高速量子随机

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）

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。

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）

科技日报 2012年04月25日 星期三 本报讯（记者张巍巍）据物理学家组织网4月24日（北京时间）报道，维也纳大学量子光学和量子信息学院以及维也纳量子科学与技术中心的研究人员首次在实验中证明，有关两个粒子是否处于纠缠或分离的量子状态，或可由这些粒子被测量后和不再存在时来决定，从而实现对过去事件的模拟、操纵。相关研究结果将发表在最新一期的《自然—物理学》杂志上。 作为奥地利理论物理学家和量子力学的奠基人之一，埃尔温·薛定谔曾表示纠缠是量子力学的特殊性质，其也是新兴的量子密码学和量子计算等量子信息技术的关键资源。 纠缠的粒子所表现出的相关性，比经典物理学定律所允许的更强大也更复杂。如果两个粒子处于纠缠的量子态，它们就能完全地定义共同属性，并以损失自己的个体特性为代价。这就像两个原本没有方向的骰子，在处于纠缠态时，它们将随机显示出同样的朝向；相反，如果它们处于分离的量子态时，其中每一个都将显示出自己明确的朝向，因为每个粒子都有自己的特性。通常，我们会认为无论骰子是否纠缠，量子态的性质至少应是现实的客观事实，物理学家安东·塞林格教授所带领的研究团队现在却可在实验中证明，情况并非一直如此。 他们实现了名为“延迟选择纠缠交换”的“思想实验”，这项实验由亚瑟·佩雷斯于2000年提出。在实验中，两对纠缠的光子可被生成，每对中的一个光子将被发送至“维克多”一方。剩下的两个光子，一个被发送至“爱丽丝”处，一个被发送至“鲍勃”处。“维克多”现在能在两种测量中选择，如果他决定以被迫的纠缠态方式测量自己的两个光子，随后“爱丽丝”和“鲍勃”的光子对也将变为纠缠态；如果“维克多”选择单独测量自己的每一个粒子，“爱丽丝”和“鲍勃”的光子对也将以分离态收尾。 而现在的量子光学技术能支持研究团队推迟“维克多”的选择和测量，并以“爱丽丝”和“鲍勃”对于自身光子的行为作为参考。此次研究的主要作者马晓松（音译）解释说，借助高速的可调谐双态分析器和量子随机数生成器，无论“爱丽丝”和“鲍勃”的光子是否处于纠缠态并显示出量子关联，或是处于分离态并显示出传统关联，都可以在它们被测量后再做出决定。 根据爱因斯坦的名言，量子纠缠效应将呈现出“鬼魅似的远距作用”。而这一实验又向前迈进了一步，依照传统的观念，量子力学甚至可模拟对过去事件的未来影响，实现量子对于过去的“操纵”。 总编辑圈点： 和我们熟悉的宏观世界相比，无论是那只著名的薛定谔猫，还是两个相距遥远却存在“心灵感应”的粒子，量子世界的种种现象（假设）总是容易颠覆一些人们既定的认识。本文的研究看似很复杂，但说不定反而更容易让人理解——特别是对于那些福尔摩斯和波洛的拥趸，以及穿越剧的粉丝们。不过，相较而言，量子纠缠对过去事件的再现应该更加类似于神探对犯罪现场的精准还原，而远没有穿越剧的编剧、导演肆意派一位现代人改变历史那般厉害。

