诺奖科学家的B面

<正>2022年的诺贝尔物理学奖,颁给了法国的阿兰·阿斯佩、美国的约翰·克劳泽、奥地利的安东·塞林格。他们通过光子纠缠实验,确定贝尔不等式在量子世界中不成立,并开创了量子信息这一学科。科学又文艺塞林格非常喜欢《银河系漫游指南》。这是英国作家道格拉斯·亚当斯写的科幻小说。     

从量子纠缠到量子通信

<正>量子技术是当今世界最难懂的技术之一,因为它起源于更难懂的量子科学。不过,目前只有少数人才通晓的前沿量子科技,已逐渐成为推动人类文明进步的重要力量,并且得到了诺贝尔物理学奖评奖委员会的特别青睐。美国科学家约翰·克劳泽、法国科学家阿兰·阿斯佩和奥地利科学家安东·蔡林格是量子科技领域的大家,他们用光学实验证明贝尔不等式不成立,并开创了量子信息科学。他们3人因在量子纠缠领域所做出的突出贡献,而获得了2022年诺贝尔物理学奖。     

量子纠缠、贝尔不等式和量子信息——2022年诺贝尔物理学奖解读

2022年诺贝尔物理学奖授予了阿斯佩克特等三位物理学家,以表彰他们利用纠缠态实验证伪贝尔不等式,并开创了量子信息科学新领域的杰出贡献。本文描述了量子纠缠概念的由来,厘清了量子力学发展历史上的定域实在论、隐变量理论、空间非定域性以及贝尔不等式之间的脉络关系,并简要介绍了诺贝尔奖得主们在该领域所做的重要工作。最后,结合第二次量子革命兴起的新形势,阐述了上述研究工作的重要意义。     

新发现

<正>新方法:用电场精确操纵单个量子点澳大利亚的科研人员在用大小仅为十亿分之一米的量子点控制设备、驱动量子点运行的各种微型磁铁和天线的各种组合进行实验时,偶然发现了一种奇怪的效应。他们试图准确操作一个两量子比特的门,对具有多种设备、多种形状、多种材料堆栈和控制技术的组合进行迭代。然后他们发现出现了一个奇怪的峰值,     

用量子点营造奇幻色彩

<正>如果去电器商场逛逛,我们会发现近年来出现了一种名为QLED的电视机。所谓QLED电视机,即量子点发光二极管液晶电视机。正是这个“量子点”的相关研究,让3位科学家获得了2023年诺贝尔化学奖,他们分别是俄罗斯科学家阿列克谢·叶基莫夫、美国科学家路易斯·布鲁斯和蒙吉·巴文迪。叶基莫夫和布鲁斯各自独立地合成出量子点,巴文迪则开发了一种被广泛应用的量子点生产方法。     

基于义务教育物理课程标准(2022年版)的实验教学变革探讨

本文基于《义务教育物理课程标准(2022年版)》(以下简称2022年版《课标》)课程内容部分的“实验探究”主题分析,对2022年版《课标》实验教学变革进行了探讨：比较了2022年版《课标》和2011年版《课标》的学生必做实验,分析必做实验内容的变化对教学的影响,反映了2022年版《课标》对“教什么”问题的回答;探讨了核心素养对学业要求的统领作用,分析了测量类和探究类实验育人功能的侧重点,并以案例的方式给出具体实验学业要求的分析范式,反映了2022年版《课标》对“教到什么程度”问题的回答;根据教学建议分析了2022年版《课标》给出的实验教学建议和案例,挖掘了2022年版《课标》理念在实验教学中的体现,反映了2022年版《课标》对“怎么教”问题的回答.     

防止“隐身”小行星撞地球，是杞人忧天吗？（上）

<正>2022年9月底,科研人员发表论文描述了他们新发现的3颗小行星。在这3颗小行星中,有2颗是2021年发现的,另外一颗是2022年1月13日发现的,命名为2022AP7。他们使用位于智利的Blanco4米望远镜上安装的暗能量相机获得了这一发现。2022AP7在3颗小行星中个头最大,直径1.1～2.3千米,很有可能是8年来天文学家发现的最大潜在危险小行星（Potentially Hazardous Asteroids,PHA）,     

基于量子计算云平台的量子搜索算法实验教学探究北大核心

基于近几年量子计算领域的快速发展和各种量子计算云平台的出现,探究了可线上、线下开展基于量子计算云平台的量子搜索算法实验。借鉴“前置课堂”教学模式,准备该实验所涉及的数学和物理学基础知识;围绕搜索问题,设计了三条思维主线组成知识框架,并结合简单实例帮助学生理解抽象的表述和复杂的公式,从而解决知识点较多、算法不易理解的难题;设计了具有启发性、引导性的基础实验和思考题;探究了研究量子搜索算法本身以及算法的实际应用两种类型的拓展实验,为学生今后学习高级量子编程打下基础。     

国际上首次实现海水量子通信实验

<正>今年8月,上海交通大学物理与天文学院金贤敏(图1)课题组实现了首个海水量子通信实验,观察到了光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性,国际上首次实验验证了水下量子通信的可行性,这标志着向未来建立水下以及空海一体量子通信网络迈出了重要一步。该成果于2017年8月以"迈向自由空间海水中的量子通信"为题的长文发表在国际光学领域著     

国际上首次实现海水量子通信实验

正今年8月,上海交通大学物理与天文学院金贤敏(图1)课题组实现了首个海水量子通信实验,观察到了光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性,国际上首次实验验证了水下量子通信的可行性,这标志着向未来建立水下以及空海一体量子通信网络迈出了重要一步。该成果于2017年8月以"迈向自由空间海水中的量子通信"为题的长文发表在国际光学领域著     

“哈哈，是量感！”

