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光的量子性论文

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光的量子性论文

因为黑体只吸收不反射,如果按照光是一种连续的波来解释,解释不通。因为波都是能反射的。所以普朗克只能把能量理解为间断传播的。就像水柱喷在平滑的玻璃上,都会基本遵循一定方向反弹。但如果是水滴,就只能jian开,没有固定的方向,也不会明显反弹。爱因斯坦把这个理论引申扩展,认为是光也是一份一份的能量子,每一份能量=hv,h是普朗克常量,v是光子频率。光电效应,就是光量子间断传播,激发出一个个金属电子,而不是反射出连续的波。但光也是一种波。是所谓的“波粒二象性”。这只能用《相对论》来解释。因为《相对论》认为光速是极限,所以超过光速的部分会收缩掉,这就是所谓的“时空收缩。”没有收缩的时候,时空和物质是一根根连续的绳子,多次收缩后,就是一个个间断的点。

光分为人造光和自然光。我们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象,是因为眼睛接收物体发射、反射或散射的光。光与人类生活和社会实践有着密切的关系。严格地说,光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由实验证明光就是电磁辐射,这部分电磁波的波长范围约在红光的77微米到紫光的39微米之间。波长在77微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在39微米以下到04微米左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉,但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域,甚至X射线均被认为是光,而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。光具有波粒二象性,即既可把光看作是一种频率很高的电磁波(1012~1015赫兹),也可把光看成是一个粒子,即光量子,简称光子。光是地球生命的来源之一。光是人类生活的依据。光是人类认识外部世界的工具。光是信息的理想载体或传播媒质。据统计,人类感官收到外部世界的总信息中,至少90%以上通过眼睛……光就其本质而言是一种电磁波,覆盖着电磁频谱一个相当宽(从X射线到远红外)的范围,只是波长比普通无线电波更短。人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。当一束光投射到物体上时,会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。光波,包括红外线,它们的波长比微波更短,频率更高,因此,从电通信中的微波通信向光通信方向发展,是一种自然的也是一种必然的趋势。普通光:一般情况下,光由许多光子组成,在荧光(普通的太阳光、灯光、烛光等)中,光子与光子之间,毫无关联,即波长不一样、相位不一样,偏振方向不一样、传播方向不一样,就象是一支无组织、无纪律的光子部队,各光子都是散兵游勇,不能做到行动一致。激光——光学的新天地激光光束中,所有光子都是相互关联的,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。