新视野 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20120820/081345461188203_change_chd2882_b.jpghttp://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20120820/081345461188218_change_chd2883_b.jpg 数千年来，人类一直依靠天生的直觉来认识自然界运行的原理。虽然这种方式让我们在很多方面误入歧途——譬如，曾一度坚信地球是平的。但从总体上来说，我们所得到的真理和知识，远远大过谬误。正是在这种过程虽缓慢、成效却十分积极的积累中，人们逐渐摸索总结出了运动定律、热力学原理等知识，自身所处的世界变得不再那么神秘。于是，直觉的价值，更加得到肯定。但这一切，截止到量子力学的出现。 这是被爱因斯坦和玻尔用“上帝跟宇宙玩掷骰子”来形容的学科，也是研究“极度微观领域物质”的物理学分支，它带来了许许多多令人震惊不已的结论——例如科学家们发现，电子的行为同时带有波和粒子的双重特征（波粒二象性），但仅仅是加入了人类的观察活动，就足以立刻改变它们的特性；此外还有相隔千里的粒子可以瞬间联系（量子纠缠）：不确定的光子可以同时去向两个方向（海森堡测不准原理）；更别提那只理论假设的猫既死了又活着（薛定谔的猫）…… 诸如以上，这些研究结果往往是颠覆性的，因为它们基本与人们习惯的逻辑思维相违背。以至于爱因斯坦不得不感叹道：“量子力学越是取得成功，它自身就越显得荒诞。” 直到现在，与一个世纪之前人类刚刚涉足量子领域的时候相比，爱因斯坦的观点似乎得到了更为广泛的共鸣。量子力学越是在数理上不断得到完美评分，就越显得我们的本能直觉竟是如此粗陋不堪。人们不得不承认，虽然它依然看起来奇异而陌生，但量子力学在过去的一百年里，已经为人类带来了太多革命性的发明创造。正像詹姆斯·卡卡廖斯在《量子力学的奇妙故事》一书引言中的所述：“量子力学在哪？你不正沉浸于其中吗。” 一、陌生的量子，不陌生的晶体管 美国《探索》杂志在线版给出的真实世界中量子力学的一大应用，就是人们早已不陌生的晶体管。 1945年的秋天，美国军方成功地制造出世界上第一台真空管计算机ENIAC。据当时的记载，这台庞然大物总重量超过30吨，占地面积接近一个小型住宅，总花费高达100万美元。如此巨额的投入，注定了真空管这种能源和空间消耗大户，在计算机的发展史中只能是一个过客。因为彼时，贝尔实验室的科学家们已在加紧研制足以替代真空管的新发明——晶体管。 晶体管的优势在于它能够同时扮演电子信号放大器和转换器的角色。这几乎是所有现代电子设备最基本的功能需求。但晶体管的出现，首先必须要感谢的就是量子力学。 正是在量子力学基础研究领域获得的突破，斯坦福大学的研究者尤金·瓦格纳及其学生弗里德里希·塞茨得以在1930年发现半导体的性质——同时作为导体和绝缘体而存在。在晶体管上加电压能实现门的功能，控制管中电流的导通或者截止，利用这个原理便能实现信息编码，以至于编写一种1和0的语言来操作它们。此后的十年中，贝尔实验室的科学家制作和改良了世界首枚晶体管。到1954年，美国军方成功制造出世界首台晶体管计算机TRIDAC。与之前动辄楼房般臃肿的不靠谱的真空管计算机前辈们相比，TRIDAC只有3立方英尺大，耗电不过100瓦特。今天，英特尔和AMD的尖端芯片上，已经能够摆放数十亿个微处理器。而这一切都必须归功于量子力学。 二、量子干涉“搞定”能量回收 无论怎样心怀尊敬，对于我们来说，不太容易能把量子力学代表的理论和它带来的成果联系在一起，因为他们听起来就是完全不相干的两件事。而此“能量回收”就是个例子。 每次驾车出行，人们都会不可避免地做一件负面的事情——浪费能量。因为在引擎点燃燃料以产生推动车身前进的驱动力同时，相当一部分能量以热量的形式散失，或者直白地说，浪费在空气当中。对于这种情况，亚利桑那大学的研究人员试图借助量子力学中的量子干涉原理来解决这一问题。 量子干涉描述了同一个量子系统若干个不同态叠加成一个纯态的情况，这听起来让人完全不知所谓，但研究人员利用它研制了一种分子温差电材料，能够有效的将热量转化为电能。更重要的是，这种材料的厚度仅仅只有百万分之一英尺,在其发挥功效时，不需要再额外安装其他外部运动部件，也不会产生任何污染。研究团队表示，如果用这种材料将汽车的排气系统包裹起来的话，车辆因此将获得足以点亮200枚100瓦灯泡的电能——尽管理论让人茫然，这数字可是清楚明白。 该团队因此对新型材料的前途充满信心，确定在其他存在热量损失的领域，该材料同样能够发挥作用，将热能转变为电能，比如光伏太阳能板。而我们只需知道，这都是量子干涉“搞定”的。 三、不确定的量子，极其确定的时钟 作为普通人， 一般是不会介意自己的手表是快了半分钟，还是慢了十几秒。但是，如果是像美国海军气象天文台那样为一个国家的时间负责，那么这半分半秒的误差都是不被允许的。好在这些重要的组织单位都能够依靠原子钟来保持时间的精准无误。这些原子钟比之前所有存在过的钟表都要精确。其中最强悍的是一台铯原子钟，能够在2000万年之后，依然保持误差不超过1秒。 看到这种精确的能让人紊乱的钟表后，你也许会疑惑难道真的有什么人或者什么场合会用到它们？答案是肯定的，确实有人需要。比如航天工程师在计算宇宙飞船的飞行轨迹时，必须清楚地了解目的地的位置。不管是恒星还是小行星，它们都时刻处在运动当中。同时距离也是必须考虑的因素。一旦将来我们飞出了所在星系的范围，留给误差的边际范围将会越来越小。 那么，量子力学又与这些有什么关系呢？对于这些极度精准的原子钟来说，导致误差产生的最大敌人，是量子噪声。它们能够消减原子钟测量原子振动的能力。现在，来自德国大学的两位研究人员已经开发出，通过调整铯原子的能量层级来抑制量子噪声程度的方法。它们目前正在试图将这一方法应用到所有原子钟上去。毕竟科技越发达，对准时的要求就越高。 四、量子密码之战无不胜篇 斯巴达人一向以战斗中的勇敢与凶猛闻名于世，但是人们并不能因此而轻视他们在谋略方面的才干。为了防止敌人事先得知自己的军事行动，斯巴达人使用一种被称作密码棒的东西来为机密信息加密和解密。他们先将一张羊皮纸裹在一根柱状物上，然后在上面书写信息，最后再将羊皮纸取下。借助这种方式，斯巴达的军官能够发出一条敌人看起来显得语无伦次的命令。而己方人员只需再次将羊皮纸裹在同等尺寸的柱状物上，就能够阅读真正的命令。 斯巴达人朴素的技巧，仅仅是密码学漫长历史的开端。如今，依靠微观物质一些奇异特性的量子密码学，已经公开宣称自己无解。它是一种利用量子纠缠效应、基于单光子偏振态的全新信息传输方式。其安全之处在于，每当有人闯入传输网络，光子束就会出现紊乱，每个结点的探测器就会指出错误等级的增加，从而发出受袭警报；发送与接收双方也会随机选取键值的子集进行比较，全部匹配才认为没有人窃听。换句话说，黑客无法闯入一个量子系统同时不留下干扰痕迹，因为仅仅尝试解码这一举动，就会导致量子密码系统改变自己的状态。相应的，即便有黑客成功拦截获得了一组密码信息的解码钥匙，那他在完成这一举动的同一时刻，也导致了密钥的变化。因而当合法的信息接收者检查钥匙时，就会轻易发现倪端，进而更换新的密钥。 量子密码的出现一直被视为“绝对安全”的回归，不过，天下没有不透风的墙。拥有1000多年前那部维京时代海盗史的挪威人，已经打破了量子密码无解的神话。借助误导读取密码信息的设备，他们在不尝试解码的条件下，就获得了信息。但他们承认，这只是利用了现存技术上的一个漏洞，在量子密码术完善后即可趋避。http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20120821/00241d8fef0e119d09d706.jpghttp://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20120821/00241d8fef0e119d09d707.jpg 五、随机数发生器：上帝的“量子骰子” 所谓的随机数发生器，并不是老派肥皂剧中那些奇幻神秘的玩意。它们借助量子力学，能够召唤出真正的随机数。不过，科学家们为什么要不辞劳苦地深入量子世界来寻找随机数，而不是简单轻松地抛下硬币、掷个骰子？答案在于：真正的随机性只存在于量子层级。实际上只要科学家们收集到关于掷骰子的足够信息，那么他们便能够提前对结果做出预测。这对于轮盘赌博、彩票甚至计算机得出的开奖结果等等，统统有效。 然而，在量子世界，所有的一切都是

