量子文定仪

美国《科学》杂志16日公布了该刊评选的2010年十大科学进展，一种在量子范围内运作的机械装置荣登榜首。　　在这一装置发明前，所有人造物体的移动都遵循经典力学法则。而今年3月，美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的物理学家安德鲁·克莱兰德、约翰·马丁尼斯等人利用一个0.0002毫米见方、由金属片包裹的石英晶片设计了一种精巧装置，其运动方式只能用量子力学来描述。这项研究成果当月17日发表在英国《自然》杂志上。　　科研人员期望有朝一日能在量子水平上完全控制一种物体的振动，上述成果帮助研究者在这一方向上迈出了关键一步，这种控制人造装置运动的新技术将允许科学家操控那些极小的运动，这与他们现在对电流和光粒子的控制很相似。这种能力可能会导致光量子态控制器、超敏感力探测器等新装置的出现以及最终对量子力学界限的研究。　　其他9项进展包括：　　合成生物学：一个美国研究小组5月20日报告说，他们合成了一个人工基因组，并用它使一个内部被掏空的单细胞细菌“起死回生”。这是首个完全由人造基因指令控制的细胞，它是人造生命研究历程中的关键一步。研究人员预计，定制的合成基因组将来可用于生物燃料、医药制品或化学制品的生产工艺。　　尼安德特人基因组：研究人员对约4万年前生活在克罗地亚的3个女性尼安德特人的骨骼做了基因组测序。这种对DNA降解片段进行测序的新方法，使专家得以首次对现代人基因组和尼安德特人的基因组进行直接比较。　　艾滋病病毒预防：科学界今年在艾滋病病毒预防领域取得重要进展——一种含有抗艾滋病病毒药物泰诺福韦的阴道凝胶可使女性感染该病毒的风险降低39%，另一种药物可使男同性恋者和通过变性手术告别“男儿身”者感染艾滋病病毒的风险减少43.8%。　　外显子测序与疾病基因：通过只对某一基因组中的外显子基因序列进行测序，研究人员发现至少导致12种疾病的基因突变。　　分子动力学模拟：研究人员用超级计算机跟踪观察一个正在折叠的蛋白质中的原子运动，这种跟踪观察的持续时间能比过去任何一种方法延长至少100倍。　　量子模拟器：量子模拟器能帮助研究人员较快速地解答凝聚态物理学中的某些理论问题，并可能有助于最终揭开物质超导性等领域的谜团。　　下一代基因组学：更快更廉价的测序技术使人们能够对远古和现代的DNA进行大规模研究。　　核糖核酸的重新编程：重新编程细胞，也就是把细胞的发育时钟“往回拨”，使它们的“表现”如同胚胎中的非特异性“干细胞”，是研究疾病和发育的一种重要途径。今年，研究人员找到了一种用合成核糖核酸来完成这一研究的新技术。与以往的方法相比，采用这种新技术的“回拨”速度要快两倍，效率要高100倍，在治疗应用方面可能更为安全。　　大鼠的回归：小鼠是科学研究中的最主要实验动物，但研究人员其实更希望使用大鼠。大鼠实验操作起来相对更容易，大鼠在解剖学上与人类更相似，但现有的准确关闭特定基因的研究技术对小鼠适用，却对大鼠无效。为解决这一矛盾，科研人员在今年开展了一系列研究，其结果有助于关闭大鼠的某些特定基因，从而有望让大鼠大批进入实验室。　　上述十大进展榜单将刊登在17日出版的新一期《科学》杂志上。

科学界认为，量子通信具有远远超过传统光纤网络的优势，但由于量子的不稳定性，目前还无法做到使其在网络中长时间传输。据美国科学杂志近日报道，加拿大和德国科学家日前在超低温环境下成功制造出了一种量子记忆体，这对于量子的稳定传输具有重大意义。此项研究由加拿大卡尔加里大学和德国帕德博恩大学的研究人员联合展开。科学家发现，在具有量子纠缠现象的光量子之间，即使相隔相当遥远的距离它们仍保持有特别的关联性，即当其中一颗光量子因被操纵(例如量子测量)而状态发生变化时，另一颗也会即刻发生相应的变化。与光纤网络相似，通过纠缠态粒子在量子网络上传输的信息需要“住”的地方以进行复杂计算或构建高尖端网络，就像电脑内存一样。研究人员使用一种掺杂稀土离子并冷冻至华氏-454度(约-270摄氏度)的铌酸锂晶体，成功实现了存储和再现纠缠态光量子，也就是说，他们已经制造出了一种量子记忆体。研究人员表示，虽然和我们传统的电脑及网络功能的复杂性相比，这种存储和再现单个光量子的能力看上去还相当简陋，但这确实是实现不会泄密的通信系统以及建造超高速高能量子计算机之路上的首个巨大进步。

科技日报 2012年06月09日 星期六 本报华盛顿6月7日电 （记者毛黎）全球著名的人造钻石超材料生产商六元素公司（Element Six）7日表示，美国哈佛大学和加州工学院以及德国马普光量子研究所合作，利用该公司获得的单晶体人造钻石，创下了室温量子比特存储时间超过1秒钟的新纪录。这是人类首次实现用一种材料在常温下将量子比特存储如此长时间。 研究人员认为，人造钻石系统的多能性、稳定性和潜在的延展性有望让其在量子信息科学和量子传感器领域开拓新的应用。六元素公司位于英国阿斯科特的人造钻石研发小组用化学气相沉积技术开发出新的人造钻石生长工艺。公司创新主任斯蒂芬·库伊表示，人造钻石科学领域发展迅速，新钻石合成工艺能将杂质控制在兆分之几，这是真正的纳米工程化学气相沉积钻石合成技术。 参与合作的哈佛大学物理学教授海尔·鲁金表示，六元素公司独特的人造钻石材料是研究获得进展的核心，常温下单个量子比特存储时间超过1秒是一项十分令人兴奋的成果，它是初始化、存储、控制和测量4项需求的结合。新发现有望帮助人们开发新的量子通信和技术，在近期则有助于研发新的量子传感器。 量子信息处理涉及操纵人造钻石中单个原子尺寸的杂质和探讨单个电子自旋量子特性，新的研究成果代表着量子信息处理的最新发展。在量子力学中，电子量子自旋（量子比特）可以同时是0和1，此特性提供了量子计算的框架，同时也提出了更直接的应用，如新的磁传感技术。 总编辑圈点 谁会对1秒钟锱铢必究呢？但从量子的标准来看，这算是很长一段时间了。在量子计算的构建过程中，长期以来人们都只能局限在数公里的范围内利用量子点传输量子信息，而如果一种材料能做到捕捉、较长时间的稳定存储住继而转发信息，也就意味着扩大了量子网产生作用的区域。更何况，很多物质的量子态都要求接近绝对零度，能在室温下操作量子比特，尤显珍贵。

中国科技网讯 据物理学家组织网6月7日（北京时间）报道，美国斯坦福大学上周宣布，他们用金属镝（dysprosium）造出世界上第一个双极量子费米子气体。研究人员认为，该费米子气体兼具晶体和超流液二者看似矛盾的特征，是一种全新的量子物质形态。这标志着人们在理解费米子系统性质，将凝聚物质物理学中的超自然现象引入现实应用等方面，迈出了重要一步。相关论文发表在上周的《物理评论快报》上。 如果让量子效应出现在宏观世界，将有很多不可思议的现象，水会向上流、导线没有电阻、电流的磁浮作用消失等。这些现象都和传统的理论背道而驰，但在开发未来技术方面却有着巨大前景。 量子气体是迄今人类已知的最冷物质，它们的黏度为零，是一种和超流液一样的超导体。几十年来，费米子的量子效应一直难以理解。但如果能造出一种量子费米子气体，那些通常只在纳米水平才能观察到的现象，就会变得明显可见。 研究中最大的两个困难是造出64纳开的极端低温和生成强相关量子气体。研究人员在坩埚中把粒子加热到约1300摄氏度，发射到强真空中，然后用世界上最强的持续波蓝激光致冷，将粒子冷却到千分之一绝对零度。再通过激光和蒸发冷却过程，最终让气体温度降到实验所需的64纳开。一般情况下，以这种方式制冷的物质只有2个或3个能级，而镝却有140多个。 他们还将制冷技术用于磁性气体，解决蒸发制冷过程中费米子不相关的问题，使得费米子间可相互碰撞，将高能粒子撞出系统。论文领导作者、斯坦福大学应用物理学教授本杰明·列夫说，镝在周期表中是磁性最强的元素，这次所用的镝的一种费米子同位素，其磁能量比以前的冷却气体要大440倍。镝原子间超强的双磁极作用使其能通过远程碰撞而冷却到临界温度。 研究人员指出，这种费米子气体有望带来量子液晶，也就是那些构成大部分显示器所用液晶的量子力学版；或者带来一种超级固体，这是一种假设的物质态，理论上这种固体具有超流液的特征。 目前，他们正在利用这种双极量子气体的独特性质，开发一种“低温原子芯片显微镜”。这是一种磁性探测仪，能以前所未有的灵敏度和分辨率检测磁场。这种探测仪使用外部量子材料来处理信息，能让量子计算更稳定。此外，该研究还为物理学家提供了理解非传统量子效应的新目标。（记者 常丽君） 总编辑圈点 相比于传统物理学对人类物质生活的改善，量子力学对物质本源的探究则包含了更多的哲学思考和精神内涵。因此，相比于具体的产品应用，这一研究所提供的方法和模型更加重要——制造出足够多和稳定的研究对象是开展直观量子力学研究的基础。文中提到的量子液晶等只是基础研究的副产品，我们不能从传统物理学视角来功利地看待量子力学，它带来的将不只是工业产品的革新，而是翻天覆地超乎想象的变化，甚至生命形态也随之改变，所有的“超自然”都将成为“自然”。 《科技日报》（2012-06-08 一版）