爱因斯坦是20世纪最伟大的物理学家,他所取得的伟大成就与其超人的智慧和创造性思维是分不开的。如果说在狭义相对论和广义相对论的创立中爱因斯坦作出了重大贡献,那么,在量子力学的建立和发展过程中,爱因斯坦也是功不可没的。   实际上,就量子论的创立来说,当德国物理学家普朗克在量子论的道路上犹疑、徘徊的时候,爱因斯坦就敏锐地看到了“量子假说”的生命力之所在。正是他注意到光的经典理论的缺陷,在普朗克量子论的启发下,于1905年提出了与经典理论根本对立的光量子假说,成功地解释了“光电效应”。后来的史实表明:1921年爱因斯坦之所以能赢得诺贝尔奖,不是因为他的相对论,而是因为他圆满地解释了光电效应。   大家知道,19世纪末,黑体辐射问题是困扰物理学家们的重大难题之一。所谓黑体,是指这样一种物体,在任何温度下,它将入射的任何波长的电磁波全部吸收,没有一点反射,而在相同温度下,它所发射出的热辐射比任何其他物体都强。在自然界中,不存在这种理想的黑体,但在某些条件下我们可以找到近似于黑体的物体。可是,科学家在研究黑体辐射问题时却遇到了著名的“紫外发射”悖论。   当时,科学家通过对黑体辐射的研究总结出了若干经验定律。1896年德国物理学家维恩根据热力学理论,把光看作一种类似于分子的东西,提出了一个经验公式。虽然这个公式在短波领域同试验数据相符,但是在长波领域与试验数据不符。后来,英国物理学家瑞利与金斯根据经典电动力学和经典统计物理学,把光看作是振动着的波的汇集,提出了另一个公式。但这个公式适用于长波领域,并不适用于短波领域。特别值得指出的是,使用这个公式却推导出一个荒谬的结论:在短波紫外光区,理论值随波长的减少而很快增长,以致趋向于无穷大,即在紫色一端发散;这显然与实际不符。因为在一个有限的空腔内,根本不可能存在无限大的能量。面对理论结论与试验结果之间出现的这个巨大矛盾,当时的物理学家无法作出合理的解释,所以,后来人们就把这个科学难题称为“紫外灾难”。   实际上,这个矛盾在经典物理学框架内是无法得到解决的。那么,这个悖论究竟怎样才能解决呢?在许多物理学家的种种尝试都以失败告终的情况下,1900年德国物理学家普朗克以《正常光谱中能量分布的理论》为题,提出了一个大胆的能量子假说。这是一个与经典物理学基本原理完全对立的假说。根据这一假说,在光波的发射和吸收过程中,发射体和吸收体的能量变化是不连续的,能量值只能取某个最小能量元的整数倍。由这个假说推算出来的黑体辐射规律与观测事实符合得很好,但能量量子化的观点违背日常生活经验,当时没有被人接受,而普朗克本人也踌躇不前。   其实,从这个假说出发,如果再向前一步,就可以得出电磁场能量具有不连续性的结论,甚至可以得出电磁场包括光在内还有粒子性的结论,但他没有迈出这关键的一步。在普朗克的分析中,他只是将能量量子化作为一种方便的计算手段,并没有赋予其真实的物理意义,更没有意识到能量量子化与经典力学及经典电动力学的根本背离。   就在普朗克犹豫徘徊,大多数物理学家对他的能量子假说不以为然的时候,爱因斯坦却最早明确地认识到量子概念的重要性。在光的波动说对光电效应不能作出令人满意的解释的时候,1905年爱因斯坦在德国权威杂志《物理学年鉴》上发表了一篇题为《论光的产生和转化的一个启发性观点》的论文,提出了著名的光量子假说。   爱因斯坦认为,解决困难的关键在于处理连续性与间断性的关系。在这个问题上,牛顿力学、气体力学与麦克斯韦的电磁学理论之间存在着深刻的分歧。他还认为解决矛盾,必须采用新的假设。他说,“在我看来,如果假定光的能量不连续地分布于空间的话,那么,我们就可以更好地理解黑体辐射、光致发光、紫外线产生阴极射线以及其他涉及光的发射与转换现象的各种观测结果。”   其实,这篇文章的一个重要贡献,就是运用光量子假说成功地解释了“光电效应”现象,以及一系列与光的产生和转化有关的问题,从而大大地推广了普朗克量子概念的应用范围。因此,科学史家库恩将爱因斯坦,而不是将普朗克称为量子理论的真正发现者。实际上,正是由于爱因斯坦一系列奠基性工作,量子理论才逐步为人们接受。   第一,这个悖论的发现和解决具有重大的理论意义和重要的方法论价值。它表明科学的难题往往以悖论的形式表现出来;悖论一旦得到解决,科学理论随之将会获得突破性发展。   第二,这个悖论所导致的物理学革命大大地变革了人们的世界观和思维方式。在这场革命中,普朗克是被“逼出来的革命家”。其实,他的犹豫徘徊表明:解决悖论问题,除了有深厚的理论基础之外,还必须具备巨大的理论勇气,不受理论的束缚,否则,很难大胆地作出根本性的观念变革。   第三,这个悖论给物理学带来失望,也带来了希望。说它带来失望,是指它不仅揭示了能量均分定理等经典理论的缺陷,而且表明了经典物理学在黑体辐射问题上的失败。由于上述荒谬的结论是根据经典物理学公式推导出来的。所以这个失败不是局部的,而是整个经典物理学所面临的“灾难”。说它带来希望,是指它孕育着一场深刻的物理学革命。这个悖论迫使科学家们放弃经典物理学的传统观念,转向接受量子理论的新观念。