日前，中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、王亚教授等人在量子精密测量领域取得重要进展，提出基于信号关联的新量子传感范式，实现对金刚石内点缺陷的高精度成像，并实时观测了点缺陷的电荷动力学。相关研究成果近日在线发表于《自然光子学》。此次工作中，研究团队提出了一种新的量子传感范式，即利用多个量子传感器之间的信号关联，提升对复杂对象的解析能力和重构精度。研究团队基于自主发展的氮-空位色心制备技术，可控制备出相距约200纳米的三个氮-空位色心作为量子传感系统，通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，材料中点缺陷的电荷动力学会带来随机的电场噪声。研究团队成功对微米范围内16个点缺陷进行了定位，定位精度最高达到1.7纳米。基于这种关联分辨和精确定位的能力，他们还实现了对每个点缺陷电荷动力学的原位实时探测，为研究体材料内部点缺陷的性质提供了新的方法。研究人员介绍，这一成果展示了基于量子技术的超高灵敏度缺陷探测，甚至在一千亿个正常原子中出现一个缺陷也能探测到。这要比目前最灵敏方法的探测极限提升两个数量级以上，有望为当前十纳米以下芯片中的缺陷检测提供一种强有力的技术手段。[来源：光明日报][align=right][/align]

科技日报 2012年03月27日 星期二 本报讯（记者常丽君）据美国物理学家组织网3月26日（北京时间）报道，最近，一个由奥地利维也纳大学、以色列特拉维夫大学等机构研究人员组成的国际小组，成功地为一种染料分子拍摄了一段量子电影，揭示了分子物质波相干图案逐渐增强的形成过程，将物质的波动性和粒子性、随机性和决定性、定域性和非定域性形象化地展现出来。相关论文发表在3月25日的《自然·纳米技术》上。 按照量子物理学理论，复杂粒子也具有波动性。物理学家理查德·费曼曾提出，物质波也会带来相干效应。人们已经能观察到一些电子、中子、原子和分子的物质波相干。 新实验中结合了最先进的分子裁切和纳米成像技术，瑞士巴塞尔大学提供了特制的染料分子，是一种高荧光染料酞菁（phthalocyanine）及其衍生物分子，原子量分别为514（AMU）和1298（AMU）。以色列特拉维夫纳米技术小组用聚焦离子束将氮化硅切成仅10纳米的薄膜（约50层氮化硅）作为分子栅。 他们利用激光控制微蒸发源，按照所需的密度和相干性产生了一束染料分子，并让染料分子穿过氮化硅分子栅，以减小分子间范德华力的影响，当分子随机打在探测屏幕上，便可实时拍摄下每个分子的量子相干图案逐渐加强的过程。实验中所用的广域荧光显微镜空间分辨率达到10纳米，能显示出每个分子的位置和确定的整体相干图案。 研究人员指出，他们的实验中结合了显微技术，可用于分子束的产生、衍射和探测，有助于将量子干涉实验拓展到更多更复杂的分子、甚至原子干涉仪。对物理教学而言，该实验也具有重要意义，它以肉眼可见的方式，形象地揭示了单个粒子复杂的量子衍射图，让人们实时地看到这些图案在屏幕上出现，并持续几个小时。在实际应用方面，有助于深入了解固体表面分子性质，为将来研究原子薄膜衍射提供了一种新方法。 总编辑圈点： 如果您和我一样，看完第一段就晕了，不用泄气，大多数人感受类似。对于量子论，您可以八卦下爱因斯坦与玻尔那场伟大争辩，也可以打探下它和经典力学的世纪缠绵，但实在不用知道酞菁分子和氮化硅怎么就拍下了量子相干图。不过，我虽敢打赌这和绝大多数人没啥直接关系，却不敢小觑其意义——照论文中的说法，其无疑是在直观的展现量子学传奇，如波粒二象性，以及探讨经典物理的边界。而我只希望，我现在的困惑抵得上80年前爱因斯坦所经历过的万分之一。

中国科技网讯 据物理学家组织网8月9日报道，美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家开发出了“另类跑车”——速度可以从零迅速提升到每小时161公里，然后在短短几微秒时间内“刹车”的铍离子。这些离子在骤然停顿时可以保持完全静止，“高速行驶”对它们几乎没有影响。科学家认为，这一点对于研制未来的量子计算机将大有帮助。 这些离子在一个离子阱中的行驶速度比以前所能达到的速度加快了100倍，确切来说，单个离子仅用8秒时间就前进了370微米。这项新实验还证明，研究人员可以对离子阱中离子的快速加速和突然停止进行精确控制，并且不会影响到离子的电子能级，这对于研发量子计算机而言非常重要，因为存储在这些能级中的信息需要被传递出去，而信息内容不能遭到破坏。 量子计算机可以解决很多目前相当棘手的重要问题。携带信息的量子位（或量子比特）需要在处理器中四处移动。用离子充当量子位，信息传递可以通过移动离子来实现。在过去，移动离子所用的时间比通过离子进行逻辑运算的时间要长，而新研究让这一难题迎刃而解。 研究人员在《物理评论快报》上描述了实验过程。他们将被囚禁的离子冷却至最低的量子运动能态，然后分别用一个和两个离子进行实验，让它们在一个多区离子阱中移动几百微米的距离。快速加速激发了离子的振荡运动，这是研究人员不希望的，但他们很好地控制了减速，使离子在停下来时恢复到了它们最初的量子态。 快速现场可编程门阵列（FPGA）技术是成功控制离子加速和刹车的法宝。研究人员对施加到离子阱中各种电极上的电压电平和持续时间进行编程，平稳的电源电压可以让离子快速移动，同时也能防止它们出现振荡。 研究人员认为，随着控制精度的提升，离子的运动速度还可以更快，并且在停止后仍然能够回到最初的量子态。但他们还必须努力应对许多实际的挑战，比如抑制环境中的嘈杂电场给离子运动带来的不必要的热量。（陈丹） 《科技日报》（2012-8-11 二版）