中国科技网合肥5月12日电 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李传锋研究组，在固态系统中首次实现单光子偏振态的量子存储器，保真度达99.9%，刷新世界纪录。研究成果5月11日发表在美国《物理评论快报》上，并被美国物理学会网站“物理概要”栏目作亮点报道。 量子存储器是量子信息领域的核心器件之一，是量子隐形传态、量子密集编码等基本量子信息过程的必需元件。同时，它还可用来实现量子中继，以解决远程量子通信中的信息损耗问题，以及用于分布式量子计算、量子精密测量等。 国际上常用的量子存储器存在带宽窄和扩展性差等缺点，难以应用于实用化的量子网络。近几年兴起的基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器，具有寿命长、稳定性高、带宽较宽、扩展性强等优点，但由于这种晶体有双折射效应，不能用光的偏振状态（光波的振动状态）来加载信息，而光的各种偏振态是量子信息最方便的载体。因此，怎样实现光子偏振态的固态量子存储器是国际学术界一大难题。 李传锋小组利用两块1.4毫米厚的掺钕钒酸钇晶体，分别处理光的两种正交偏振态，同时把一片特殊设计的光学元件（波片）置于两块晶体之间，来实现这两种偏振态的互换。整个量子存储器就像一片很小的“三明治”，紧凑而稳定，扩展和集成都十分方便。在实验中，他们摈弃了传统的固态量子存储方案中使用的“共线式”光路，设计出交叉式光路，使得预处理用的泵浦光与待存储的光不再重合，降低了泵浦光带来的噪声，从而极大地提高了存储器的保真度，可达99.9%，远高于此前单光子偏振存储95%的最高保真度。 该成果对进一步提高实用化量子通信网络元件的小型化和集成化具有重要意义。该超高保真度量子存储可应用于容错量子计算等具有苛刻要求的研究领域。（通讯员 杨保国 记者 吴长锋） 《科技日报》（2012-05-13 一版）

[url=https://www.instrument.com.cn/zt/DJSPZJ][img=,610,90]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206171745499456_7799_5531796_3.gif!w610x90.jpg[/img][/url]【电镜视频大赛】+国仪量子钨灯丝扫描电镜+国仪量子

中国科技网 讯（记者华凌）据物理学家组织网1月15日（北京时间）报道，耶鲁大学研究人员成功开发出一种新方法，既可以观察量子信息，同时还能保持其完整性，这将给量子力学研究提供更大的控制权，以纠正随机错误，并将极大地提升量子计算机的发展前景。该研究结果发表在最新一期《科学》杂志上。 耶鲁大学应用物理与物理研究教授米歇尔和主要研究者弗雷德里克说：“盯着一个理论公式是一回事，能够真正控制一个量子对象是另一回事。这项实验是量子计算过程中必不可少的一次彩排，可以真正积极地理解量子力学。” 在量子系统中，信息是由量子比特来存储的。量子比特可以假定为“0”或“1”两个状态，这两个状态在同一时刻是叠加的。正确认识、解释和跟踪它们的状态对于量子计算非常必要。但通常情况下，监视量子比特会损害其信息内容。 新开发的这种非破坏性的测量系统可以观察、跟踪和记录一个量子位所有状态的变化，同时保持量子比特的信息价值。研究人员说，原则上，这将允许其监视量子比特的状态，以纠正随机错误。 米歇尔说：“具有与量子比特对话的能力，并且听到它在告诉你什么，这就是关键所在。量子计算机一个主要问题是量子比特存储的信息‘寿命’有限，并持续衰减，所以必须予以纠正。” 弗雷德里克说：“只要你知道过程中发生了什么错误，就可以修正。这些错误基本上是可以撤消的。” 该研究团队现在可以成功地测量一个量子比特，未来面临的挑战是一次测量和控制更多的量子比特。他们正在开发基于此目的的超高速数字电子技术。 总编辑圈点： 薛定谔那只既死又活的猫，生动地诠释了量子世界的奇妙之处：量子时刻处于“0”和“1”两个状态，而你对单个量子状态的任何“窥探”都将改变其状态。科学家的新发现如果确实是针对单个量子比特，那么无疑是量子物理领域的一大突破。它在为更精确的量子计算提供测量基础的同时，也为量子密码领域的研究人员提出新的挑战：依靠量子状态不可测来杜绝量子通信被偷窥的方法，或许要更新了。 《科技日报》2013-1-16（一版）

雷锋网快讯，中国科学院5月3日在上海举行新闻发布会，对外宣布世界首台10比特光量子计算机研发成功。[align=center][img]http://p0.ifengimg.com/pmop/2017/0503/5C93BAFAD9CC234398C76294158143B49BF42BF4_size38_w600_h450.jpeg[/img][/align][align=center]图为发布会现场[/align]这项世界领先的量子计算机来自于中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等，并联合浙江大学王浩华教授研究组一同攻关。这台具有10个量子位的光量子计算机克服了以往同类型量子计算机的量子位数目受限和低采样率的问题，计算机采用的架构还具有继续增加量子位数目和提高采样率的能力。今天在上海，世界首台超越早期经典计算机的量子计算机宣告问世。在光学体系上，该研究团队在2016年已实现国际最高水平的十光子纠缠操纵。今年，在这一基础上，又利用我国自主研发的高品质量子点单光子源构建了世界首台在性能上能够超越早期经典计算机的单光子量子计算机，通过发展全局纠缠操作，成功实现了目前世界上最大数目的超导量子比特的纠缠和完整的测量。最新实验测试表明，该原型机的“玻色取样”速度比国际同行之前所有类似的实验加快至少24000倍，比人类历史上第一台电子管计算机（ENIAC）和第一台晶体管计算机（TRADIC）运行速度快10-100倍。[align=center][img]http://p0.ifengimg.com/pmop/2017/0503/57549A27AA08E359E8008616BDA8057B2DD08C7C_size79_w600_h402.jpeg[/img][/align][align=center]图为光量子实验室照片[/align]业内进展方面，D-Wave已于2017年发布了具有2000个量子位的量子退火计算机2000Q。但由于D-Wave这一类型的计算机只能执行“量子退火”一种算法，它的应用受到限制，即便业内也对D-Wave是否是真正的量子计算机有诸多争议。MIT于2016年制造出了具有5个量子位的原子阱量子计算机，并成功用Shor算法进行了因数分解实验。谷歌也于2016年7月表明了自己要建立世界上第一台超高性能量子计算机的愿景，不过目前还未看到后续进展。目前的量子计算机还不能完成传统计算机所能完成的各种任务。存储和计算原理不同，传统计算机的每一位只能传输“0”或“1”中的某一个，而量子计算机可以传输和计算“0”或“1”的叠加态，然后对同样处在“0”或“1”叠加态的结果进行测量，以一定概率的概率得到结果，并配合反复测量，得到传统的非叠加态结果。但某一些特定的运算，利用量子计算机的计算特点可以很快解决，比如对大数进行因子分解的Shor算法（可以用于破解传统计算机加密）、量子退火算法（对复杂优化问题进行最值求解）、Grover量子搜索算法（在很大的集合中寻找指定的元素），传统计算机进行类似的计算，所需时间与任务复杂度成几何级数增加，甚至几乎不能计算，但量子计算机所需的时间仅仅是线性增加而已。[url=http://www.ifeng.com/][img]http://p2.ifengimg.com/a/2016/0810/204c433878d5cf9size1_w16_h16.png[/img][/url]

[url=https://www.instrument.com.cn/zt/DJSPZJ][img=,610,90]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/06/202206171744535840_6900_5531796_3.gif!w610x90.jpg[/img][/url]【电镜视频大赛】+国仪量子扫描电镜超多细节大揭秘+国仪量子你想知道的扫描电镜细节都在这里

精度可达到纳米量级2013年04月19日 来源： 中国科技网 作者： 吴长锋 杨保国 最新发现与创新 中国科技网讯 记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室孙方稳研究组，在国际上首次利用量子统计测量技术实现不受传统光学散射极限限制的相邻发光物体的测量和分辨，其精度可以达到纳米量级。研究成果近日发表在国际权威刊物《物理评论快报》上。 如何提高测量精度，数百年来一直是科学研究的主要课题和技术发展的主要追求目标。因此，新型的测量技术不断被开发，而其中最有吸引力的就是利用量子力学基本原理实现的量子测量方法。随着量子力学的发展以及相关量子信息技术的开发和应用，量子测量一方面可以实现超过经典测量极限的高精度测量，另一方面可以实现经典方式无法完成的各种测量。 孙方稳研究组利用物体发光的量子统计属性，设计并实验实现了不受经典光学散射极限限制的量子统计测量技术，其精度可达纳米量级。实验中，他们用氮原子取代金刚石材料中的一个碳原子，与近邻的空穴形成氮—空穴色心——一种极其微小的发光体。然后，他们巧妙地利用简单的光学收集装置，通过探测色心所发出的光子数，基于它们的量子统计属性，成功实现了两个相距8.5纳米的氮—空穴色心独立成像和分辨，同时测量了每个色心的结构，测量精度达2.4纳米。如果通过增加收集光子数，可以把精度提高到1纳米以内。实验中所需的光路简单，测量系统稳定，不受量子消相干效应的影响。 量子统计测量技术除了适用于相邻物体的光学成像，还可以测量和分辨发光体的其他光学属性，如发光寿命、波长等。同时，该测量技术可实时测量近邻物体的动力学演化以及它们之间的相互作用，为实现进一步的量子信息技术提供了新的测量技术，也将在化学、材料、生物医学等方向得到应用。（记者吴长锋 通讯员杨保国） 《科技日报》（2013-04-19 一版）