光的粒子性论文

纯路过,鄙视复制粘贴党。牛顿根据光的反射定律推断出光是一种粒子,红色光是因为组成红光的粒子是红色的,就好比一堆红色的乒乓球一样。但是他提不出什么有力的证据,他最有力的证据就是他是英国皇家科学院院长。他的这个光是粒子的假说与后来的光的粒子性学说除了在光是一种粒子这方面神同步之外,也没啥别的共同之处了。光的粒子性是建立在光是一种电磁波这个认识基础上的,也是量子理论的成就之一,光的粒子性是由普朗克和爱因斯坦等人陆续提出并被后来的科学家们证实了的。现在所谓光的粒子性乃是光的波粒二象性的一个体现,它与波动性不分彼此,视角不同,表现方式不同而已。嗯,结论就是:牛顿的粒子说不是我们所说的光的粒子性,牛顿对光的粒子说提供了许多证据,但是很可惜最后没能证明他的假说。他提出的那些证据也没法证明光的粒子性(就是量子力学中所说的粒子性)。所以,答案是牛顿没有做出可以证明光的粒子性(量子)的实验

1672年,牛顿(1643~1727)向英国皇家学会递交了一篇《关于光和色的新理论》的论文,提出了光的微粒说——光由许多机械微粒组成。虽然他的同胞胡克(1635~1703)认为微粒说不具有惟一性和必然性,荷兰科学家惠更斯(1629~1695)等主张光的波动说——光是一种在媒质中传播的机械波,但在当时微粒说更符合人们的直觉,加上牛顿的威望等因素,微粒说占了上风。1801年,英国物理学家托马斯•扬(1773~1829)在皇家学会宣读了《关于薄片颜色》的论文,提出了干涉、波长等概念,用著名的双缝干涉实验支持了波动说,使沉寂了近百年的波动说又复活起来。同时,法国科学家菲涅耳(1788~1827)给光的偏振现象建立了经过实验检验的数学模型,英国科学家麦克斯韦(1831~1879)提出了光的电磁场理论,赫兹用实验证实了电磁波的速率等于光速,光作为一种电磁波得到了举世公认。这样,在19世纪下半叶,光的波动说就占了统治地位。为了解释黑体辐射,德国科学家普朗克(1858~1947)在1900年提出了一个大胆的能量子假说——黑体辐射的能量变化不是连续的。然而,他只是将能量量子化作为一种方便的计算手段,并没有赋予它真实的物理意义;更没有意识到把能量量子化,根本背离了经典力学和经典电动力学。就在普朗克犹豫徘徊,大多数物理学家对他的能量子假说不以为然的时候,爱因斯坦的论文《关于光的产生和转化的一个试探性观点》发表了。论文不但提出了著名的光量子假说,并运用它成功地解释了光电效应现象,以及一系列与光的产生和转化有关的问题;而且明确地认识到量子概念的重要性,又强调了光的粒子性。这就解决了微粒说和波动说的矛盾。光量子的出现,必然要求人们把微粒说和波动说这两种对立的学说一起融入到光的波粒二象性理论之中。但是,波粒二象性理论却使经典物理学面临着“光的波粒二象性悖论”的挑战。因为在经典物理学中,波和粒子是对立的、互不相容的——一种物质不可能既是粒子又是波。光有时是波,有时又必须是粒子——在经典物理学中这种矛盾无法调和。显然,在经典物理学中这个悖论无法解决。对此,爱因斯坦曾经这样说:“我们面对的重大问题无法在我们制造出这些问题的思考层次上解决。”当人们不容纳光量子的时候,爱因斯坦已经远远超越当时的认识水平——把光看成既是粒子又是波。这种新观点认为波动和粒子图像在辐射理论中可以彼此相容——实际上解决了上述悖论。光电效应和1923年美国物理学家康普顿(1892~1962)、中国物理学家吴有训(1897~1977)发现的“康普顿效应”,无可辩驳地证明光具有波粒二象性。

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量子光学论文

量子态可以瞬间转移,简单举个例子,处于纠缠态的一对粒子,无论这2个粒子相距多么远 哪怕分布于宇宙的2头,只要改变其中一个粒子状态,另一个状态同时改变这种量子态的传递不需要时间,是瞬间转移的(这个在实验室已经做出来了,用激光装置复制一个原子A状态到另一个地方原子B,然后关掉激光,原子B会(继承)受到原子A以后的的一切影响的动作行为)(“科学家如今认为,量子纠缠其实也是需要信道的,潘建伟教授的项目组2013年也测出,量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级。”量子纠缠需要信道是量子隐形传态的基本操作之一,跟“量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级”根本是两回事)