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。(

中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟院士及其同事包小辉、赵博等同德国研究人员合作，实现了具有高读出效率及长存储寿命的高性能量子存储器。该实验在国际上首次将长存储寿命和高读出效率在单个存储器内结合起来，向可升级长程量子通信及可升级光学量子计算迈出了至关重要的一步。该工作于5月20日发表于《自然—物理学》。 量子存储器的主要用途是存储单个量子态，从而实现不同量子操作的时间同步。量子存储器是量子中继及大尺度光学量子计算中的关键器件，其核心性能指标是存储寿命和读出效率。目前，量子存储器已经在冷原子系综、热原子系综、单个中性原子、低温固体、金刚石色心等体系中实现。从其核心性能指标来看，冷原子系综的发展水平远优于其他实验体系，最有希望被用于可升级量子通信和光学量子计算。因此，冷原子系综体系一直是国际上量子存储及其应用方面的主要研究热点。到目前为止，作为量子存储器最重要应用之一的量子中继单元也仅在冷原子系综体系内被实现。 在以往研究中，延长存储寿命和提高读出效率这两部分往往是分开进行的，使得存储寿命和读出效率这个两个主要指标没有得到同步提升。具体来讲，在以往实现长寿命量子存储的实验中，尽管存储寿命已经提升至毫秒量级以上，但读出效率却仅为20%左右；在实现高效量子存储的实验中，尽管读出效率已经提升至70%以上，但存储寿命却仅有几百纳秒到几微秒左右。仅单一性能指标较好的量子存储器无法满足量子中继及光学量子计算等的实际应用需求。 在提升存储寿命方面，潘建伟小组在2008年发现原子团内的随机运动带来的自旋波乱相构成了限制毫秒级量子存储的主要物理机制，并通过延长自旋波波长的方式，成功地提升存储寿命至1毫秒。在提升读出效率方面，相关研究结果表明，利用光腔增强的方式可以有效地提升读出效率。因此，如何将长寿命量子存储及腔增强量子存储这两部分的方法、技术相结合，是在冷原子系综体系内实现长寿命高效量子存储器的关键。 为了延长自旋波波长，需要采用共线读写的几何结构。为了区分前向散射与背向散射过程，需要采用环形腔共振技术。这两部分相结合带来的一个重要技术难题是：需要实现环形腔与四个模式的同时共振。潘建伟小组通过巧妙的方案设计，将这一四重共振的技术难题简化为双重共振，降低了实验难度，最终成功实现了3.2毫秒的存储寿命及73%的读出效率。该成果为目前国际上量子存储综合性能指标最好的实验结果。论文审稿人认为，该工作是“朝向可升级量子信息处理方向的重要研究成果”，“开启了利用多个原子系综研究复杂量子信息方案的大门”。 潘建伟小组从2005年开始在冷原子系综量子存储方面开展了系统研究，迄今为止已经在《自然》、《自然—物理学》、《自然—光子学》和《物理评论快报》四份国际著名学术期刊上发表高水平论文十余篇，是目前国际上在量子存储研究方面居于领先地位的几个主要研究小组之一。 论文链接

日前，由中国计量科学研究院承担的“可编程约瑟夫森量子电压基准研究”课题顺利通过项目验收。该项目课题建立了基于可编程约瑟夫森结阵的量子电压基准装置，实现了直流1伏电压的测量不确定度1.9×10-9、交流幅值1伏电压（60Hz）的测量不确定度3.1×10-6，技术指标达到国际先进水平。　　据悉，该项目课题是国家“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”项目中的一项。“以量子物理为基础的现代计量基准研究”项目是为应对国际单位制重大变革而设立的国家“十一五”科技支撑计划重点项目，项目分9个课题执行，内容分别涵盖了普朗克常数、精细结构常数等4项基本物理常数的精密测量及量子质量基准、量子电压基准等9套量子基准的研究。“可编程约瑟夫森量子电压基准研究”是该项目中第一个申请验收的课题。9 H# H! ?- U F　　项目课题组经过3年多的研究，自主研发了低损耗微波传输系统、低热电势精密自动开关和高速结阵激励系统，大大减少了系统的噪声，建立了基于可编程约瑟夫森结阵的量子电压基准装置，使我国的量子计量基准研究又往前迈进了重要的一步。$ ^; o" b4 [; N) X$ K　　据该课题负责人、中国计量科学研究院电学与量子研究所研究员高原介绍，在国际计量单位改用自然常数重新定义的改制进程中，电压基准研究的不确定度水平与7个国际单位制基本量中的两个基本量密切相关。一个是电流的单位“安培”，另一个是质量的自然基准“千克”，课题工作的成功将对这两个基本单位的重新定义发挥重要作用。 　高原介绍，其中，电流的单位“安培”是国际单位制7个基本量中惟一的与电磁量有关的基本单位，国际上常用的复现电流单位的方法是根据电学中的欧姆定律，即用电压和电阻两个电学量导出电流。因此在实际量值传递中，电压和电阻起到了电学基本量的作用，用于保存和复现电流量值。

美妙之处或可加速推进信息技术进步的进程 新华社北京3月15日电 （记者李江涛）由清华大学薛其坤院士领衔，清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破，他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，这是我国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象，也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。 该成果于北京时间3月15日凌晨在美国《科学》杂志在线发表。 据介绍，美国科学家霍尔分别于1879年和1880年发现霍尔效应和反常霍尔效应。在一个通有电流的导体中，如果施加一个垂直于电流方向的磁场，由于洛伦兹力的作用，电子的运动轨迹将产生偏转，从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压，这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。而在磁性材料中不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。反常霍尔电导是由于材料本身的自发磁化而产生的，因此是一类新的重要物理效应。 量子霍尔效应之所以如此重要，一方面是由于它们体现了二维电子系统在低温强磁场的极端条件下的奇妙量子行为，另一方面这些效应可能在未来电子器件中发挥特殊的作用，可用于制备低能耗的高速电子器件。 例如，如果把量子霍尔效应引入计算机芯片，将会克服电脑的发热和能量耗散问题。然而由于量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，因此至今为止它还没有特别大的实用价值，因为要产生所需的磁场不但价格昂贵，而且其体积庞大（衣柜大小），也不适合于个人电脑和便携式计算机。 据了解，量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，因此，这项研究成果将会推动新一代的低能耗晶体管和电子学器件的发展，可能加速推进信息技术进步的进程。