人们为了把客观世界的特性用数量表达，就需要进行测量。测量过程实质上是一种比较的过程。例如，我们用步长去测量某一段距离，就是用自己的跨步去与此段距离作比较，确定此段距离是步长的多少倍。当然此例中的测量过程比较粗糙，步长也因人而异，所以测量准确度不高。随着近代大规模机械生产的发展，对零件提出了互换性要求，这就要有统一的几何量标准。贸易活动的日益扩大也提出了建立统一的质量（mass）标准的要求。一旦这些标准建立了起来，由不同人在不同时间、地点进行的测量过程就有了统一的依据，测量的数值结果可以相互比较。也就是说，测量过程可以溯源到统一的标准。这种可以溯源到统一标准的测量就称为计量，而统一的标准就是计量标准。 计量标准一般先在一个国家的范围取得统一，以促进该国的生产和贸易的发展。秦始皇首次统一中国的计量标准（统一度量衡）是历史上我国对计量事业的重要贡献。18世纪以后由于世界性的工业革命以及国际贸易的发展，首先在欧洲形成了一种国际性的计量单位制--米制，确定了以米、千克、秒为最基本的计量单位。经过一百多年，此种单位制已发展成为目前国际上一致公认的国际单位制SI。其中规定了米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔7个基本单位，其他各种单位则由这7个基本单位导出。由于7个基本单位的重要性，国际单位制中给出了它们的严格定义及准确复现单位的方法。用于保存和复现基本单位的装置就是准确度等级最高的计量标准--计量基准。 19世纪下半叶到20世纪上半叶，各国建立起了经典的计量基准。这些计量基准一般是根据经典物理学的原理，用某种特别稳定的实物来实现，故称为实物基准。例如一个保存在巴黎国际计量局（BIPM）的铂铱合金圆柱--千克原器砝码的质量就定义为质量单位千克，按X型铂铱合金米尺的刻线间距离定义长度单位米，用一组饱和式韦斯顿标准电池的端电压的平均值保持电压单位伏特，用一组标准电阻线圈的电阻平均值保持电阻单位等等。 计量基准是保证整个计量工作准确度的基础。但也正是由于其重要性，不能轻易使用。为了使产业界能够使用准确的计量量值，需要建立一种量值传递检定网。以最常见的称重计量为例，最高等级的质量计量基准是保存在巴黎国际计量局的铂铱合金千克砝码原器。每数年一次各国的中央计量机构把它们的国家基准千克砝码运到巴黎与砝码原器进行比对以得到各国基准砝码的准确量值，然后再由各国自行向下传递质量量值。我国则已建立了国家、省、市（县）等各级计量机构。这些计量机构都保存着它们的标准砝码，并按照国家级--省级--市、县级--企业的金字塔式的计量量值传递检定系统依次向下传递量值，开展日常的计量检定工作。 19世纪以来，各国的计量量值传递检定系统给产业界提供了计量服务，确实在帮助产业界提升产品品质的工作中做出了贡献。但是，随着科技及工农业的发展，这样的传统计量量值传递检定系统已不能满足现代工业和科学技术对计量准确度日益提高的要求。由于量值传递系统溯源的是实物基准，而实物基准的缺点正是在于它们是一些具体的宏观实物。由于一些不易控制的物理和化学过程的影响，实物基准所保存的量值会发生缓慢的变化，如果只从改善材料稳定性和制作工艺的方向努力，已很难大幅度提高实物基准的准确度。 随着20世纪量子物理学的飞速发展，建立量子基准以代替传统的实物基准已经成为可能，并在初步的尝试中得到了精确度较高的计量基准。量子物理学阐明了各种微观粒子的运动规律，特别是微观粒子的态和能级的概念。按照量子物理学，宏观物体中的微观粒子如果处于相同的微观态，其能量有相同的确定值，也就是处于同一能级上。当粒子在不同能级之间发生量子跃迁时，将伴随着吸收或发射能量等于能级差DE的电磁波能量子，也就是光子。而且电磁波频率n与DE之间满足普朗克公式, 即两者之间成正比，其比例系数为普朗克常数h 。也就是说，电磁波的频率反映了能级差的数量。值得注意的是，宏观物体中基本粒子的能级结构与物体的宏观参数，如形状、体积、质量等等并无明显关系。因此，即使物体的宏观参数随时间发生了缓慢变化，也不会影响物体中微观粒子的量子跃迁过程。这样，如果利用量子跃迁现象来复现计量单位，就可以从原则上消除各种宏观参数不稳定产生的影响，所复现的计量单位不再会发生缓慢漂移，计量基准的稳定性和准确度可以达到空前的高度。更重要的一点是量子跃迁现象可以在任何时间、任何地点用原理相同的装置重复产生，不像实物基准是特定的物体，一旦由于事故而毁伤，就不可能再准确复制。因此用量子跃迁复现计量单位对于保持计量基准量值的高度连续性具有重大的价值。

4月29日，由中国计量科学研究院承担的国家科技支撑计划课题“能量天平质量量子基准研究”通过国家质检总局组织的专家验收。该课题通过“能量天平”方案，开展对普朗克常数测量和质量量子基准及其关键技术的研究，建立能量天平法测量普朗克常数装置，使我国首次具备普朗克常数测量和千克基准稳定性绝对测量能力，成为国际上第四个可以独立测量普朗克常数的国家，步入国际计量前沿研究行列。 计量基准的准确与否，需要国际单位制的七个基本单位的保证。为适应经济和社会发展对计量准确度日益提高的要求，20世纪下半叶开始，国际计量界已陆续研制了一系列量子计量基准代替沿用多年的实物计量基准，来复现和保存国际单位制的基本单位。质量单位“千克”是目前国际单位制的7个基本物理量中唯一依靠实物基准保存和复现的一个物理量。实现质量基准的量子化——用某种量子计量基准来代替尚在使用的国际千克原器这一实物基准，重新准确定义质量单位，是国际计量界经典计量难题中最后的堡垒。 为解决这一难题，目前已有多个先进国家计量院开展了此方面的研究，并提出了若干种解决方案。在国家“十一五”科技支撑计划重点项目“以量子物理为基础的现代计量基准研究”的支持下，中国计量科学研究院开展了此方面的研究。

量子点的“战争”不可避免随着现在一种被称为量子点的纳米材料越来越多地受到电子以及生命科学产业的重视，分析人士担心在量子点技术领域复杂的专利权问题将引发一场昂贵且没有赢家的法律战争。 纽约市雷克斯研究公司的副总裁Matthew Nordan认为，“在未来三年内很有可能会发生一场针对量子点技术的法律大战。” 然而，有专家称，也许有方法可以避免这些无谓的法律战争。 Stephen Maebius是美国华盛顿纳米科技行业法律顾问公司Foley & Lardner公司的主席，他表示“研究量子点的那些公司可以通过专利交换的方式来避免由诉讼引起的干扰，把原本花在长达数年官司的百万美元投入到研究中去。” 量子点是半导体纳米微晶体，大小只有十亿分之一米，仅仅由10个原子组成。这种材料在吸收了少量的光线后能够发出明亮的荧光。科学家们能够改变量子点吸收的光线颜色，然后再对量子点的体积和结构进行调整就能让这种材料散发出颜色极为精确的荧光。例如，直径大于6纳米的硒化镉量子点能够发出红色的荧光，而直径小于3纳米的硒化镉量子点则会发出绿色的荧光。 量子点能够帮助科学家们对细胞和器官的行为成像，而成像细节级别在价值5亿美元的全球生物探测试剂市场中是前所未有的。生命科学研究中所使用的传统的光燃料分子是作为分子标签使用，帮助科学家们监测细胞与器官生长、发展，而它们通常在几秒钟内就会失去发光能力。而量子点的发光时间却更长，让研究者们能够实时监测细胞与器官在死亡与健康情况下的表现。 美国加利福尼亚州海达德地区的Quantum Dot（量子点）公司刚成立不久，它已经和诸如Genentech,， Roche 和GlaxoSmithKline几个业界巨头开始合作。 量子点还能够通过吸收光线产生电子。美国科罗拉多州戈尔登地区的国家可再生能源实验室的研究人员在五月份一期的《纳米快讯》中解释说，这将使新的太阳能系统性能提高到现有最好的太阳能电池性能的两倍。目前我们生产的太阳能电池吸收光线中的一个光子，然后，最多把它转换成一个电子，而剩下的能源就被白白浪费掉。而量子点能够将太阳光中的单个高能量光子转换成多达三个电子。这意味着，理论上来说基于量子点的太阳能电池能够将太阳能中65%的能量转换成为电能，而今天最好的电池也只能够达到33%。 纳米技术法律与商业周刊的一位编辑John Miller解释说：“现在一些公司注册的专利含盖范围很广，几乎包括了所有的半导体纳米晶体，有的公司甚至在专利申请书上仅仅描述像硒化镉这样特殊的材料。” 和Quantum Dot公司一样，另一家位于加利福尼亚州帕洛阿尔托地区的Nanosys公司声称，拥有量子点领域中除Quantum Dot独家关键专利外的所有专利。 Quantum Dot公司的执行总裁 George Dunbar表示，“如果有人阻止我们获得知识产权，那我们一定会把他们揪出来。” 然而，几家研究量子电的公司针对这些排他主义性宣言已经想出了几个对策。 纽约州托伊地区Evident科技公司的总裁Clinton Ballinger说：“我们并没有看到有关专利重叠的声明，我们感觉每向前迈进一步，都好像是跨进了新的领域。虽然花费了很多时间在这片雷区探索，但是我们觉得手中好像有一份地图在指引我们前进。在那里我们几乎没有束缚。” 例如，Evident公司发布了第一个利用非重金属制成的量子点。 “日本和欧洲都十分反对使用镉，而大多数的量子点都是由镉或铅制” Ballinger说，他还指出美国很快也会开始限制这些金属的使用。 Nordan强调说“在量子点技术领域，人们谈论最多的就是诉讼，而不是专利授权。这就像是笼罩在这一领域上空的一片黑云一样，而在诸如富勒烯这类的领域中，你所听到的大多是竭尽全力的诉讼大战，而不是专利交换授权，和平相处。正确的解决办法是专利交换授权，专利交换在信息产业领域的运行非常成功，但是你必须把自己的骄傲抛在脑后。” 虽然以生命科学应用为目的出售量子点是明显的事实，但是Ballinger认为针对量子点技术的法律大战并不会出现。他说“我们完全接受专利授权，这是理智之选。” Dunbar并没有排除采用专利交换解决问题的可能性，但是他认为：“只有和那些财务状况稳定的公司进行交易时，专利交换才有用。而据我所知，目前达到这一标准的公司并不多。” 转载出处：中国科技信息网