光和原子的相互作用是量子光学实验一个重要的方向光和原子相互作用,在共振(略)磁感应透明现象电磁感应透明是当前原子系统里的相干光学实验的理论基础,基于相干介质里的电磁感应透明的物理过程有非常丰富的实验现象和重要的应用 原子系综在量子信息领域里有很多潜在的用途,例如:利用电磁感应透明实现光脉冲延迟的控制;利用原子系综产生具有非经典关联的窄带光子对光脉冲延迟的有效控制可以保证(略)量子信息里最重要的一个(略)远距离量子通信由于光场随传播距离是指数衰减,所以实现远距离量子通信中量子中继的使用是必须的,Duan et 提出使用原子系综做为量子中继而要使用原子系综做为量子中继就要求连接中继的光子对必须是窄带光子对,能跟原子系综有效耦合传统的光子对产生都是基于非线性晶体中的参量下(略)法产生的光子对有很宽的线宽,不能有效跟原子系综耦合用原子系综产生的光子对是窄带光子对,可以跟原子系综有效耦合,所以原子系综产生的窄带光子对在量子通信中可能会起到很重要(略) 这篇论文的主题是利用远失谐拉曼峰进行光速控制和利用热原子系综产生具有非经典关联的窄带光子对爱因斯坦的质能方程式表面当让一粒子加速到趋近于光速时,所需的能量也越来越大,如果想使某一粒子达到光速,那么必须对这个粒子注入无穷大的能量,而且根据相对论中的另一个方程式(名字我忘了)△m=m*根号[1-(v/c)^2]当速度增大时质量会变小此时△L会延着运动方向收缩,由于实际生活中速度远小于光速,所以这一现象不明显,到速度无限的趋近于光速时质量会变为0(长度好像也会变为0,具体的记不清楚了)根据以上方程可以看出,光速飞行是不可能的(既然不可能实现,时间会变慢也就无意义了,不过有兴趣的话公式可以告诉你 △t=t/根号下[1-(v/c)^2],速度为光速时,原本的单位时间就会变得无穷大,也就是时间停止)。