<正>缘起“新课标”这个词当下很火、很热，几乎每一位专家在讲座中或多或少都会提及《义务教育数学课程标准（2022年版）》中的核心素养。2022年8月中旬，笔者参加了一场线下培训。培训第三天，教研员赵老师先从2001年版的实验稿谈到2011年版课标，再谈到2022年版新课标中的核心素养。     

量子算法与量子计算实验

本文介绍了量子计算纠缠和量子比特的基本概念,系统阐述了几种主要的量子算法:Shor算法———大数质因子分解的量子算法;Grover搜索———无序数据库的搜索;Hogg搜索———高度结构化搜索。在对量子计算基本理论和量子算法有一定认识的基础上,进一步介绍了在量子计算实验方面起重要作用的二种体系:核磁共振、腔与原子体系。     

探寻元素周期表的第三个维度

<正>2023年诺贝尔化学奖被授予化学家芒吉·G.巴文迪（Moungi G. Bawendi）、化学家路易斯·E.布鲁斯（Louis E. Brus）和物理学家阿列克谢·I.叶基莫夫（Alexei I. Ekimov）,以表彰他们“发现和合成量子点”。量子点听起来似乎有些陌生,但它的应用场景与普通人的生活紧密相关。量子点问世之后,该技术最先落地的领域是电视产业。使用量子点背光源（位于液晶显示器背后的一种光源）的电视,     

高阶多光子汤姆逊散射研究取得突破(续)

<正>实验中他们利用一束强度为10~(19)W/cm~2的驱动激光通过尾波加速,在4 mm长度内把电子加速到360 MeV,而后该电子束与另一强度高达3×10~(20)W/cm~2的激光束在飞秒及微米级时空尺度内实现同步对撞,发生高阶非线性汤姆逊散射。理论上他们通过自主开发的经典和量子辐射并行计算程序VDSR,通过数值模拟研究了电子束斑及激光强度分布效应,成功解释了实验测得的远场辐射菱形分布;理论模拟     

最优1→3对称型经济实态量子克隆的固态电路实现方案

提出一种最优1→3对称型经济实态量子克隆的固态电路实现方案.在方案中,通过利用磁脉冲控制磁通量、电荷和穿过约瑟夫森结的相位差来实现最优1→3对称型经济实态量子克隆.经济实态量子克隆只需要对比特进行操作,不需要其它辅助操作,实验上简化了量子克隆的实现过程.由于超导比特具有耦合强度强,又没有非线性电感和能量的耗散等优点.相比于腔QED系统,固态系统在实验上便于集成和操作.     

中国科学技术大学

<正>2023年7月24日,教育部公布了2022年国家级教学成果奖获奖项目名单,中国科学技术大学牵头的6项研究生教学成果荣获高等教育(研究生)国家级教学成果奖,其中,一等奖1项,二等奖5项。成果简介(一)成果名称:面向世界科技前沿,服务国家发展战略,打造量子科技交叉人才培养体系完成人:潘建伟郭光灿张永德杜江峰陈宇翱周正威韩正甫张永生韩永建陈凯周祥发苏吉虎徐飞虎易为邹旭波完成单位:中国科学技术大学该成果立足世界科技前沿,面向国家战略需求,致力于培养量子科技拔尖创新人才,     

形式本体论复杂性初探——《形式本体论框架》解读

形式本体论是大脑实验结合数学推演的一种科学研究方法。形式本体论不等于科学假说,而是在科学假说的基础上,推进实验生产、形式逻辑、分析哲学的深化。因为一个深层次的科学实验或原理,不经过形式本体论的证明,可能都是不完善的。形式本体论的命题图像分析,只要类似球量子的集合,就能包容在环量子操作的统一图像之中。     

新型超快计算机在2012年诺贝尔物理奖中蕴藏

10月9日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会宣布，将2012年诺贝尔物理学奖颁发给法国巴黎高等师范学院教授塞尔日·阿罗什fSergeHaroche）与美国标准技术研究所教授大卫·维因兰德（DavidWineland），以表彰他们在量子力学领域所做出的突破性研究，称他们“提出了突破性的实验方法，使测量和操控单个量子体系成为可能。”     

2006年度王天眷波谱学奖奖励评审工作综述

王天眷先生(1912-1989)是著名的物理学家,在微波激射器(Maser)和磁共振研究方面做出了重要贡献,其中有部分属于国际上受重视的创始性成果。例如: 1、参与量子放大器的创始性研究,王天眷先生在美国哥伦比亚大学师从著名物理学家汤斯教授合作完成一系列微波受激发射放大(量子放大)器,超高稳定和超高准确的量子振荡器的理论和实验工作,发表一系列论文,这一创造性成果后来导致激光的产生。为此汤斯教授获1964年诺贝尔物理学奖;     

量子点纳滤膜制备及染料去除性能实验教学设计

将膜分离实验与科学研究有机融合,设计了量子点复合纳滤膜制备及染料去除性能研究性实验。通过低温固相法合成氮化碳量子点,并以其为水相单体制备量子点复合纳滤膜。利用红外光谱、扫描电镜等对膜结构和形貌进行表征分析。氮化碳量子点与异氰酸酯发生反应,形成致密无缺陷的聚脲分离层。染料去除性能测试表明,制备的量子点纳滤膜可以有效去除水中的刚果红、甲基蓝、溴百里酚蓝钠盐、甲基红等负电性染料;随着氮化碳量子点浓度增加,复合纳滤膜水通量逐渐增大,甲基蓝去除率则呈现先升高后降低的趋势。实验涵盖了文献调研、材料制备、结构表征和性能测试,可使学生掌握多种实验技能,充分激发创新潜能,从而提高学生的自主学习能力、科学探究能力和创新实践能力。