什么是量子点电视？量子点电视听上去很高深莫测，其实就是QLED电视的另外一个名称，QLED是"Quantum Dot Light-Emitting Diode"的简写，中文译名是“量子点发光二极管”，这是一项家电厂商期待在未来取代OLED的新技术，原理是通过蓝色背光源照射照射直径不同的红色和绿色量子点，从而形成红绿蓝(RGB)三原色，然后再通过滤光膜等呈像系统和驱动系统形成图像。说白了，量子点电视其实还是一种LED电视。量子点是一种纳米材料，其晶粒直径在2-10纳米之间，量子点受到电或光的刺激会根据量子点的直径大小，发出各种不同颜色的单色光。可以借助量子点发出能谱集中、非常纯正的高质量红/绿单色光。那么什么是LED电视呢？首先我们先来说说液晶电视的根源性产品——LCD电视。LCD(Liquid-Crystal Display)最开始其实是液晶显示器，加入收看电视功能后成为LCD电视。这种电视通过背光源照射液晶面板，RGB三色液晶分子通过不同排布完成成像。请记住一点：在LCD阶段，液晶电视重要的背光源是CCFL冷阴极背光灯，可以暂时理解为我们的灯管，我们将这时的LCD电视称之为CCFL冷阴极背光源液晶电视。随后LED电视出现了，其实LED依旧是一种LCD液晶电视，它的准确名称是LED背光源液晶电视，LED电视和LCD电视的成像原理完全相同，只是背光源由CCFL改为了LED，相比而言厚度更薄、更加节能，但没有本质区别。量子点电视有何优势？要说到量子点电视的优势，首先我们得来说说OLED。OLED有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode)的屏幕是由有电流通过时能够发光的有机材料组成，它让电视机更轻薄，甚至可以弯曲。不过，因为成本高、良品率低、有机材料易氧化、无法适应户外和强光环境、以及某些场景下能耗过高等问题，采用OLED技术的电视一直未能普及。OLED技术当前主要掌握在两家全球最大家电厂商LG和三星电子手中。这两家韩国厂商是老对手，同时也是重要的液晶面板生产厂商。LG押宝OLED，希望借此超越三星电子的全球电视厂商老大的地位。然而因为OLED现阶段的高价，导致市场销量一直难以达到预期。此时，三星电子决定将研发重心转移到QLED上来。与OLED电视相比，量子点电视有四大优势：更宽广色域显示、更精准色彩控制、更长使用寿命以及更强节能性。由于量子点受到电或光的刺激，会根据其直径大小，发出各种不同颜色的非常纯正的高质量单色光，这一点甚至比OLED显示屏更强，众所周知OLED显示屏是通过滤镜得到纯色，而通过过滤的色彩虽然更纯、但也会有失真的情况，而量子点并不需要过滤，也就不会出现这种情况。同时可以在更低的电压下工作，能耗会降到最低。此外，由于量子点电视使用的无机材料不易被氧化，因此其显像寿命比OLED多出两万小时。当前量子点电视值得买吗？当前暂时只有TCL一家厂商推出了量子点电视，且55英寸的量子点电视的官方售价高达12999元人民币，而TCL 55英寸的4K超高清LED电视的官方零售价格只有5599元人民币。一台量子点电视的售价是同尺寸同分辨率的LED电视售价的2倍还要高。TCL此时推出量子点电视，打造自己品牌的意味更浓。而三星电子和LG要明年才能加入量子点电视阵营，届时消费者可选的余地将会更大。同样，新推出的技术还有可能有缺陷，具体如何有待市场检验，所以综上所叙，现在量子点电视并不值得购买，建议消费者持币观望。此外，业界也有观点认为，85%以上的色域普通人的肉眼实际是很难分辨的，因此厂商强调的高色域效果消费者并非都能感受到，也就是说，OLED电视的色域已经完全能满足普通用户的需求了。http://img1.mydrivers.com/img/20141222/5d677d4db4334f2d8e207c471c7bdd82.jpg