现在的科技力量未能达到将来有可能凭借以下手段实现:1、电离磁效应2、量子牵连技术以下是最近国内媒体对量子牵连技术研究进展的报道:所谓“瞬间转移”(teleportation)技术,就是将人或物件瞬间从一个地方消失,再在另一个地方将之重新现形。这就意味着,旅行过程中的时间和空间将会消失,我们可以从一个地点瞬间到达另一地点,不需要走一段物理路线。 澳大利亚一个由华裔科学家领导的研究小组声称,他们和 I BM专家合作,研究出像经典科幻片《星空奇遇记》中所描述的“瞬间转移”技术,成功地将一道激光光线分解,不经任何物质做媒介,瞬间在另一个实验室中完整的收集回来,使科幻小说中的情节变成了现实,为未来“瞬间移物”开了个好头。 光束先毁灭后还原 自5000年前发明车轮后,人类就一直在寻找更快地从一个点抵达另一点的旅行方法。战车、自行车、汽车、飞机、火箭的接连出现,使人类到达某一特定地点的时间大大缩短。但这些方法存在着一个共同的缺点,那就是需要走一段物理路线,距离不一样,花费的时间也不一样。 那么,有没有一种方法,不用乘坐任何交通工具就能使你从家里来到超级市场,或者从你家后院不用乘坐宇宙飞船就直接到达国际空间站吗?一些科学家一直在致力于这方面的研究,并且取得了可喜的成果。 由澳大利亚国立大学华裔物理学家林平奎(音译)领导的研究小组,最近破天荒地利用一种名为“量子牵连”(quantum entanglement)的技术:在光学通信系统的一端把一束激光信息毁灭,然后在一米外的另一端,将它重新现形。 6月17日,澳大利亚联邦科学部长麦高兰主持记者会,宣布了这项成就。该小组说,瞬间转移的最终目标,是像电影《星空奇遇记》一样,瞬间把人传送到远方,无需交通工具。林平奎博士说:“这就是科幻片《星空奇遇记》(又译《星舰迷航记》)中描述的情景,星舰企业号将太空人从一个星球传送到另一个星球上的科幻技术。” 光的构成基本单位是光子,所谓“光束瞬间转移”,简言之就是将一束光从一个房间转移到另一个房间,个中关键是把该光束内的光子资料,在另一房间复制出来。 研究员先将一段无线电资料信息编成“光子密码”,收录入一束激光中,然后,研究人员将这束激光信息与量子牵连技术结合,经过扫描步骤后将之毁灭,但是记录在激光束中的密码信息却得以保存下来,并由研究人员以电子的形式传送至另一端的接收站,接收站在瞬间读取和翻译电子信息,然后将刚才那段包含了特定无线电资料信息的激光束还原出来。 科学家们的瞬间转移梦 所谓“瞬间转移”( t eleportation)技术,是将人或物件瞬间从一个地方消失,再在另一个地方将之重新现形。这就意味着,旅行过程中的时间和空间将会消失,我们可以从一个地点瞬间到达另一地点,不需要走一段物理路线。 这其实是科学大师爱因斯坦提出的理论,也就是把物体化解为能量,传送到遥远的地方,然后再把能量还原为物体。10年前,科学界认为这是不可能的事。目前世界上有6个科学团体在积极研究。 有关超时空转移的科幻故事,可谓由来以久,由早期《星空奇遇记》和《星球大战》的太空战舰,到20世纪80年代的卡通片《超时空要塞》中的超时空号,乃至90年代初的卡通片《龙珠》中的主角悟空,都能超越时空限制,在一瞬间转移到10万8千里外的地方。在电影《变蝇人魔》中,主角则通过瞬间转移装置,将自己化成一堆粒子密码,然后在装置的另一端还原,岂料期间却因有乌蝇进入了装置,结果使主角在还原时混入了乌蝇的基因,变成了怪物。 几年前由朱迪·福斯特主演的《超时空接触》,也谈到了超时空转移,可见人们对这种技术的兴趣历久不衰,皆因在爱恩斯坦的相对论中,没有任何东西可快过光速,所以这一人类要实现星际飞行的梦想,就须靠类似瞬间转移的科技。 对渴望突破三维空间限制的人类来说,超时空转移与时光机器一样,都是遥不可及,但却偏偏是最吸引人的梦想。 1993年3月,瞬间转移终于走出科幻小说,变成了理论上的可能。当时,美国物理学家查尔斯·贝尼特和 I BM的一个研究小组证实,瞬间转移是可行的。自那以后,科学家利用光子作了大量试验,证明瞬间转移事实上是可行的。1997年,美国的泽林格尔教授证明,光粒子可以同时瞬间转移很长的距离。1998年,加州技术研究所的物理学家和欧洲的两个研究小组把瞬间转移的设想变成了现实,他们把一个光子在同轴光缆上成功地瞬间转移了一米。正如预测的那样,当光子被成功复制后,原始光子就不存在了。 2001年,在美国马萨诸塞州工作的一名丹麦物理学家成功将光束停止了半秒钟,然后发现,这道光束又以光的速度跑掉了。 时间旅行尚需时日 林平奎博士负责的这个研究小组共有12名成员。据悉,澳大利亚的科学家在这次实验中,共摧毁了几十亿个光子,然后成功地将其复制出来。这个过程,便被称作量子牵连,花费的时间只有十亿分之一秒。 国际科技界认为,澳大利亚科学家进行的这项试验为电子和通讯技术实现革命性进步拉开了序幕。负责这项试验的林平奎博士也认为,这个试验的最终成功将使各政府机构、银行,以及任何想高速交换信息的各界人士,以难以置信的高速度,在绝对保密的情况下实现这一目的。 然而,用远程瞬间传物模式进行人类和其他物体试验目前似乎还遥遥无期。出生于马来西亚的林平奎教授称,要将生物进行瞬间转移传输,仍是遥不可及的事情,但新技术仍有很多用途,科学家相信可在短期之内,利用这种技术,发展出比目前运算速度最快电脑还要快十亿倍的超级电脑,并通过提高通讯系统的效率,确立量子信息时代的来临。 科学家相信,新一代电脑将可应用瞬间转移技术,取代电线和芯片来传输信息,成为量子电脑,其效率会比今天的电脑更强更快。研究员金布尔说:“量子信息时代将会降临,虽然不会在5至10年内发生,但再过100年,这种技术一定会很普遍。”在理论上,这种技术还可传送物件,研究人员正开发瞬间转移粒子的技术。粒子就是物质的基本单位。 澳大利亚对进行这样的试验采取了相当谨慎的态度。因为虽然这是一项非常诱人的技术,但由于难度太大,所以在此之前,很少有科学家愿意把精力花在这一领域,只在1998年传出过美国的加州技术研究所做过类似的试验。林博士认为,同美国开展的类似试验相比,澳大利亚国立大学的试验更可靠,结果也更具有积极意义。林博士还指出,激光束在试验过程中被摧毁了,没有完成远程瞬间传物的过程,但无线电信号则丝毫无损。 林博士承认:“我们的实验与科幻片仍有些区别。我们暂时只能遥距传送激光中的光子,还不能将物件瞬间转移。”林博士发表了许多有价值的论文,他表示,他研究的目标是证明瞬间转移是可以做到的,这对未来技术的发展是有用的。曾经有记者问他为何将自己的研究领域锁定在光的瞬间转移上,他幽默地回答:“那是因为研究光学要比研究机械应用来得容易一些。” 他介绍说,普通人在预测一个足球的运行路线或者飞机在哪里着陆,靠的都是牛顿物理学理论,但在量子世界———一个比原子世界还要小的世界,物理学的一般经验就站不住脚了,你会发现很多奇妙的事情发生,粒子好像可以同时出现在不同的地方。物理学家们把量子的状态称作“超自然的”。 科学家们下一步研究的重点是,把体积比光子大的实质物体,瞬间传送到远地。林博士说:“原则上我认为可行,但可能是一千年后的事。打个比喻,我们现在发明的,只能算是算盘(量子瞬间转移),要制造超级电脑(生物体瞬间转移),这条路仍很漫

