定域性,体现了一种新型的非定域性因果关系的存在.用不确定性原理阐明了量子信息传递中有"能量波动",并将之看做是对经典因果性中"能量传递"概念的拓展.     

人工微结构中的量子、类量子效应及功能集成光子芯片研究进展

本文基于国家重点研发计划"量子调控与量子信息"重点专项"人工微结构中的量子、类量子效应及功能集成光子芯片"项目的研究成果,介绍了项目在光子态的产生及其多维度调控、人工微结构中新奇量子和类量子效应研究、全固态光量子信息处理单元器件以及功能集成的有源光量子芯片等方面取得的最新研究进展,并展示了其相关的应用前景。     

研究简讯

利用多量子相干实现无消相干子空间量子消相干效应是量子信息处理中的重要问题,也是实现量子计算的主要障碍之一,而无消相干子空间(DFS)是一种克服或减小消相干效应的有效方法。中科院武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室魏达秀等在973计划项目“量子通信与量子信息技术”的支持下,提出了用二维核磁共振(NMR)技术和多量子相干实现无消相干子空间的新理论,创造性使用甲基的对称性产生无消相干的Li ouville空间中的自旋态,给出了一种区分磁等价的核自旋和建立无消相干子空间(DFS)的新方法,并在实验上验证了该DFS的避错能…     

生物能量在生命体中传递的新理论及应用

从Davydov理论的短处和蛋白质分子的结构与构象变化及功能的特点出发,提出了一个新的生物能量传递的理论.在这个理论中,我们用包含有两个量子的准相干态代替了Davydov的单粒子激发态,并且把由偶极-偶极相互作用所引起的相邻氨基酸残基的相对位移加进了原来的D氏哈氏量中,从而使由蛋白质中的相互作用所形成的集体激发具有高度对应性和对称性,并能表现出体系中集体激发的相干性和强相关性,能反映出蛋白质分子具体特征.由这一理论得出的传递ATP水解作用释放的生物能量的孤子的寿命达到10-10s.在这段时间内和生理温度情况下,孤子能传递通过500到1 000个氨基酸残基,并且它能对抗热扰动、量子涨落、结构无序和杂质干扰等影响而保持稳定,从而使它具有传递生物能量的功能,能在生物学过程中扮演重要角色.我们运用这个理论解释或解决了肌肉收缩、电子传递、红外光的非热效应机理及生物光子发射等重要生物学问题.     

高电荷态离子非平衡动力学时空演化研究

高电荷态离子及其在等离子体演化中涉及的能量交换和粒子交换过程,在核爆、可控核聚变、超新星爆炸和恒星吸积盘等极端环境中扮演着重要的角色。近年来,重离子加速器、冷却储存环和储存环精密谱学技术的新发展,推动了高电荷态离子物理的实验和理论研究,为研究极端条件下高电荷态离子结构和动力学,获得高精度原子物理参数、探索高电荷态离子在等离子体环境下的非早衡演化理论模型提供了前所未有的条件。依托兰州重离子加速器装置,通过研究高电荷态离子精密谱和碰撞反应过程,在原子层面理解高电荷态离子结构和动力学中的量子多体问题,阐明等离子体中的原子物理基元过程;基于获得的高精度原子谱和动力学参数,研究高电荷态离子与不同状态等离子体的相互作用,探索其非平衡演化的微观机制;为聚变能源等国家重大需求提供关键原子物理参数,深化对非平衡等离子体演化的物理认识。     

比宇宙寿命更长的光子

光子又称光量子,是光和其他电磁辐射的量子单位。一般认为光子是没有质量的,然而在一些理论中允许光子拥有非常小的静止质量,但这样做就会产生一个后果,那就是光子会最终衰变成一种质量更轻的粒子。如果这种衰变是确实可能的,那么光子就有了寿命。这一寿命值有多长?德国一位物理学家近日试图回答这一问题。经过计算,他认为光子的寿命的下限,在其自身的参考系中大约是3年。换算到我们的参考系,那么就是10的18次方年(1后面18个0,即100亿亿年)。有关此项研究的论文已经发表于近期出版的《物理评     

先子呈现空间假说：组合先子拓扑模型的扩展及实验建议

本文基于Bilson-Thompson提出的组合先子拓扑模型(compositepreonstopologicalmodel,TM),提出了先子呈现空间假说(preonsemergingspacehypothesis,PESH),即携带同样电荷(0电荷或±e/3电荷)的3条先子(pre-ons)从粒子中向外延伸,构建出与其他粒子共享的各向同性三维空间。由PESH得到的4项规则经检验与标准模型的所有三代粒子相符合。应用PESH可以从几何/拓扑角度解释量子霍耳效应中的分数电荷准粒子、夸克禁闭及渐近自由、三维空间、粒子质量、宇称守恒及破缺、将引力子纳入TM、量子统计及自旋等物理现象。而且,基于PESH可以预言在特殊环境下存在带分数电荷粒子。本文并提出了两项实验以验证这些预言。