量子理论是一项科学的杰作，但物理学家至今仍不知道该如何来理解它。一个世纪似乎还不够整整一百年前，第一届国际物理学会议在比利时布鲁塞尔举行。会议的议题是讨论如何认识新奇的量子理论并把它同我们的日常生活经验联系起来，以期给我们一个对世界清晰自洽的描述。然而，这个问题现在依然困扰着物理学家。微观粒子所具有的一些性质实在是出乎寻常，比如原子和分子就具有可以在不同地方同时出现的神奇能力，可以同时顺时针和逆时针旋转，或者即使相隔半个宇宙也可瞬间影响到对方。问题是，我们人也是分子和原子组成的，为什么我们就没有上述性质呢？“量子力学的应用立足于何处？”牛津大学的科学哲学家哈维•布朗这样问道。尽管最终答案还未出现，人类探寻的努力还是有回报的。比如，一个已经引起高科技产业和情报机构注意的全新领域已经诞生。这就是量子信息学。量子信息学可以让我们从一个崭新的角度来探索物理终极理论，它或许还可以告诉我们宇宙的起源。对于一个被量子理论的怀疑者——阿尔伯特•爱因斯坦——嗤之为让优秀物理学家沉睡不醒的“柔软枕头”的理论来说，这已经算是硕果颇丰了。出乎爱因斯坦所料，量子理论如今已经成为一项杰作。迄今尚无实验与量子理论所做的预言相抵触，并且人们相信它可以在微观尺度上很好地描述宇宙规律。这就导致了最后一个问题：量子理论意味着什么？物理学家是用“诠释”——一种和实验完全相符的对量子理论本质的哲学思考，来试着回答这个问题的。“现在我们有一大堆诠释。”在牛津大学和新加坡量子技术中心同时任职的弗拉托克•维德勒如是说。没有一种科学理论可以像量子力学这样可以从这么多角度来理解。为什么会有这样的情况？这么多的诠释中有没有一种可以胜过其他的？举个现在被称为哥本哈根诠释的量子论诠释作为例子，它是由丹麦物理学家尼尔斯•波尔提出的。该诠释的一个观点是说，任何不通过测量来谈论电子在原子中的位置的尝试都是无意义的。只有当我们用一个非量子的或“经典的”仪器去观察的时候，它才会显示出我们称之为物理性质的属性，进而才会成为现实的一部分。接着我们还有“多世界诠释”，在该体系中量子奇异性可以通过任何事物在无数平行宇宙的多重存在性得到解释。也许你更喜好“德布罗意-玻姆诠释”，在这里量子理论被认为是不完备的：我们还缺少一些隐藏属性，如果知道它们，我们就能理解所有东西。还有许多其他的诠释，比如吉亚尔迪-里米尼-韦伯诠释，交易诠释（这其中有逆时间而行的粒子），罗杰•彭罗斯的引力诱导坍缩诠释，模态诠释……在过去的一百年里，量子世界已经变得拥挤而热闹。撇开这些熙攘热闹的景象，对大多数物理学家来说，只有少数解释至关重要。美妙的哥本哈根最受欢迎的诠释莫过于波尔的哥本哈根诠释了。它之所以受欢迎，是得益于大多数物理学家不想费神去考虑哲学问题。类似于“到底什么构成了测量”或者“为什么它可能导致现实的改变”这样的问题是可以被忽略的——物理学家只想从量子理论中得到有用的结论。这就是为什么被不加怀疑而使用的哥本哈根诠释有时也被叫做“闭嘴，乖乖计算”诠释。“考虑到大多数物理学家只是想做计算并将所得结果应用于实际，他们中的绝大多数都是站在‘闭嘴，乖乖计算’这一边的。”维德勒说。然而这种方式也有不足之处。首先它不会告诉我们任何关于实在的根本性质。那需要通过去寻找量子理论可能失效的地方来获得，而不是成功的地方。(New Scientist, 26 June 2010, p 34)“如果真要有什么新的理论出现的话，我不认为它会来自大多数物理学家工作的固体物理学领域。” 维德勒说。其次，作茧自缚式的研究也意味着不大可能出现量子理论的新的应用。我们对量子理论可以采取的多方面的视角正是新想法产生的催化剂。“如果你正在解决不同的问题，那么用不同的诠释来思考会有好处。” 维德勒说。没有其他的领域能比量子信息学更明显地表明这一点了。“如果人们没有担忧过量子物理的基础，量子信息学这个领域甚至不会存在。”奥地利维也纳大学的安东•蔡林格说。这个领域的核心是量子纠缠现象——一部分粒子的性质的信息被全体粒子所共有。这就导致了被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”，即测量一个粒子的性质会瞬间影响到另一个和它纠缠的同伴的性质，不管它们之间距离有多远。当纠缠现象第一次在量子理论的方程中被发现时，它被当作过于奇怪的想法，以至于爱尔兰物理学家约翰•贝尔创造了一个思想实验来表明纠缠现象无法在真实世界中显现。而当真的可以做出这个实验真的之后，它证明了贝尔是错的，并且告诉物理学家有关量子测量的大量细节。它还为量子计算奠定了基础，通过量子计算，以前对粒子进行成千上万的并行测量才能得到的结果，现在单个的测量就可以告诉你答案。此外的应用还有量子密码学，通过利用量子测量的特殊性质来保护信息安全。不难理解，所有这些技术吸引了政府和渴望最高端技术的工业界的关注——同时防止它们落入敌手。然而物理学家更感兴趣的是这些现象可以告诉我们哪些自然界的本质规律。量子信息实验暗含的一个结论是说微观粒子包含的信息是实在的根源。哥本哈根诠释的支持者诸如蔡林格，把量子系统看作信息的载体，而用经典仪器进行的测量不过是记录和显示系统所包含的信息的过程。“测量是在更新信息。”蔡林格说。这个把信息作为实在的基本组成的新观点导致了有人猜测宇宙本身或许就是一台巨大的量子计算机。尽管哥本哈根诠释在大踏步前进，仍然有不少物理学家盯着它的弱点不放。这在很大程度上是由于哥本哈根诠释要求微观量子系统和对它的测量的经典仪器或观察者，二者必须人为区分开。例如，维德勒曾经探寻过量子力学在生物中所扮演的角色：细胞中各种各样的过程和机制本质上都是量子的，比如光和作用和光线感知系统(New Scientist, 27 November, p 42)。“我们发现世界上越来越多的东西可以用量子力学来描述——我并不认为在‘量子’和‘经典’之间有明确的界限。”他说。以宇宙的尺度来考虑事物的本性也给哥本哈根诠释的批评者提供了弹药。如果经典观察者的测量过程对于创造我们观察到的实在是必不可少的，那么是谁的观测使得现有宇宙得以存在？“你确实需要一个在系统外的观察者才能让哥本哈根诠释是合理的——但根据定义，宇宙外没有任何东西。”布朗说。这就是为什么，布朗说，宇宙学家更倾向于赞同由普林斯顿的物理学家休•埃弗里特在上世纪50年代晚期创立的诠释。他的“多世界诠释”宣称实在并不受限于测量概念。作为替代的是，量子系统固有的无限可能性在它们自身的宇宙各自显现。大卫•多伊奇，牛津大学的物理学家并曾经为第一台量子计算机拟定蓝图，说他现在只能用平行宇宙的概念来考虑计算机的运行。对他来说，其他的诠释都是无意义的。并不是说多世界诠释就没有受到批评——事实恰恰相反。新泽西罗格斯大学的科学哲学家蒂姆•莫德林很赞同放弃把测量这一概念当作一个特殊过程。但同时，他也不相信多世界诠释可以提供一个很好的框架来解释为什么一些量子结果要比其他的更有可能出现。当量子理论预言一个测量的结果出现的可能性要高十倍于另一个，反复的实验可以证明这一点。依照莫德林所说，多世界诠释认为由于世界的多重性，所有的可能都会发生，但它并没有解释为什么观察者看到的总是（通过计算算出的）最可能出现的结果。“这里有个深层问题需要解决。”他说。多伊奇说这些问题在这一两年内已经被解决。“埃弗里特处理概率的方式是有缺陷的，但这几年里多世界诠释的理论家们已经清除掉了这些缺陷——问题已经解决了。”他说。然而多伊奇的论证太玄奥了以至于并不是每个人都承认他的说法。更难回答的问题还有被多世界诠释支持者称为“怀疑眼神的反对”。多世界诠释一个明显的推论是说宇宙中有很多你的复制品——比如，猫王现在仍然在另一个宇宙中的拉斯维加斯进行表演。很少有人能接受这种想法。这个问题只有靠时间来解决了，布朗认为。“人们普遍难以接受存在许多你和其他人的复制品这种想法，”他说，“但这只是人们能否逐渐习惯的问题。”多伊奇认为当量子世界奇怪方面可以用到现实技术中时，人们将能接受多世界的概念。一旦量子计算机可以实现在同一时间在不同的状态来处理任务，我们将不会认为这些多重的世界不是物理层面的事实。“到时候人们将会很难坚持说多世界的想法只是嘴上说说而已。” 多伊奇说。他和布朗都宣称多世界的概念已经得到宇宙学家的支持。来自弦论、宇宙学和观测天文学的论证已经让宇宙学家猜测我们生活在多重的宇宙中。去年，加州大学圣克鲁兹分校的安东尼•阿奎尔，麻省理工的马克斯•蒂格马克以及哈佛大学的大卫•莱泽完成了把宇宙学和多世界的想法联系起来的大致方案。但多世界诠释并不是引起宇宙学家注意的唯一的诠释。在2008年，伦敦帝国理工的安东尼•瓦伦蒂尼指出在大爆炸之后就充满宇宙的宇宙微波背景辐射或许能支持德布罗意-玻姆诠释。在这个方案下，微观粒子具有未被发现的被称为“隐变量”的性质。(

一个国际科研团队撰文指出，他们使用无机配位体替代有机分子来包裹量子点并让其表面钝化，研制出了迄今转化效率最高的胶体量子点太阳能电池。据美国物理学家组织网9月18日报道，一个国际科研团队在最新一期的《自然-材料学》杂志上撰文指出，他们使用无机配位体替代有机分子来包裹量子点并让其表面钝化（不易与其他物质发生化学反应），研制出了迄今转化效率最高（达6%）的胶体量子点（CQD）太阳能电池。吸光纳米粒子量子点是纳米尺度的半导体，其能捕捉光线（既可吸收可见光，也可吸收不可见光）并将其转化为能源。人们可将其喷洒到包括塑料在内的柔性材料表面，制造出比硅基太阳能电池更便宜、更经久耐用的太阳能电池。而且，胶体量子点电池的理论转化效率可高达42%，超过硅基太阳能电池31%的理论转化率。今年7月，多伦多大学的科学家研制出了转化效率为4.2%的胶体量子点太阳能电池。胶体量子点太阳能电池研制领域最大的挑战在于如何使量子点紧密结合在一起，因为量子点之间的距离越大，转化效率越低。然而，量子点通常由多出其1—2纳米的有机分子包裹，在纳米尺度上，这有点大，而有机分子是制造胶体的重要成分。为此，加拿大多伦多大学、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学、美国宾夕法尼亚州立大学的科学家们开始考虑使用无机配位体来让量子点紧紧依附在一起，以尽可能节省空间。结果，科学家们不使用“庞大”的有机分子也获得了胶体的特征。“我们在每个量子点周围包裹了一单层原子，它们将量子点包裹成非常紧密的固体。”该研究的领导者、多伦多大学电子与计算机工程系博士后唐江（音译）表示。研究合作者、宾夕法尼亚州立大学的约翰-艾斯拜瑞说：“最新研究表明，我们能剔除电荷陷阱——电子陷入的位置。量子点紧密地结合在一起以及消除电荷陷阱，双管齐下使电子能快速且平滑地通过太阳能电池。”美国国家可再生能源实验室委派的实验室证实，新研制出的胶体量子点太阳能电池不仅电流达到了最高值，高达6%的整体能量转化效率也创下了纪录。“最新研究表明，无机配位体在构建实用设备方面具有强大的作用。”量子点太阳能电池研制领域的领导者、芝加哥大学教授德米特里·塔拉品说，“新的表面化学为我们制造高效且稳定的量子点太阳能电池铺平了道路，也将对其他利用胶体纳米晶体制造的电子和光电耦合设备产生影响。全无机方法的好处包括能显著改善电子的运输速度，让设备更加稳定等。”

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[table][tr][td][align=left][color=#333333] 8月10日，中国完全自主研制的世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”再次刷屏。科学院院长白春礼对此大力称赞道，这标志着中国量子通信研究在国际上达到全面领先的优势地位。毋庸讳言，这意味着中国国产高端仪器产业或将迎来一个全新的发展契机。[/color][/align][img=,550,315]http://www.jlck.cn/files/file/2017/8/14/093455-23-0.jpg[/img][align=left][color=#333333]　　“墨子号”率先开启全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门，为我国在国际上抢占了量子科技创新制高点，成为国际同行的标杆。研究团队成员、中国科学技术大学教授彭承志表示，“中国现在是量子通信技术的全球领跑者，并正积极与来自奥地利、德国和意大利的该领域科学家合作。中国将在未来5年引领量子空间竞赛。”另有一些专家同样认同中国在量子通信卫星领域处于全球独一无二、绝对领先的地位。[/color][/align][align=left][color=#333333]　　显而易见，“墨子号”领跑全球，离不开高端科技创新的核心发力。众多周知，创新的源头在基础研究。伴随着《“十三五”国家科技创新规划》的出台，更多与科学仪器行业相关的政策法规将接踵而至。今年以来，科技部会同相关部委已经公布了25个与科技紧密相关的“十三五”专项规划项目。其中，超半数围绕基础研究、新能源、新材料、先进制造、资源、环境、海洋等民生及高新重点领域进行部署。[/color][/align][align=left][color=#333333]　　从目前来看，中科院已在空间科学先导专项中对“十三五”“十四五”期间的科学卫星进行安排和部署，将聚焦于宇宙的起源、黑洞、引力波、系外行星探测、太阳系资源勘探、太阳爆发机理、地球空间爆及其粒子逃逸、水循环和全球变化的关系等当前国际重大基础科学前沿。“墨子号”的成功便是不可置疑的铁证。[/color][/align][align=left][color=#333333]　　智能化、网络化、 互联网+、工业4.0......近年来，越来越多的新元素影响着中国科学仪器行业的“成长”。未来，科学仪器高端产业要想实现跨越式发展，则需继续围绕经济竞争力提升的核心关键、重点领域和关键环节开展科研投入 促进科技与经济社会发展的深度融合，全面提升创新水平 打造高端智库，产出具有自主知识产权的科技成果，提高成果转化效率。而俱佳机遇下，可以预想，进军科学仪器高端产业就更近一步了。[/color][/align][/td][/tr][/table]