相距遥远的两个量子所呈现出得关联性。科学家早就发现,处于特定系统中的两个或多个量子,即使相距遥远也总是呈现出相同的状态,当其中一个量子状态改变时,其他量子也会随之改变。量子瞬间传输技术就是基于此的传输技术。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,我们就说这个物理量是量子化的,把这个最小单位称为量子。光子就是光量子,一束光至少包含一个光子,再少就不存在了。实验发现,原子中电子的能量不是连续变化的,而是只能取一些分立的值,也就是说,原子中的电子能量是量子化的。量子化是微观世界的普遍现象。20世纪上半叶(主要是从1900年到1930年),普朗克、爱因斯坦、德布罗意、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩、泡利等伟大的物理学家们创立了量子力学,这是我们目前对微观世界最准确的描述。相对论几乎是爱因斯坦独力创造出来的,量子力学却是群星璀璨的产物。爱因斯坦在其中也发挥了非常重要的作用(提出光量子,这是他得诺贝尔物理学奖的原因,居然不是相对论!),但并不是最重要的,最重要的两个贡献者是普朗克和海森堡。不过上面无论哪一位,都比在世的物理学家伟大多了(杨振宁可能跟泡利相差不是很远?),这是时代的垂青,个人无法改变的。量子力学描述世界的语言跟经典力学有根本区别。经典力学描述一个粒子的状态,说的是它在什么位置,具有什么动量。不言而喻的是,在任何一个时刻这个粒子总是位于某个位置,具有某个动量,即使你不知道是多少。量子力学描述一个粒子的状态,却是给出一个态函数或者称为态矢量,这个态矢量不是位于日常所见的三维空间,而是位于一个数学抽象的线性空间。在这里我们不需要深究这是个什么空间,关键在于两个态矢量之间可以进行“内积”的运算。内积是什么?在三维空间中,两个长度为1的单位矢量a和b做内积(a, b),得到的是它们夹角的余弦,即两个矢量方向相同时得到1,方向相反时得到-1,互相垂直时得到0,所以内积也可以理解为一个矢量在另一个矢量上的投影。对两个态矢量也可以求这样的内积,结果是个复数(即有实部虚部,不一定是实数),而这个复数的绝对值小于等于1。现在不可思议的新概念来了:对于任何一个物理量P(例如位置、动量),态矢量都可以分为两类,一类具有确定的P,称为P的本征态,P的取值称为这个本征态的本征值;另一类不具有确定的P,称为P的非本征态。非本征态比本征态多得多,如同无理数比有理数多得多。也就是说,绝大多数情况下,一个粒子是没有确定的位置的!等等,什么叫做“没有确定的位置”?是因为粒子跑得太快了,我们看不清吗?量子力学说的不是这种常规(而错误)的理解,而是说:非本征态是一个客观真实的状态,跟本征态同样客观真实,它没有确定的位置是因为它本质上就是如此,而不是因为我们的信息不全。来打个比方,有些状态可以用指向上下左右的箭头来表示,于是你定义“方向”为一个物理量,但是还有些状态是一个圆!圆状态跟箭头状态同样真实,只是没有确定的方向而已。但是读者还会困惑,因为我们总是可以用仪器去测量粒子的位置,测量的结果总是粒子出现在某个地方,而不是同时出现在两个地方,或者哪里都测量不到。好,下面就是量子力学的关键思想:对P的本征态测量P,粒子的状态不变,测得的是这个本征态的本征值。而对P的非本征态s测量P,会使粒子的状态从s变成某个P的本征态f,概率是s与f的内积的绝对值的平方|(s, f)|^2,发生这个变化后测得的就是f的本征值。用上面的例子来说,对箭头状态测方向,状态不变,得到的就是箭头的方向;对圆状态测方向,圆状态会以相同的几率变成任何一个箭头状态,得到的是这个新的箭头状态的方向。对位置的非本征态测量位置,就会测得粒子出现在某个随机的位置,而出现在空间所有位置的几率之和等于1。怎么知道测量结果是随机的呢?制备多个具有相同状态的粒子,把实验重复多次,就会发现实验结果每次都不一样。没错,量子力学具有本质的随机性,同样的原因可以导致不同的结果,这是跟经典力学的又一大区别。你也许会觉得上面这些说法简直莫名其妙,但是现在绝大多数科学家都对它们奉若圭臬。