2012年诺贝尔物理学奖:操纵微观世界的单个粒子

与人们熟知的世界截然不同,自然界还存在着另类世界,被称为量子世界。一个世纪前,物理学研究进入了微观的粒子世界,这些粒子,包括原子、离子和光子。物理学家将物质分割成一个一个的微小单位(能量包),并称为量子。在量子世界中,粒子行为不遵从经典物理学规律,人类对量子的观测更是难上加     

实现最大的超纠缠光子薛定谔猫态

量子纠缠是量子信息处理中的核心“资源”,多粒子纠缠态的研究是国际上竞争非常激烈的领域。中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部通过实验成功制备出超纠缠光子薛定谔猫态,纠缠量子比特数目最高达到10个。再次刷新了纠缠态制备的世界记录。此前的最大光子薛定谔猫态是6个光量子比特的纠缠态,     

实验验证新形式的海森堡不确定原理

中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室通过实验证明,在待测粒子的“量子信息”事先被存储的情况下。“经典”的不确定关系能够被违背。他们在光学系统中利用非线性过程产生的孪生光子对制备出一种特殊的纠缠态——贝尔对角态,     

不确定性理论术语

成对变量:指成对的性质(例如位置和动量、能量和时间),对其中一方的精确测量将降低另一方的精确性。海森贝格提出的不确定性关系式给出了两者的关系。隧道效应:亚原子粒子由于自身位置受限而产生不确定性,因此有能力穿透不可逾越的屏障。隧道效应解释了粒子为何可以挣脱黑洞引力的束缚。粒子缠结:有时也称为“非定域性”,指一个亚原子粒子根据另一个粒子的变化而在瞬时间发生改变,无论它们之间相距多远。缠结现象在很多实验中都得到证实,但人们对此仍然所知不多。量子真空能量:在真空中,由于能量的不确定性而凭空产生的能量。20世纪40年代人…     

未来的网络世界

随着光可以被"停"下来的技术和新材料的发现,人类完全可能发明"光子摄像机",只要一打开开关,人便立即处于一个新的虚拟场景中,同时量子纠缠机的发现,可以使远在天边的两个人瞬间感受到对方的接触。那么两个人上网时,光子摄像机会把对方的场景信息传递给另一方,并释放出来,在通过量子"纠缠技术",把一方面粒子安装在甲身上,另一方面粒子传输到乙面     

未来信息技术主角是光子

中科院物理所的科学家在光子晶体中量子动力学性质方面取得了富有创新性的重要成果。专家认为“它处理了三维光子晶体中非常有意义的、具有挑战性的和困难的量子电动力学问题”。这一成果是由顾本源研究员及其合作者取得的,过去5年来,他们一直致力于光子晶体带隙结构和原子自发辐射动力学性质的研究。     

科研进展

科学家发现光子"非波非粒,亦波亦粒"的量子特性中国科技大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋研究组首次实现了量子惠勒延迟选择实验,制备出粒子和波的叠加状态。实验结果显示,处于波粒叠加态上的光子,既不像普通的粒子态那样没有干涉条纹,也不像普通的波动态那样表现出标准的正弦形干涉条纹,而是展现出锯齿形条纹的"非波非粒,亦波亦粒"表现形式。该研究工作拓展和加深了人们对玻尔互补原理的理解,揭示了互     

量子记忆错觉

海森堡测不准原理所支配的微观量子世界看起来有点像Heraclitus的河流,但比后者还要易变,因为你哪怕是看它一眼都会使它发生变化。如果你试图第二次观察同一个量子粒子,那么你多半会发现你的第一次测量已经把它撞到不知什么地方去了。单个的光子(即光的量子粒子)看来正是这     

改变原子频率的量子存储

量子通信与量子计算的一个核心过程是量子信息的存储。光子是一种很好的信息载体,光量子信息的存储具有重要的意义。现在已经有了几种基于光和原子系综相互作用的光量子信息储存方案。本文研究一种新的量子存储方案。     

改变原子频率的量子存储

量子通信与量子计算的一个核心过程是量子信息的存储。光子是一种很好的信息载体,光量子信息的存储具有重要的意义。现在已经有了几种基于光和原子系综相互作用的光量子信息储存方案。本文研究一种新的量子存储方案。     

太空来了新密使——量子卫星“墨子号”背后的科技

正8月16日,在我国酒泉卫星发射中心,随着一片火光冲天,长征二号丁运载火箭成功将量子科学实验卫星"墨子号"发射升空,使我国成为世界上首次实现卫星和地面之间量子通信的国家。量子卫星究竟是何方神圣?作为太空密使,它有哪些神秘技能,又会给地球人的生活带来哪些变化?"小精灵"让信息穿越科学家称量子为物理世界的"小精灵",它不是一种粒子,而是一个能量的最小单位,包括分子、原子、电子、光子等     