各位大虾,在这里向大家讨教下面几个问题.[1]量子效率可分为外量子效率和内量子效率两种说法.在关于荧光粉的研究论文中,有的有给出这两个值,而有的并没有区分,只是给出一个量子效率值.不知这个情况所给的量子效率是否就是指外量子效率?[2]包头钢铁学院李玉林老师在杂志上一篇名为"灯用稀土荧光粉的发展"的论文(见附件)上说卤粉的量子效率有90%.她也没清楚说明这是否为外量子效率.不知不同色温的卤粉是否有不同的量子效率?如果是的话,那么它们的值一般在什么范围呢? 请知道的大虾帮忙提供一些信息.在此先谢了![em17]

中国科技网讯 据《自然》杂志网站1月3日报道，德国物理学家用钾原子首次造出一种低于绝对零度的量子气体。科学家称这一成果为“实验的绝技”，为将来造出负温度物质、新型量子设备打开了大门，有助于揭开宇宙中的许多奥密。 18世纪中期，开尔文男爵威廉·汤姆森定义了绝对温度，在此规定下没有物质的温度能低于绝对零度。气体的绝对温度与它所包含粒子的平均能量有关，温度越高，平均能量越高，而绝对零度是气体的所有粒子能量都为零的状态，这是一种理想的理论状态。到了上世纪50年代，物理学家在研究中遇到了更多反常的物质系统，发现这一理论并不完全正确。 慕尼黑路德维格·马克西米利安大学物理学家乌尔里奇·施奈德解释说，从技术上讲，人们能从一条温度曲线上读出一系列温度数，但这些数字表示的只是它所含的粒子处于某个能量状态的概率。通常，大部分粒子的能态处于平均或接近平均水平，只有少数粒子在更高能态上下。理论上，如果这种位置倒转，使多数粒子处于高能态而少数粒子在低能态，温度曲线也会反过来，温度将从正到负，低于绝对零度。2001年诺贝尔物理学奖获得者沃尔夫冈·克特勒也曾证明，在磁场系统中存在负绝对温度。 施奈德和同事用钾原子超冷量子气体实现了这种负绝对零度。他们用激光和磁场将单个原子保持晶格排列。在正温度下，原子之间的斥力使晶格结构保持稳定。然后他们迅速改变磁场，使原子变成相互吸引而不是排斥。施奈德说：“这种突然的转换，使原子还来不及反应，就从它们最稳定的状态，也就是最低能态突然跳到可能达到的最高能态。就像你正在过山谷，突然发现已在山峰。” 在正温度下，这种逆转是不稳定的，原子会向内坍塌。他们也同时调整势阱激光场，增强能量将原子稳定在原位。这样一来，气体就实现了从高于绝对零度到低于绝对零度的转变，约在负十亿分之几开氏度。 克特勒现任美国麻省理工大学物理教授，他称此最新成果为一项“实验的绝技”。在实验室里，反常高能态在正温度下是很难产生的，而在负绝对温度下却会变得稳定——“就像你能把一个金字塔倒过来稳稳的放着，而不必担心它会倒。”克特勒指出，该技术使人们能详细研究这些反常高能态，“也可能成为创造新物质形式的一条途径。” 德国科隆大学理论物理学家阿希姆·罗施说，如果真能造出这些物质系统，它们会表现出奇特的行为。根据和他的同事计算，正常情况下原子云受重力影响会被向下拉，如果一部分云处于负绝对温度，某些原子就会向上运动，明显违背重力作用。 负绝对温度气体还能模拟“暗能量”。暗能量是推动宇宙加速膨胀、抵抗万有引力内向拉力的力量。施奈德指出，在他们生成的气体中，相互吸引的原子也有向内坍塌趋势，但负绝对温度却能遏制它们向内运动而保持稳定。这种宇宙中普遍存在的奇特现象如今也能在实验室看到，值得宇宙学家进一步研究。（常丽君） 《科技日报》（2013-01-05 二版）

实现全球化量子网络奠定了技术基础 2013年05月03日 来源： 科技日报 作者： 吴长锋 最新发现与创新 科技日报合肥5月2日电（记者吴长锋）中科院量子科技先导专项协同创新团队，在国际上首次成功实现星地量子密钥分发的全方位地面验证，为未来我国通过发射量子科学实验卫星，实现基于星地量子通信的全球化量子网络，对大尺度量子理论基础检验，以及探索如何融合量子理论与爱因斯坦广义相对论，奠定了必要的技术基础。 相关成果5月1日发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上。这是该专项继去年实验实现拓扑量子纠错和百公里自由空间量子态隐形传输与纠缠分发后，取得的又一阶段性重要突破，也是量子信息与量子科技前沿协同创新中心的最新重要成果。 量子密钥分发是最先有望实用化的量子信息技术，可以带来绝对安全的信息传输方式。而实现全球化量子密钥分发网络，需要突破距离限制。目前，由于光纤损耗和探测器的不完美性等因素，以光纤为信道的量子密钥分发距离已接近极限；而由于地球曲率和远距可视等条件的限制，地面间自由空间的量子密钥分发也很难实现突破。要实现更远距离、甚至是全球任意两点的量子密钥分发，基于低轨道卫星的量子密钥分发是最具潜力和可行性的方案。但这需要克服大气层传输损耗、量子信道效率、背景噪音等问题。尤其是低轨卫星和地面站始终处于高速相对运动中，存在角速度、角加速度、随机振动等情况，如何在这些情况下建立起高效稳定的量子信道，保持信道效率及降低量子密钥误码率，成为基于低轨道卫星平台实现量子密钥分发面临的关键。 协同创新团队由中国科学技术大学潘建伟院士和同事彭承志等、中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成。 为攻克星地量子密钥分发的上述难题，创新团队进行了多年合作攻关，自主研制了高速诱骗态量子密钥分发光源和轻便收发整机，自主发展高精度跟瞄、高精度同步和高衰减链路下的高信噪比及低误码率单光子探测等关键技术。在此基础上，利用旋转平台模拟低轨道卫星的角速度和角加速度；利用热气球来模拟随机振动和卫星姿态；利用百公里地面自由空间信道来模拟星地之间高衰减链路信道，成功地验证了星地之间安全量子信道的可行性。 《科技日报》2013-05-03（一版）