我国科学家首次发现“量子反常霍尔效应”这一科研成果离诺贝尔物理奖有多近2013年04月11日 来源： 中国科技网 作者： 林莉君 李大庆 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130410/051365597244421_change_wtt3427_b.jpg量子反常霍尔效应的示意图，拓扑非平庸的能带结构产生具有手征性的边缘态，从而导致量子反常霍尔效应 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130410/051365597244437_change_wtt3428_b.jpg理论计算得到的磁性拓扑绝缘体多层膜的能带结构和相应的霍尔电导 “这个研究成果是从中国实验室里，第一次发表出来了诺贝尔物理奖级别的论文，这不仅是清华大学、中科院的喜事，也是整个国家发展中喜事。”4月10日，诺贝尔物理奖得主、清华大学高等研究院名誉院长杨振宁教授高度评价了我国科学家的重大发现——量子反常霍尔效应。 由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应。美国《科学》杂志于3月14日在线发表这一研究成果。由于此前和量子霍尔效应有关的科研成果已经3获诺贝尔奖，学术界很多人士对这项“可能是量子霍尔效应家族最后一个重要成员”的研究给予了极高的关注和期望。那么什么是量子反常霍尔效应？对它的研究为什么引起世界各国科学家的兴趣？它的发现有什么重大意义？ 重要性 突破摩尔定律瓶颈 加速推动信息技术革命进程 在认识量子反常霍尔效应之前，让我们先来了解一下量子霍尔效应。量子霍尔效应，于1980年被德国科学家发现，是整个凝聚态物理领域中重要、最基本的量子效应之一。它的应用前景非常广泛。 薛其坤院士举了个简单的例子：我们使用计算机的时候，会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题。这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗。而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则，让它们在各自的跑道上“一往无前”地前进。“这就好比一辆高级跑车，常态下是在拥挤的农贸市场上前进，而在量子霍尔效应下，则可以在‘各行其道、互不干扰’的高速路上前进。”薛其坤打了个形象的比喻。 然而，量子霍尔效应的产生需要非常强的磁场，“相当于外加10个计算机大的磁铁，这不但体积庞大，而且价格昂贵，不适合个人电脑和便携式计算机。”薛其坤说，而量子反常霍尔效应的美妙之处是不需要任何外加磁场，在零磁场中就可以实现量子霍尔态，更容易应用到人们日常所需的电子器件中。 自1988年开始，就不断有理论物理学家提出各种方案，然而在实验上没有取得任何进展。2006年, 美国斯坦福大学张首晟教授领导的理论组成功地预言了二维拓扑绝缘体中的量子自旋霍尔效应，并于2008年指出了在磁性掺杂的拓扑绝缘体中实现量子反常霍尔效应的新方向。2010年，我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作，提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系。这个方案引起了国际学术界的广泛关注。德国、美国、日本等有多个世界一流的研究组沿着这个思路在实验上寻找量子反常霍尔效应，但一直没有取得突破。 薛其坤团队经过近4年的研究，生长测量了1000多个样品。最终，他们利用分子束外延方法，生长出了高质量的Cr掺杂（Bi，Sb）2Te3拓扑绝缘体磁性薄膜，并在极低温输运测量装置上成功观测到了量子反常霍尔效应。 “量子反常霍尔效应可在未来解决摩尔定律瓶颈问题，它发现或将带来下一次信息技术革命，我国科学家为国家争夺了这场信息革命中的战略制高点。”拓扑绝缘体领域的开创者之一、清华大学“千人计划”张首晟教授说。 创新性 让实验材料同时具备“速度、高度和灵巧度” 从美国物理学家霍尔丹于1988年提出可能存在不需要外磁场的量子霍尔效应，到我国科学家为这一预言画上完美句号，中间经过了20多年。课题组成员、中科院物理所副研究员何珂告诉记者：“量子反常霍尔效应实现非常困难，需要精准的材料设计、制备与调控。尽管多年来各国科学家提出几种不同的实现途径，但所需的材料和结构非常难以制备，因此在实验上进展缓慢。” “这就如同要求一个运动员同时具有刘翔的速度、姚明的高度和郭晶晶的灵巧度。在实际的材料中实现以上任何一点都具有相当大的难度，而要同时满足这三点对实验物理学家来讲是一个巨大的挑战。”课题组成员、清华大学王亚愚教授这样描述实验对材料要求的苛刻程度。 实验中，材料必须具有铁磁性从而存在反常霍尔效应；材料的能带结构必须具有拓扑特性从而具有导电的一维边缘态，即一维导电通道；材料的体内必须为绝缘态从而对导电没有任何贡献，只有一维边缘态参与导电。 2010年，课题组完成了对1纳米到6纳米（头发丝粗细的万分之一）厚度薄膜的生长和输运测量，得到了系统的结果，从而使得准二维超薄膜的生长测量成为可能。 2011年，课题组实现了对拓扑绝缘体能带结构的精密调控，使得其体材料成为真正的绝缘体，去除了其对输运性质的影响。 2012年初，课题组在准二维、体绝缘的拓扑绝缘体中实现了自发长程铁磁性，并利用外加栅极电压对其电子结构进行原位精密调控。 2012年10月，课题组终于发现在一定的外加栅极电压范围内，此材料在零磁场中的反常霍尔电阻达到了量子霍尔效应的特征值h/e2—25800欧姆——世界难题得以攻克。 课题组克服薄膜生长、磁性掺杂、门电压控制、低温输运测量等多道难关，一步一步实现了对拓扑绝缘体的电子结构、长程铁磁序以及能带拓扑结构的精密调控，最终为这一物理现象的实现画上了完美的句号。 “下一步我们主要的努力方向是全面测量材料在极低温下的电子结构和输运性质，寻找更好的材料体系，在更高的温度下实现这一效应。那时，也许我们能对其应用前景作更好的判断。”王亚愚告诉记者。 外界评说 这是凝聚态物理界一项里程碑式的工作 “实验成果出来以后，量子霍尔效应的发现者给我发了一封邮件。他写道：我深信拓扑绝缘体和量子反常霍尔效应是科学王冠上的明星。”张首晟向记者展示了这封邮件。 《科学》杂志的一位审稿人说：“这项工作毫无疑问地证实了与普通量子霍尔效应不同来源的单通道边缘态的存在。我认为这是凝聚态物理学一项非常重要的成就。”另一位审稿人说：“这篇文章结束了多年来对无朗道能级的量子霍尔效应的探寻。这是一篇里程碑式的文章。” 延伸阅读 霍尔效应与反常霍尔效应 霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年发现的一个物理效应。在一个通有电流的导体中，如果施加一个垂直于电流方向的磁场，由于洛伦兹力的作用，电子的运动轨迹将产生偏转，从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压，这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。产生的横向电压被称为霍尔电压，霍尔电压与施加的电流之比则被称为霍尔电阻。由于洛伦兹力的大小与磁场成正比，所以霍尔电阻也与磁场成线性变化关系。 1880年，霍尔在研究磁性金属的霍尔效应时发现，即使不加外磁场也可以观测到霍尔效应，这种零磁场中的霍尔效应就是反常霍尔效应。反常霍尔效应与普通的霍尔效应在本质上完全不同，因为这里不存在外磁场对电子的洛伦兹力而产生的运动轨道偏转。反常霍尔电导是由于材料本身的自发磁化而产生的，因此是一类新的重要物理效应。 量子霍尔效应的相关研究已3次获得诺贝尔奖 量子霍尔效应在凝聚态物理的研究中占据着极其重要的地位。它就像一个富矿，一代又一代科学家为之着迷和献身，他们的成就也多次获得诺贝尔物理奖。 1985年，诺贝尔物理奖颁给了德国科学家冯·克利青，他于1980年发现了整数量子霍尔效应。 1998年，诺贝尔物理奖颁给了美国科学家：美籍华人物理学家崔琦以及施特默、劳弗林。前两人于1982年发现了分数量子霍尔效应，而后者则对这一效应进一步给出了理论解释。 2010年，诺贝尔物理奖颁给了英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。他们俩在2005年发现了石墨烯中的半整数量子霍尔效应。 此外，量子化自旋霍尔效应于2007年被发现，2010年获得欧洲物理奖，2012年获得美国物理学会巴克利奖。（记者 林莉君 李大庆） 《科技日报》（2013-04-11

