走进单量子世界

正因发明和实现突破性的实验技术和方法,使人们测量和操控单个量子系统成为可能,2012年度诺贝尔物理学奖颁发给巴黎高等师范学院的阿罗什和美国国家标准技术研究所的瓦恩兰。为了理解他们工作的科学意义,本文就量子世界发生的现象以及对这些现象的描述进行阐释。     

领跑世界的中国量子信息科学

<正>有这样一群人,他们胸怀科技报国的梦想,奋战在科技创新的最前沿,取得了世界一流的成果,被称为创新中国的科技领航者。潘建伟院士就是这样的一位领航者,他率领科研团队经过十多年的努力奋斗,使我国在世界通信领域从"跟随者、模仿者"转变为"带头人、领跑者"。     

量子世界,神奇得难以捉摸

<正>爱因斯坦曾说:"理论的真理在你的心智中,不在你的眼睛里。"与人们熟知的世界截然不同,自然界微观领域其实是个常人难以理解的量子世界。在量子世界中,经典物理规律已经不再适用,取而代之的是量子物理。不知是死是活的"薛定谔猫"、不知光子通过左缝还是右缝的双缝衍射实验,就是对量子物理奇特规律的绝佳描述。     

微纳光子学走入量子模拟

<正>量子霍尔效应和拓扑绝缘体的发现,使拓扑学成为凝聚态物理的研究热点与前沿.近年来,拓扑学的概念被引入至光学研究,发展出了拓扑光子学.例如在二维光子晶体结构中用光子的边界态实现了光的单向传输,其光学二极管效应使光处理芯片的研发又向前迈进了一步.那么,在一维体系中是否有对应的拓扑学光子结构又有何种新颖特性呢?聚乙炔链中发现的SSH模型,就是一类典型的一维拓扑结构.其中由于C–C单双键交替顺序不同形成     

中国量子通信登上世界之巅

<正>从100千米、404千米、1200千米到7600千米洲际距离,短短十余年间,潘建伟团队不断取得量子通信在距离和维度上的新突破,一路保持世界领先,赢得了巨大的国际声誉。这一次,中国科学家站在了最前沿。备受关注的量子通信2018年,有着诺贝尔物理学奖风向标之称的沃尔夫物理学奖颁给了在量子通信领域作出开创性理论贡献的两位科学家本内特和布拉萨德,这代表了国际上对量子通信重要意义的肯定。在介绍沃尔夫物理学奖获得者的网页上,专门提到了量子密钥     

揭秘制作技法 洞悉工艺流程

<正>工具详列刀具材料:刻线用的刀具,刀头形如月牙,拳握木柄刻制,所以称为拳刀。木版年画的一切点、线、面都是用一把拳刀刻出来的,除拳刀外还有辅助工具弯凿、扁凿、大剔空、小剔空等。棕刷:棕帚是选用旧棕片和新棕片混合扎成的,好的棕刷要饱满、圆滑,富有弹性。使用时,先在颜料盆内蘸色,落版时用力较重,便于泼开颜色,敷满版面;接着提起棕刷轻云快速的旋转,刷满版面;然后牵纸上版,用擦子擦印。棕擦:擦子以新制为最好,棕面滑润,使用时应轻快流利。在擦子感到涩滞时,可在棕面上擦点     

强关联量子杂质体系的精确模拟

对复杂凝聚态体系中的局域量子态的精确描述,以及对量子态在外场、环境调控下的响应与演化机制的深刻理解,对量子功能材料与器件的构筑与设计有着重要的基础性意义.然而,如何精确刻画复杂材料体系中的量子相干、关联、纠缠等特性,对理论研究而言是个传统难题.本文从全新的视角,即"开放量子体系"的角度来研究复杂凝聚态体系中的量子态.简要介绍了近年来我们基于严格的量子耗散理论发展得到的级联运动方程方法,以及该方法在实验高度关注的强关联量子杂质体系的计算模拟研究方面的应用.     

当我们来到模拟世界

想象一下,当你的曾祖父母还是少男少女之时,他们获得了一件开创性的新设备——全世界首个完全沉浸式的虚拟现实娱乐系统,不是你现在随处可见的那种蠢兮兮的VR眼镜.这种设备更像电影《黑客帝国》中出现的玩意——是一种时髦的魔力头带,塞满电极,以某种方式直接连上人类大脑的感知系统,用机器生成的新知觉取代了佩戴者的视觉、听觉、触觉、...     

韦伯望远镜: 洞悉宇宙黎明

人类自能够双腿直立行走的那一刻起,就开始仰望星空,并开始思考斗转星移的奥秘.然而只有当望远镜出现后,我们才对星空有了科学的认识. 在望远镜的发展历史上,出现了一系列重要的成果,如叶凯士望远镜、胡克望远镜、海尔望远镜和凯克望远镜等望远镜的观测成果,彻底颠覆了人类对宇宙的认知.在望远镜的制作者中,涌现了如伽利略、牛顿、威廉...     

量子场世界图景的产生、发展与现状

引言 1900年人类要庆祝量子论诞生九十周年纪念,量子论是由普朗克在绝对黑体光谱的著名论文中奠基的.过去的几十年令人信服地显示了量子论蕴藏的巨大创造力.它彻底改变了我们的物理实在观念,导致形成一些原则上新的科研标准,推动了科技进步的急     

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…     

对同一世界的多次观察—量子理论的解释

1.多值世界模型虽然量子论的多值世界解释愈来愈为人们所重视,但是对于这一解释的实质性内容并未取得普遍可以接受的一致看法。这种状况并不奇怪,因为埃弗里特(1957)的原始论文实际上不是讨论解释问题,而只是把量子论的形式化体系应用于特定场合,要求读者认真地把它看成是一切物理现象和过程的描述。我们在本文中将严格地遵循这一思路,并给出一种与之相适应的解释。当然没有必要申称我们的解释     

我们能否证明世界不是模拟仿真

<正>你也许认为我们拥有明确的证据来证明我们并非处在一个模拟中,但那是不可能的。你如何知道你眼下不是在一个计算机模拟中？这个想法常常被称为“模拟假说”。模拟假说坦白地说：“我们活在一个计算机模拟中。”活在一个模拟中是什么意思？按照我对这个概念的理解,它是关于与模拟世界的交互作用。当你身处在模拟中时,你的感觉输入信息来自模拟世界,你的运动输出信息影响模拟世界。你通过这些交互作用,完全沉浸于模拟中。     

量子无线电学和量子放大器

一、量子无线电学——无线电电子学中的一个新分支量子无线电物理和量子无线电技术(简称量子无线电学)是无线电电子学的一个新的分支。过去几十年,无线电电子学的发展几乎全部建筑在电真空器件上。人们利用各种各样的电子管来产生、接收和放大电磁波。在这种器件里电磁振荡的能量是和真空管中自由电子的运动能量相联系的。直到最近十几年,由     

中国科学家利用量子模拟证实“任意子”服从分数统计

1月23日出版的《物理评论快报》上发表了中国科技大学潘建伟教授和他的同事陈增兵、陆朝阳等的研究论文,在国际上首次通过操纵多光子纠缠态和量子模     

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...     

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。