为什么呢?因为这套奇怪的理论跟实验符合得很好,而经典力学却不能。当然,这是哲学性的原因,而操作性的原因很简单:现在的科学家受的都是量子力学的教育。普朗克有一句非常有趣的话:“新的科学真理并不是由于说服它的对手取得胜利的,而是由于它的对手死光了,新的一代熟悉它的人成长起来了。”事实上,现在仍然有不少人对量子力学提出各种各样的挑战,包括不少专业科学家,民科就更多了(当然挑战相对论的民科更多)。历史上,挑战量子力学的势力更加强大,其中的带头大哥就是--爱因斯坦!老爱坚信粒子应该具有确定的位置和动量,世界的演化应该是决定性的,对前面说的量子力学的不确定性和随机性十分不满。用他自己的话来说,他相信“没有人看月亮的时候,月亮仍然存在”,以及“上帝不掷骰子”。如果是一般人,表达完信念也就没事了。但爱因斯坦是超级伟大的科学家,神一样的人物,他不会满足于只做口舌之争,而是要设计一个判决性的实验,以可验证的方式证明量子力学的错误。于是乎,1935年,爱因斯坦(Einstein)、波多尔斯基(Podolsky)和罗森(Rosen)提出了一个思想实验,后人用他们的首字母称为EPR实验。你可以制备两个粒子A和B的“圆”态,使得在这个状态中两个粒子的某个性质(如电子的自旋角动量、光子的偏振)相加等于零,而单个粒子的这个性质不确定。这样一对粒子称为EPR对。然后你把这两个粒子在空间上分开很远,任意的远,然后测量粒子A的这个性质。好比你测得A是“上”,那么你就立刻知道了B现在是“下”。问题是,既然A和B已经离得非常远了,B是怎么知道A发生了变化,然后发生相应的变化的?EPR认为A和B之间出现了“鬼魅般的超距作用”,信息传递的速度超过光速,违反相对论。所以,量子力学肯定有错误。这个问题非常深邃,直到现在都不断给人以启发。不过量子力学的正统卫道士有一个标准回答:处于“圆”态的A和B是一个整体,当你对A进行测量的时候,A和B是同时发生变化的,并不是A变了之后传一个信息给B,B再变化,所以这里没有信息的传递,不违反相对论。这个回答怎么样?无论你信不信,反正我信了。不过爱因斯坦一直都不信,以这个他参与创建的理论的反对者的身份走完了一生。在爱因斯坦的时代,EPR实验只能在头脑中进行。随着科技的进步,这个实验可以实现了。1980年代,阿斯佩克特等人做了EPR实验,结果你猜怎么着?完全跟量子力学的预言符合!真的是你测得一个EPR对中的A是“上”的时候,B就变成了“下”。本来是设计出来否定量子力学的,反而验证了量子力学的正确性。这种事在科学史上屡见不鲜。17世纪的时候,牛顿主张光是粒子,惠更斯主张光是波动。牛顿按照惠更斯的理论计算出一个现象:把一束光射向一个不透明的小圆片,在圆片的背后中心位置会出现一个亮点,而不是暗点。牛顿认为这是不可能的,宣布驳倒了惠更斯。可是别人一做这个实验,发现真的就是如此,结果成了牛顿亲手证明惠更斯的正确。EPR现象既然是一个真实的效应,而不是爱因斯坦等人以为的悖论,人们就想到利用它。量子隐形传态(quantum teleportation)就是一个重要的应用。英文单词teleportation就是科幻艺术中biu的一声把人传过去的瞬间传输,tele是远,port是传,所以小编们报道这种新闻总是配传人的图片,《星际迷航》中的Spock发来贺电!可是,在量子信息研究中实际做的是把一个粒子A的量子态传输给远处的另一个粒子B,让B复制A的状态,注意传的是状态而不是粒子。当然你可以说传人也是把人的所有原子的状态传到远处的另外一堆原子上,组合成一个同样的人。OK我没意见,只不过为了避免混淆,中国的科学家们还是小心谨慎地把teleportation翻译成了隐形传态。量子隐形传态是怎么操作的呢?基本思路是这样:让第三个粒子C跟B组成EPR对,而C跟A离得很近,跟B离得很远。让A按照某个密码跟C发生相互作用,改变C的状态,于是B的状态也发生了相应的变化。再通过经典的通讯手段(比如电话、光缆)把密码告诉B那边的人,对B按照密码进行反向操作,就得到了A的状态。这里的基本元素包括作为中介的C、密码和传输密码的经典信道。