据报道，无线电和真空管问世以来，电子计算和通信有了很大发展。今天，消费设备的处理能力和内存等级在几十年前是无法想象的。但是，随着计算和信息处理设备的体积越来越小、功能越来越强，量子物理定律强加的一些基本限制正在出现，这一领域未来的发展前景可能与光子学密切相关。光子学是与电子平行的光学基本概念，光子学理论上类似于电子，但如果用光子代替电子，光子装置处理数据的速度比电子装置快得多。量子计算机。 　　目前，光子学领域的基础研究仍然非常活跃，但由于缺乏重要的设备，无法进行实际应用。美国 加州在理工大学开发新的光子芯片，延迟线特别是光子量子信息处理器，可以生成和测量光量子态。 　　根据光子的基本特性，不同种类的光子被分为能量、动量、偏振等特征，由这些不同特征决定的光子状态称为光量子态。 　　这种新的光子芯片基于在光学领域广泛使用的铌酸锂材料，在芯片一侧产生所谓的光压缩状态，在另一侧测量。时钟和数据恢复/重定时光压缩状态，简单地说，据悉在量子等级中降低“噪音”的光，近年来光压缩状态技术被用于加强激光干涉引力波天文台(LIGO)的灵敏度测量，LIGO天文台是利用激光束探测引力波的探测装置，如果科学家使用基于光的量子装置处理数据，低噪音照明状态也很重要。 　　加州理工大学电子工程与应用物理学副教授阿尔雷扎马兰迪 (Alireza Marandi)说：“我们可以利用它突破许多传统非线性光学研究的局限，甚至打破许多传统假设。” 　　另一方面，据马兰迪介绍，光子芯片技术显示了以太赫兹主频运行量子光学处理器的最终发展方向，专用时钟/计时比苹果笔记本电脑MacBook Pro的计算处理器快上千倍，未来5年内可以通信。据合著者、博士后学者拉杰维尔奈尔拉 (Rajveer Nehra)介绍，该研究报告指出：“光学一直是实现量子计算最有希望的方法之一。因为在可扩展性和室温下的超高速逻辑操作中有内在的优点。但是，可扩展性应用的主要课题之一是在纳米光子学中生成和测量足够的量子状态。 电子元器件是信息技术产业发展的基石，也是保障产业链供应链安全稳定的关键。面对成千上万种功能迥异的电子元器件，以及复杂的供应渠道和货源，往往一个器件的品质就可能影响到整个产品设计，加上近期电子元器件价格大涨，如何提升采购效率降低采购成本对于控制企业产品成本，提高产品竞争力有着极其现实的意义。 随着互联网的发展，用户都在便捷地通过型号搜索并比较渠道。[b]创芯为电子[/b]为不同规模的企业提供电子元器件采购的平台。主要产品包括电源管理[url=https://www.szcxwdz.com]芯片[/url]、处理器及微控制器、接口芯片、放大器、[url=https://www.szcxwdz.com]存储器[/url] 、逻辑器件、数据转换芯片、电容、二极管、三极管 、电阻、电感、晶振等，并提供相关的技术咨询。在售商品超60万种，原?或代理货源直供，绝对保证原装正品，并满?客??站式采购要求，当天订单，当天发货，还可免费供样！