20世纪最有影响的科学进展应当包含广义相对论、量子力学、宇宙大爆炸、遗传密码的破译、生物进化理论和其他一些读者喜欢的课题。在这些进展当中，量子力学深层次的根本属性使得它处在一个最为独特的位置。它迫使物理学家们改造他们关于实在的观念；迫使他们重新审视事物最深层次的本性；迫使他们修正位置和速度的概念以及原因和结果的定义。　　尽管量子力学是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对我们日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。　　量子力学既不象广义相对论那样来自于对引力与几何关系的光辉洞察力，也不象DNA的破译那样揭开了生物学一个新的世界的神秘面纱，它的起源不是一步到位的，是历史上少有的天才荟萃在一起共同创造了它。量子的概念如此的令人困惑以至于在引入它以后的20年中几乎没有什么根本性的进展，后来一小撮物理学家花了三年时间创立了量子力学。这些科学家为自己所做的事情所困扰，甚至有时对自己的所作所为感到失望。　　或许用下面的一段观察资料能最好地描述这个至关重要但又难以捉摸的理论的独特地位：量子理论是科学史上能最精确地被实验检验的理论，是科学史上最成功的理论。量子力学深深地困扰了它的创立者，然而，直到它本质上被表述成通用形式75年后的今天，一些科学界的精英们尽管承认它强大的威力，却仍然对它的基础和基本阐释不满意。　　今年是马克斯• 普朗克（Max Planck）提出量子概念100周年。在他关于热辐射的经典论文中，普朗克假定振动系统的总能量不能连续改变，而是以不连续的能量子形式从一个值跳到另一个值。能量子的概念太激进了，普朗克后来将它搁置下来。随后，爱因斯坦在1905年（这一年对他来说是非凡的一年）认识到光量子化的潜在意义。不过量子的观念太离奇了，后来几乎没有根本性的进展。现代量子理论的创立则是斩新的一代物理学家花了20多年时间的结晶。　　您只要看一下量子理论诞生以前的物理学就能体会到量子物理的革命性影响。1890年到1900年间的物理期刊论文基本上是关于原子光谱和物质其他一些基本的可以测量的属性的文章，如粘性、弹性、电导率、热导率、膨胀系数、折射系数以及热弹性系数等。由于维多利亚型的工作机制和精巧的实验方法的发展的刺激，知识以巨大的速度累积。　　然而，在同时代人看来最显著的事情是对于物质属性的简明描述基本上是经验性的。成千上万页的光谱数据罗列了大量元素波长的精确值，但是谁都不知光谱线为何会出现，更不知道它们所传递的信息。对热导率和电导率的模型解释仅符合大约半数的事实。虽有不计其数的经验定律，但都很难令人满意。比如说，Dulong-Petit定律建立了比热和物质的原子重量的简单关系，但是它有时好使，有时不好使。在多数情况下同体积气体的质量比满足简单的整数关系。元素周期表尽管为化学的繁荣提供了关键的组织规则，但也无任何理论基础。　　在众多的伟大的革命性进展中，量子力学提供了一种定量的物质理论。现在，我们原则上可以理解原子结构的每一个细节；周期表也能简单自然地加以解释；巨额的光谱排列也纳入了一个优雅的理论框架。量子力学为定量的理解分子，流体和固体，导体和半导体提供了便利。它能解释诸如超流体和超导体等怪异现象，能解释诸如中子星和玻色-爱因斯坦凝聚（在这种现象里气体中所有原子的行为象一个单一的超大原子）等奇异的物质聚集形式。量子力学为所有的科学分支和每一项高技术提供了关键的工具。　　量子物理实际上包含两个方面。一个是原子层次的物质理论：量子力学；正是它我们才能理解和操纵物质世界。另一个是量子场论，它在科学中起到一个完全不同的作用，稍后我们再回到它上面来。 旧量子论　　量子革命的导火线不是对物质的研究，而是辐射问题。具体的挑战是理解黑体（即某种热的物体）辐射的光谱。烤过火的人都很熟悉这样一种现象：热的物体发光，越热发出的光越明亮。光谱的范围很广，当温度升高时，光谱的峰值从红线向黄线移动，然后又向蓝线移动（这些不是我们能直接看见的）。　　结合热力学和电磁学的概念似乎可以对光谱的形状作出解释，不过所有的尝试均以失败告终。然而，普朗克假定振动电子辐射的光的能量是量子化的，从而得到一个表达式，与实验符合得相当完美。但是他也充分认识到，理论本身是很荒唐的，就像他后来所说的那样：“量子化只不过是一个走投无路的做法”。　　普朗克将他的量子假设应用到辐射体表面振子的能量上，如果没有新秀阿尔伯特• 爱因斯坦（Albert Einstein），量子物理恐怕要至此结束。1905年，他毫不犹豫的断定：如果振子的能量是量子化的，那么产生光的电磁场的能量也应该是量子化的。尽管麦克斯韦理论以及一个多世纪的权威性实验都表明光具有波动性，爱因斯坦的理论还是蕴含了光的粒子性行为。随后十多年的光电效应实验显示仅当光的能量到达一些离散的量值时才能被吸收，这些能量就像是被一个个粒子携带着一样。光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，这是始终贯穿于量子物理且令人头痛的实例之一，它成为接下来20年中理论上的难题。　　辐射难题促成了通往量子理论的第一步，物质悖论则促成了第二步。众所周知，原子包含正负两种电荷的粒子，异号电荷相互吸引。根据电磁理论，正负电荷彼此将螺旋式的靠近，辐射出光谱范围宽广的光，直到原子坍塌为止。　　接着，又是一个新秀尼尔斯• 玻尔（Niels Bohr）迈出了决定性的一步。1913年，玻尔提出了一个激进的假设：原子中的电子只能处于包含基态在内的定态上，电子在两个定态之间跃迁而改变它的能量，同时辐射出一定波长的光，光的波长取决于定态之间的能量差。结合已知的定律和这一离奇的假设，玻尔扫清了原子稳定性的问题。玻尔的理论充满了矛盾，但是为氢原子光谱提供了定量的描述。他认识到他的模型的成功之处和缺陷。凭借惊人的预见力，他聚集了一批物理学家创立了新的物理学。一代年轻的物理学家花了12年时间终于实现了他的梦想。　　开始时，发展玻尔量子论（习惯上称为旧量子论）的尝试遭受了一次又一次的失败。接着一系列的进展完全改变了思想的进程。

我的一个固体样品(稀土配合物),审稿人建议做个固体量子产率.请问哪种仪器可以做固体量子产率?谢谢!

[align=center][img]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/c76fabfd-be4f-4b7f-9ef3-3be47874e493.jpg[/img][/align][align=center][color=#7f7f7f]4月2日，国仪量子研发人员正在操作W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪[/color][/align][color=#000000]“W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪的研制成功，使国仪量子成为目前国内能研制生产该类高端科学仪器的厂商。也标志着中国成为继德国之后，第二个有能力研发该型电子顺磁共振波谱仪的国家。”4月2日，国仪量子技术（合肥）股份有限公司传感事业部副总经理石致富站在最新研发的仪器前向记者介绍。[/color][color=#000000]根据揭榜项目任务书的项目目标和考核指标，国仪量子最终任务全部完成，部分指标超额完成。专家组召开验收会议，认为该产品达到了国际先进水平，此攻关任务已经完成。[/color][color=#000000]近年来，安徽在量子信息领域“从0到1”的原始创新不断突破：[/color][color=#000000]目前，安徽集聚量子科技产业链企业60余家、数量居全国首位，全国首条量子芯片生产线建成运行，全国首个量子信息未来产业科技园挂牌运营，量子专利授权量全国领先，以国盾量子、国仪量子、本源量子、问天量子、中电信量子集团等为龙头的量子高新技术企业不断涌现。[/color][color=#000000]安徽发展量子信息等未来产业，具有强劲的科技创新策源能力。[/color][color=#000000]国仪量子在2021年承接了安徽省制造业重点领域产学研用补短板产品和关键共性技术攻关任务，项目针对“W波段电子顺磁共振波谱仪”进行工程化、产品化开发，解决产品化实现涉及到的核心技术难题，研制出用户友好、皮实可靠，可产品化出售的W波段电子顺磁共振波谱仪。W波段电子顺磁共振波谱仪具有高分辨率、高灵敏度的优势，是一种重要的高端科学分析装置，将给生物、化学、物理以及交叉学科等领域提供一项强有力的研究手段，可用于进行蛋白质、RNA、DNA 的结构解析，从而解决生物学、医学、制药学中的关键问题。[/color][color=#000000]得益于中国科学技术大学、合肥国家实验室等高校与科研机构，合肥在量子信息技术的科研领域具有先发优势，为量子科技发展提供了强有力的人才和智力支撑。[/color][color=#000000]“我们团队在量子精密测量领域有着十多年的研究积累，以长相干、多比特、高精度量子操控为核心目标，目前已掌握了世界领先的高保真量子态调控技术、高灵敏度磁探测技术、微波收发技术、高精度扫描钻石探针技术等核心技术。”石致富说。[/color][color=#000000]“揭榜挂帅”是用市场竞争来激发创新活力的一种机制。国仪量子相关负责人表示，“揭榜挂帅”有助于选拔领头羊、先锋队，聚力突破关键共性技术瓶颈，提高制造业自主创新能力，带动产业链上下游的技术进步，强化供应链保障。[/color][color=#000000]未来，国仪量子将持续加强研发投入力度，在核心技术上不断追求更高标准。与用户协同创新，推动技术落地，赋能多个行业的升级发展，在全球量子领域逐渐发出中国声音，也让“安徽身影”更加活跃。[/color][来源：安徽经济网][align=right][/align]

近日，安徽省量子信息工程技术研究中心及科大国盾量子技术股份有限公司联合发布消息，国产稀释制冷机“ez-Q Fridge”在交付客户后完成性能测试，实际运行指标达到同类产品国际主流水平，成为国内首款可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。据媒体报道，2023年下半年，国盾量子向两家科研单位交付了国产稀释制冷机产品，经客户多月测试，设备长时间连续稳定运行，能够结合主动减震系统以及磁屏蔽等，为量子芯片提供低至10mK级别的极低温低噪声环境，制冷功率达到450uW@100mK。在容纳78根低温测控同轴线缆的超导量子计算低温支撑系统中，分别对56比特和24比特超导量子芯片进行测试，稀释制冷机运转效果良好，达到了国际先进水平。实际上近年来，量子科技已引起国内外的广泛关注。而发展先进的量子科技离不开极低温制冷技术，这主要是由于量子本身是微观的效应，很容易受到干扰，而超低温可以将噪音降得很低。比如，对量子比特来讲，它最怕的就是温度，因为温度产生热耦合噪音，低温之后噪音就可以被极大的限制，使它成为孤立系统，这时它的退相干时间就会大大延长，量子比特才会成功，否则包括存储、读取、叠加等都需要时间。目前达到低温的手段主要有吸附制冷、绝热去磁制冷和稀释制冷。稀释制冷技术于 1950 年代首次提出，并在 60 年代建成了第一个完整的稀释制冷系统，随后便成功商业化。稀释制冷技术最低温度可以低至数个mK（10K），具有制冷过程连续不间断及制冷功率较大等优点，随着低温物理研究需求的不断增加，其已经成为目前最为流行的制冷方法。水有普通的水和重水，它们混合到一块是分不开的，但是氦三氦四不一样，液态的氦三和氦四在低温下在大约八九百mK的时候就会自动分开，自动分开的现象过程中会有所谓的制冷效应，其实这就是因为这两者复合在一起就会产生稀释效应，就会有降温效应，连续的补充和打破平衡，就使得混合液一直处于相分离状态，就实现了所谓的稀释制冷，这就是稀释制冷机的原理。随着量子计算等技术的不断发展，对mK级的稀释制冷机提出了更高的要求，当前国内有数家单位和企业在投入精力开发。[b]中科院物理所[/b]2021年，中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机6月下旬实现近10mK(比绝对零度-273.15摄氏度高0.01度)极低温，标志着中国在高端极低温仪器研制上取得突破性进展，具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。2023年3月28日，中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告，审查了技术测试方案，查验了测试仪器和受试设备，通过现场测试和读取测试数据，一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK，制冷功率达到450μW@100mK，两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。[b]合肥知冷低温科技有限公司[/b]2023年6月13日，“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约，并入驻量子信息未来产业科技园。“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示，项目是合肥“以投带引”的成功案例，在合肥市科技创新集团的支持下，项目公司将拿到第一笔种子基金，打通落地转化的最初一公里。[b]本源量子[/b]2023年10月，由本源量子计算科技（合肥）股份有限公司完全自主研发的本源SL400国产稀释制冷机成功下线，这是国内科创企业的研发团队首次成功突破量子计算极低温制冷这一关键核心技术。省量子计算工程研究中心相关负责人张俊峰说：“该稀释制冷机可提供12mK以下的极低温环境及不低于400μW@100mK的制冷量，降温时间在40小时内，升温时间在24小时内，可满足超导量子计算的极低温运行环境和快速回温的要求，达到国际主流产品的水平。”此外，中船重工、飞斯科等国产厂商目前也在投入相关设备研发。中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司市场总监巢伟向仪器信息网透露，当前国内能用的最基础版本的是400-500μW，而国外主流厂商的1mW设备已经成熟了，甚至开展了10mW的研究，比如IBM的10mW的设备已经用起来了。林德等企业已开发了百瓦级、甚至数百瓦级别4K制冷量来预冷的稀释制冷机。当前中船低温已实现4K制冷机每年一千多套的量产。上世纪70年代物理所冉启泽老先生曾研制出湿式稀释制冷机，但后来无人从事相关研究，相当长一段时间内国内处于技术断层和研究空白，目前国内所用到的稀释制冷机均从欧美购买，比如Oxford Instruments ，Cryomagnetics，Janis Research Company，Bluefors Oy NanoMagnetics Instruments， ICE Oxford Ltd，Quantum Design, Inc.，Leiden Cryogenics Entropy等。2019年12月，美国商务部的一份内部文件提出，未来将限制向中国等美国在量子计算上的竞争对手出口稀释制冷机。一旦被限，中国的量子计算研究将面临重大挑战。据了解，国际主流稀释制冷机售价400万元至600万元，稀释制冷机的国产化，在一定程度上扭转了量子计算关键核心技术受限的局面，加快了量子计算领域自立自强步伐，增强我国在量子计算领域完全自主可控能力。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