“光压”驱动人类科技

当光照射在物体上,也会对物体产生作用力,就像风吹动帆一样。光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压,也被称为辐射压强。根据量子理论,光具有＂波粒二象性＂,它既是一种电磁波,又是一种粒子,即光子。光子没有静态质量,但有动量。当光子撞击到光滑的平面上时,可以像从墙上反弹回来的乒乓球一样改变运动方向,     

基本粒子的属性及演变规律

弦粒子是"大爆炸"的第一产物。奇子级粒子、光子级基态粒子是弦粒子的逐级演变的产物。弦粒子、奇子级粒子在合成光子、电子、引力子、热子的同时还伴随产生了对应的反粒子。还可合成与正、反粒子相对应的不辉光、不带电荷的中性粒子。此类中性粒子有可能就是希格斯波色子、"以太"……类粒子。热能具有粒子性,可称为热子。根据三分法推断,每种基本粒子除存在一个与之对应的反粒子之外还存在一个与之对应的中性粒子——第三种粒子,与质子、反质子相对应还存在第三种质子——中性质子(中子),与费米子、玻色子相对应还存在第三种类粒子——热子、引力子、希格斯玻色子。     

信息技术

正大规模硅基集成高维光量子芯片实现北京大学"极端光学创新研究团队"王剑威、龚旗煌教授等与布里斯托尔大学物理系量子光学中心等单位合作,利用大规模集成硅基纳米光量子芯片技术,实现对高维度光量子纠缠体系的高精度和普适化量子调控和量子测量,研究论文发表于Science。实现功能强大的量子信息处理芯片是当前量子科技革命的关键。研究团队实现了一种新型的多路径加载高维量子态方式,即每个光子以量子叠加态的形式同时存在于多条光波导路径,从而实现了一个高达15×15的高维量子纠缠系统。通过可控地激发16个参量四波混频单光子源阵列,可以制备具有任意复系数的高维度量子纠缠态。     

光与物质相互作用研究领域取得重要进展

研究光与物质相互作用以及光子之间的相互作用并利用其奇异性质设计新型的量子器件,是长期以来人们感兴趣的问题。物理所刘伍明研究小组最近设计了一个光学微腔阵列。每个微腔包含一个V．型三能级原子。由于光子之间的强相互作用,横向极化的光子之间会形成混合。通过调节偶极跃迁矩阵元以及不同光学微腔之间的跃迁几率。这个体系可以有效地实现量子铁磁相和反铁磁相,同时他们进一步预言存在一种新颖的超逆流凝聚相。     

美研制超级“量子雷达”隐身战机显原形

腾讯科学讯（Everett／编译）据国外媒体报道,关国的研究人员利用光子的量子特征创建了一个可抗干扰的雷达信号,通过这项新技术可以探测到各种类型的雷达隐形物体,解码光子的量子特征确保该信号的真实性。目前所使用的常规雷达容易受到一系列技术干扰,     

实用性偏振电子装置

对光-物质相互作用的严格控制,可在—个半导体微腔中以纳米尺度实现。半导体材料中的激子与在微腔中振荡的光子之间的强耦合产生新的半光、半物质的准粒子,被称为偏振子。偏振子的独特性质（产生奇异的激射和量子凝聚效应）有可能产生新一代粒子发射器和半导体激光器。     

奥地利科学家成功在两个单光子间建立强大的相互作用

<正>在自由空间中的两个光子之间不相互作用,光波彼此擦身而过不会相互影响。然而,对于量子技术的许多应用,光子之间的相互作用却至关重要。奥地利维也纳理工大学的一个科学家团队现成功在两个单光子之间建立起强大的相互作用,朝着轻拍校验(tap-proof)量子通道或建立光学逻辑门发送信息迈出了重要一步。该研究成果发表在最新一期的《自然·光子学》杂志上。     

宇宙的重量已被证实

物理学家现在已经获得了显示标准模型可精确地预测质量中有多少质子和中子的计算数据,该标准模型对大多数的可见宇宙粒子及它们的相互作用进行了描述。根据一种被称作量子色动力学的标准模型理论,所谓的“胶子”将组成质子和中子的夸克结合在一起。由于这一理论预测的是质子和中子中的能量,而能量和质量是等量的,量子色动力学应该也能够预测质子和中子的质量。可是．实际上要解决量子色动力学方程是非常令人困惑难解的。一个欧洲的研究团队现在介绍了用量子色动力学来计算粒子质量的最大型的计算努力之一。     

浅析量子物理学发展史

量子物理学是现代物理学的一种分支,与普通的物理学研究的宏观领域不同,量子物理学研究的是微观世界,也因此人称为量子物理学未研究量子现象的物理学。量子物理学始于20世纪初,显微镜与望远镜不断发展,物理学家门通过对微观世界中粒子组成与运动规律的研究逐步讲量子物理学建立起来。量子物理学的现象并不同于在日常生活中所观察到的物理现象,其理论极其抽象,其数学工具比较艰深,要想对量子物理学有一个深入研究与了解,必须对量子物理学的发展进行研究。文章基于高中生视角,以多元化客观化的态度分析研究问题,对量子物理学的发展史作一个浅析。