中国科技网讯 据物理学家组织网5月16日（北京时间）报道，西班牙塞西斯光学技术研究所用石墨烯结合量子点成功研发出一种混合型光电探测器，灵敏度是其同类探测器的10亿倍。研究人员指出，该研究预示了石墨烯在光学传感器和太阳能电池领域的新应用。相关论文发表在最新一期《自然·纳米技术》上。 石墨烯在光电子学和光电探测应用领域极有潜力，具有光谱带宽广、响应迅速的优点，但缺点是光吸收能力弱，缺乏产生多倍载荷子的增益机制。目前的石墨烯光电探测器响应度（一定波长的光在入射功率作用下的输出电流）在0.01A/W以下。 研究人员解释说，所需要的是一种迫使更多光被吸收的方法，石墨烯吸收光的效率仅为3%。为了提高光吸收率，他们转向了量子点。量子点是一种纳米晶体，能根据自身大小吸收不同波长的光。从本质上讲，光电探测器是一种把少量光转化为微小电流的设备，通过检测电流来确定有多少光进入了设备，或者直接用该电流产生其他反应，比如辅助产生摄影图像。 为了制造光电探测器，研究小组首先用标准的胶带法剥离出一层石墨烯作底片，用纳米印刷术在上面印上微小的黄金电极，然后用喷雾瓶将硫化铅晶体喷在上面。这些胶状晶体包含了各种大小的颗粒，几乎能吸收所有波长的光。他们用不同波长的光来照射探测器，检测其电阻和电量。 在制造量子点时，要保证在量子点和石墨烯之间实现配位体交换最大化，最大困难是找到合适的材料组合。研究人员说，他们经多次试验，终于使内量子效率达到了25%。在探测器中，量子点层中的光强烈而且可调，生成的电荷传导到石墨烯，在此电流多次巡回，响应度达到了107A/W。 研究人员还指出，在这种光电探测器基础上，还能造出更多新设备，如数字摄像机、夜视镜以及其他多种传感器设备。（记者 常丽君） 总编辑圈点 石墨烯极高的导电性着实令科学家着迷，也因此激发了科学家利用石墨烯来设计超高速光电探测器。传统的硅基光电探测器不能折叠，也不便宜，而且不够灵敏。多年来，一种便宜、可折叠的光电探测器一直是科学家们的梦想。单层石墨烯似乎可以胜任。然而单层石墨烯吸收光子的能力比硅还差，仅有3%的光子被吸收。而当量子点附着在其表面时，其吸收光子的能力可神奇地提高到50%。这样一来，可以穿在身上的电子产品或许真的不再是梦了。 《科技日报》（2012-05-17 一版）

核磁实验里面，单量子、双量子、多量子是指的什么？有什么区别？

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

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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]