量子力学和计算机这两个看似互不相干的理论，其结合却产生了一门也许会从根本上影响人类未来发展的新兴学科——量子信息学，通常人们通俗地称之为“量子计算机”。本文将简要的介绍量子信息理论的基本概念和历史背景，量子计算机的研究进展，及对这一学科未来发展前景的展望。 　　在介绍量子信息论的专业知识之前，先谈谈量子计算机的提出及其产生过程。众所周知，20世纪后半页计算机技术大行其道，人类进入信息时代。随着计算机芯片的集成度越来越高元件越做越小，集成电路技术现在正逼近其极限，科学家们看到传统的计算机结构必将有终结的一天，而且尽管计算机的运行速度与日俱增，但是有一些难题是计算机根本无法解决的，例如大数的因式分解，理论上只要一个数足够大，这个难题够目前最快的计算机忙几亿年的。　　几十年前，一些先驱者，如美国IBM公司的Charles H. Bennett等人就开始研究信息处理电路未来的去向问题，他们指出，当计算机元件的尺寸变得非常之小时，我们不得不面对一个严峻的事实：必须用量子力学来对它们进行描述。八十年代初期，一些物理学家证明一台计算机原则上可以以纯粹的量子力学的方式运行，之后很长一段时间，这一研究领域渐趋冷清，因为科学家们不能找到实际的系统可供进行量子计算机的实验，而且还尚不清楚量子计算机解决数学问题是否会比常规计算机快。　　进入20世纪90年代，实验技术和理论模型的进步为量子计算机的实现提供了可能。尤其值得一提的是1994年美国贝尔实验室的Peter W. Shor证明运用量子计算机竟然能有效地进行大数的因式分解。这意味着以大数因式分解算法为依据的电子银行、网络等领域的RSA公开密钥密码体系在量子计算机面前不堪一击，几年后Grover提出“量子搜寻算法”，可以破译DES密码体系。于是各国政府纷纷投入大量的资金和科研力量进行量子计算机的研究，如今这一领域已经形成一门新型学科——量子信息学。量子信息的存储——量子比特（q-bit）　　量子计算机为什么会有这么大的威力呢？其根本原因在于构成量子计算机的基本单元——量子比特（q-bit），它具有奇妙的性质，这种性质必须用量子力学来解释，因此称为量子特性。为了更好地理解什么是量子比特，让我们看看经典计算机的比特与量子计算机的量子比特有什么不同。我们现在所使用的计算机采用二进制来进行数据的存储和运算，在任何时刻一个存储器位代表0或1，例如在逻辑电路中电压为5V表示1，0V表示0，如果出现其他数值计算机就会以为是出错了。　　而量子比特是由量子态相干叠加而成，一个具有两种状态的系统可以看作是一个“二进制”的量子比特，对量子力学有了解的人都知道，在量子世界里物质的状态是捉摸不定的，如电子的位置可以在这里同时也可以在那里，原子的能级在某一时刻可以处于激发态，同时也可以处于基态。我们就采用有两个能级的原子来做量子计算机的q-bit。规定原子在基态时记为 |0〉，在激发态时原子的状态记为 |1〉 ，而原子具体处于哪个态我们可以通过辨别原子光谱得以了解。微观世界的奇妙之处在于，原子除了保持上述两种状态之外，还可以处于两种态的线性叠加，记为 |φ〉=a |1〉+ b |0〉 ，其中a，b分别代表原子处于两种态的几率幅。如此一来，这样的一个q-bit不仅可以表示单独的“0”和“1”（a=0时只有“0”态，b=0时只有“1”态），而且可以同时既表示“0”，又表示“1”（a,b都不为0时）。　　举一个简单的例子，假如有一个由三个比特构成的存储器，如果是由经典比特构成则能表示000，001，010，011，100，101，110，111这8个二进制数，即0~7这8个十进制数，但同一时刻只能表示其中的一个数。若此存储器是由量子比特构成，如果三个比特都只处于 |0〉或 |1〉则能表示与经典比特一样的存储器，但是量子比特还可以处于 |0〉与 |1〉的叠加态，假设三个q-bit每一个都是处于( |0〉+ |1〉) / (√2) 态，那么它们组成的量子存储器将表示一个新的状态，用量子力学的符号，可记做：|0〉|0〉|0〉+ |0〉|0〉|1〉+ |0〉|1〉|0〉+ |0〉|1〉|1〉+ |1〉|0〉|0〉+ |1〉|0〉|1〉+ |1〉|1〉|0〉+ |1〉|1〉|1〉 　　不难看出，上面这个公式表示8种状态的叠加，既在某一时刻一个量子存储器可以表示8个数。量子信息的运算——量子算法　　接下来我们看看量子计算机如何对这些态进行运算。假设现在我们想求一个函数f(n)，(n＝0~7)的值，采用经典计算的办法至少需要下面的步骤：　　存储器清零→赋值运算→保存结果→再赋值运算→再保存结果……　　对每一个n都必须经过存储器的赋值和函数f(n)的运算等步骤，而且至少需要8个存储器来保存结果。如果是用量子计算机来做这个题目则在原理上要简洁的多，只需用一个量子存储器，把各q-bit制备到( |0〉+ |1〉) / (√2)态上就一次性完成了对8个数的赋值，此时存储器成为态 |φ〉，然后对其进行相应的幺正变换以完成函数f(n)的功能，变换后的存储器内就保存了所需的8个结果。这种能同时对多个态进行操纵，所谓“量子并行计算”的性质正是量子计算机巨大威力的奥秘所在。　　可能有人会还担心我们怎么把所需要的数据从8个或更多个结果中挑选出来呢？对具体的问题这就要要采用相应的量子算法，例如Shor提出的大数因式分解算法，和Grover的量子搜索算法漂亮地解决了两类问题。按照Shor算法，对一个1000位的数进行因式分解只需几分之一秒，同样的事情由目前最快的计算机来做，则需1025年！而Grover的搜索算法则被形象地称为“从稻草堆中找出一根针”！尽管量子算法已经很多了，但是到目前为止真正的量子计算机才只做到5个q-bit，只能做很简单的验证性实验。　　除了最基本的量子位，量子计算，量子超空间传送等概念，在量子计算机的研究中还有许多有趣的现象和新的概念，如量子编码，量子逻辑门和量子网络，量子纠缠交换等。量子计算机能做什么　　量子计算机可以进行大数的因式分解，和Grover搜索破译密码，但是同时也提供了另一种保密通讯的方式。在利用EPR对进行量子通讯的实验中中我们发现，只有拥有EPR对的双方才可能完成量子信息的传递，任何第三方的窃听者都不能获得完全的量子信息，正所谓解铃还需系铃人，这样实现的量子通讯才是真正不会被破解的保密通讯。此外量子计算机还可以用来做量子系统的模拟，人们一旦有了量子模拟计算机，就无需求解薛定愕方程或者采用蒙特卡罗方法在经典计算机上做数值计算，便可精确地研究量子体系的特征。 展望　　现在用原子实现的量子计算机只有5个q-bit，放在一个试管中而且配备有庞大的外围设备，只能做1+1=2的简单运算，正如Bennett教授所说，“现在的量子计算机只是一个玩具，真正做到有实用价值的也许是5年，10年，甚至是50年以后”，我国量子信息专家中国科技大学的郭光灿教授则宣称，他领导的实验室将在5年之内研制出实用化的量子密码，来服务于社会！科学技术的发展过程充满了偶然和未知，就算是物理学泰斗爱因斯坦也决不会想到，为了批判量子力学而用他的聪明大脑假想出来的EPR态，在六十多年后不仅被证明是存在的，而且还被用来做量子计算机。