量子光学论文怎么写的

举例是论证的一种手段,也是最直观的,不让我举例,让我归缪么?你可以先简述量子力学的发展然后 论点1 使人们认识了微观,扩大了人们的视野,影响了人们的哲学观点(西方物理与哲学渊源很深) 用例子说明论点2 激发了人们的探索热情 以致20世纪初物理学突飞猛进 进而刺激了新的科技革命 例子论点3 量子理论用于实际(核能,计算机)为人们学习研究提供了工具与能源(核能现在还不明显,但100年以后石油煤烧完后呢) 例子等等等等

你是毕业论文吗?本科还是硕士,还是评职称?

技巧—:依据学术方向进行选题。论文写作的价值,关键在于能够解决特定行业的特定问题,特别是在学术方面的论文更是如此。因此,论文选择和提炼标题的技巧之一,就是依据学术价值进行选择提炼。技巧二:依据兴趣爱好进行选题。论文选择和提炼标题的技巧之二,就是从作者的爱好和兴趣出发,只有选题符合作者兴趣和爱好,作者平日所积累的资料才能得以发挥效用,语言应用等方面也才能熟能生巧。技巧三:依据掌握的文献资料进行选题。文献资料是支撑、充实论文的基础,同时更能体现论文所研究的方向和观点,因而,作者从现有文献资料出发,进行选题和提炼标题,即成为第三大技巧。技巧四:从小从专进行选题。所谓从小从专,即是指软文撰稿者在进行选则和提炼标题时,要从专业出发,从小处入手进行突破,切记全而不专,大而空洞。

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科学家会把所有的光能在同一个时间里面都被收集起来,然后再进行分配和利用,单光子源是可以通过不断减弱给定能量的光脉冲来获得的,在实际当中最要考虑到实验条件和一些其他的因素影响,所以很难使单光子处于一个非常稳定的状态。

如果想要抓住单光子的话,是需要花费巨大努力的,需要采用相关的手段,采用捉豆子的方式,抓住单光子。

我国在量子计算机研究方面完成了10个超导量子比特的操纵,打破了世界上保持了很久的最大位数测量的记录。

通过控制这个耦合场来改变光生载流子浓度或能级分布,从而达到抓住单光子的目的。

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