量子论和相对论是现代物理学的两大基础理论。它们是在二十世纪头30年发生的 物理学革命的过程中产生和形成的，并且也是这场革命的主要标志和直接的成果，量 子论的诞生成了物理学革命的第一声号角。经过许多物理学家不分民族和国籍的国际 合作，在1927年它形成了一个严密的理论体系。它不仅是人类洞察自然所取得的富有 革命精神和极有成效的科学成果，而且在人类思想史上也占有极其重要的地位。如果 说相对论作为时空的物理理论从根本上改变人们以往的时空观念，那么量子论则很大 程度改变了人们的实践，使人类对自然界的认识又一次深化。它对人与自然之间的关 系的重要修正，影响到人类对掌握自己命运的能力的看法。 量子论的创立经历了从旧量子论到量子力学的近30年的历程。量子力学产生以前 的量子论通常称旧量子论。它的主要内容是相继出现的普朗克量子假说、爱因斯坦的 光量子论和玻尔的原子理论。 　　 　　热辐射研究和普朗克能量子假说 　　 　　十九世纪中叶，冶金工业的向前发展所要求的高温测量技术推动了热辐射的研究。 已经成为欧洲工业强国的德国有许多物理学家致力于这一课题的研究。德国成为热辐 射研究的发源地。所谓热辐射就是物体被加热时发出的电磁波。所有的热物体都会发 出热辐射。凝聚态物质(固体和液体)发生的连续辐射很强地依赖它的温度。一个物体 被加热从暗到发光，从发红光到黄光、蓝光直至白光。1859年，柏林大学教授基尔霍 夫(1824—1887年)根据实验的启发，提出用黑体作为理想模型来研究热辐射。所谓黑 体是指一种能够完全吸收投射在它上面的辐射而全无反射和透射的，看上去全黑的理 想物体。1895年，维恩(1864—1928年)从理论分析得出，一个带有小孔的空腔的热辐 射性能可以看作一个黑体。实验表明这样的黑体所发射的辐射的能量密度只与它的温 度和频率有关，而与它的形状及其组成的物质无关。黑体在任何给定的温度发射出特 征频率的光谱。这光谱包括一切频率，但和频率相联系的强度却不同。怎样从理论上 解释黑体能谱曲线是当时热辐射理论研究的根本问题。1896年，维恩根据热力学的普 遍原理和一些特殊的假设提出一个黑体辐射能量按频率分布的公式，后来人们称它为 维恩辐射定律。普朗克就在这时加入了热辐射研究者的行动。 普朗克(1858—1947年)出身于一个书香门第之家，曾祖父和祖父曾在哥廷根大学 任神学教授，伯父和父亲分别是哥廷根大学和基尔大学的法学教授。他出生在基尔， 青年时期在慕尼黑度过。17岁进慕尼黑大学攻读数学和物理学，后来转到柏林大学受 教于基尔霍夫和赫尔姆霍茨(1821—1894年)等名师。1879年，他以《论热力学第二定 律》的论文获博士学位。他先后在慕尼黑大学和基尔大学任教并从事热力学研究。18 88年11月，他作为基尔霍夫的继任人到柏林大学讲授理论物理学。 他的研究方向从热力学转向热辐射，就是到柏林后才开始的。开始时他用热力学 方法研究黑体辐射理论。他假定空腔壁是由具有相同频率的电谐振子组成的，用热力 学方法处理这种谐振子集。1899年，他得到了一个和维恩辐射定律一致的关系式。同 年年底他得知库尔鲍欧(1857—1927年)和鲁本斯(1865—1922年)在 9月份发表的实验 报告，维恩以及他自己的辐射定律在高频部分与这实验相符，而在低频部分则与实验 偏离。他不得不尝试修改自己的公式，他得到了一个，仍然不好。 正当他继续修改自己的辐射公式时，1900年6月英国物理学家瑞利(1842—1912年) 发表论文批评维恩在推导辐射公式时引入了不可靠的假定。他把统计物理学的能量均 分定理用于他的一个以太振动模型，导出了一个新的辐射公式。同年10月 7日，鲁本 斯夫妇走访普朗克，并告诉他瑞利的辐射定律在低频部分与他的实验相符，在高频部 则与实验相差甚大。普朗克受到启发，立即用内插法导出了一个在高频趋近维恩公式 而在低频则趋近瑞利公式的新的辐射定律。10月19日，他在德国物理学会的会议上以 《论维恩辐射定律的改进》为题报告了自己的结果。鲁本斯当晚进行了核验，证明普 朗克的新公式同实验完全相符。鲁本斯深信普朗克公式与实验曲线的精确一致绝非巧 合，在这个公式中一定孕育着一个新的科学真理。于是鲁本斯在第二天就把这一结果 告诉了普朗克。普朗克受到极大的鼓舞，并决定寻找隐藏在公式背后的物理实质。 普朗克又回到他的谐振子模型，而且这次他把出发点从热力学转到统物理学。但 是他回避了能量均分定理。他把玻尔兹曼原理运用于线性谐振子热平衡时的能谱分布 问题上，导出了振子热平衡时的能谱分布公式。若想使新得到的这个公式能说明实验 曲线，则这公式必须与以前用内插法得到的公式具有同一形式。而要得到这样的统一， 则要求新公式中所包含的振子的能量值必须是一系列不连续的量。而这是与古典物理 学关于能量是连续的观点尖锐对立的。普朗克尊重实验事实，于是提出一个大胆的、 革命性的假设：每个带电线性谐振子发射和吸收能量是不连续的，这些能量值只能是 某个最小能量元e的整数倍，而每个能量元和振子的频率成正比。后来人们称e为“能 量子”，称 h为“普朗克常数”。1900年12月24日，普朗克在德国物理学会的会议上 以《论正常光谱能量分布定律的理论》为题报告了自己的结果。 量子论就这样随着二 十世纪开始由伟大的物理学家普朗克把它带到我们这个世界来。 虽然在围绕原子论的争论过程中，玻尔兹曼(1844—1966年)在反驳唯能论时说过 “怎么能说能量就不像原子那样分立存在呢？”这样的话，马赫(1838—1916年)曾经 表明化学运动不连续性的观点，但真正把能量不连续的概念引入物理学的是普朗克。 因为能量不连续的概念与古典物理学格格不入，物理学界对它最初的反映是冷淡的。 物理学家们只承认普朗克公式是同实验一致的经验公式，不承认他的理论性的量子假 说。普朗克本人也惴惴不安，因为他的量子假设是迫不得已的“孤注一掷的举动”。 他本想在最后的结果中令h→0，但却发现根本办不到。他其后多年试图把量子假说纳 入古典物理学框架之内，取消能量的不连续性，但从未成功。只有爱因斯坦最早认识 到普朗克能量子概念在物理学中的革命意义。

现在量子点有什么好的应用啊突然想来个课题来做，不知道量子点有没有什么好的实际的作用

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。

据美国物理学家组织网5月3日（北京时间）报道，德国马克斯普朗克量子光学研究所的科学家格哈德·瑞普领导的科研小组，首次成功地实现了用单原子存储量子信息——将单个光子的量子状态写入一个铷原子中，经过180微秒后将其读出。最新突破有望助力科学家设计出功能强大的量子计算机，并让其远距离联网构建“量子网络”。

发光物质吸光后所发射光的光子数与所吸收的激发光的光子数之比值。在通常情况下，发光量子产率的数值总是小于1。发光量子产率的数值越大，化合物的荧光或磷光越强。不发光的物质，其发光量子产率的数值为零或非常接近于零。

量子电动力学（Quantum Electrodynamics，简写为QED），是量子场论中最成熟的一个分支，它研究的对象是电磁相互作用的量子性质（即光子的发射和吸收）、带电粒子的产生和湮没、带电粒子间的散射、带电粒子与光子间的散射等等。它概括了原子物理、分子物理、固体物理、核物理和粒子物理各个领域中的电磁相互作用的基本原理。　　量子电动力学是从量子力学发展而来。量子力学可以用微扰方法来处理光的吸收和受激发射，但却不能处理光的自发射。电磁场的量子化会遇到所谓的真空涨落问题。在用微扰方法计算高一级近似时，往往会出现发散困难，即计算结果变成无穷大，因而失去了确定意义。后来，人们利用电荷守恒消去了无穷大，并证明光子的静止质量为零。量子电动力学得以确立。量子电动力学克服了无穷大困难，理论结果可以计算到任意精度，并与实验符合得很好，量子电动力学的理论预言也被实验所证实。到20世纪40年代末50年代初，完备的量子电动力学理论被确立，并大获全胜。　　量子电动力学认为，两个带电粒子（比如两个电子）是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的，是其中一个电子发射出一个光子，另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点，一个电子发射出一个光子后，那光子又可以变成一对电子和正电子，这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子，也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭，使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的，产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子，光子可以在变成正负电子对……而所有这些复杂的过程，最终表现为两个电子之间的相互作用。量子电动力学的计算表明，不同复杂程度的交换方式，对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降，而这个指数的底，正好就是精细结构常数。或者说，在量子电动力学中，任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来，精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或者说，它就是电磁相互作用的强度。

各位有测定过荧光量子效率的朋友们,请教一下测定方法,如:有关公式,标准物等.谢谢!