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测量子弹仪

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  • 【转帖】子弹击穿日用品精彩瞬间

    http://i1.sinaimg.cn/IT/2011/0224/U5385P2DT20110224082555.jpg子弹击中装满彩色沙子的圣诞装饰品时,它发生爆炸的美丽瞬间。http://i3.sinaimg.cn/IT/2011/0224/U5385P2DT20110224082607.jpg一枚子弹从一块泡沫材料里穿过。http://i0.sinaimg.cn/IT/2011/0224/U5385P2DT20110224082617.jpg塞勒以稍微更危险的角度射击一个萝卜,拍摄到子弹进入萝卜的瞬间。http://i1.sinaimg.cn/IT/2011/0224/U5385P2DT20110224082627.jpg一排弹力头饰受到子弹冲击。http://i3.sinaimg.cn/IT/2011/0224/U5385P2DT20110224082638.jpg这是装满水的透明圣诞玻璃球被子弹击穿的精彩瞬间。http://i1.sinaimg.cn/IT/2011/0224/U5385P2DT20110224082649.jpg10根细玻璃毛细管在子弹的冲击下碎裂。

  • 【分享】十种最毒动物:从子弹蚁到大毒蜥

    【分享】十种最毒动物:从子弹蚁到大毒蜥

    新浪科技讯 北京时间6月6日消息,据美国广播公司(ABC)网站报道,动物界里的一些成员具有“折磨人”的天赋,那些不幸有过亲身体验的人就是很好的证明。下面是美国广播公司(ABC)网站近日公布的10种毒性最强的动物。1.子弹蚁[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/06/200906072145_154436_1607864_3.jpg[/img] 这些一英寸长的昆虫的名字是根据它们的毒刺命名的,被它们叮后产生的痛感,就像被子弹射中一样。大部分科学家称,这种昆虫的毒刺使人产生的痛感最为剧烈。辛辛那提动物园无脊椎动物、爬行动物和两栖动物馆馆长兰迪摩根马说:“我曾被子弹蚁叮咬过,我感觉与其他毒虫相比,那种痛感是最剧烈的。它能持续2到3个小时,我一直感觉好像有人用棒球棍重重地击打我,那种疼痛深入骨髓,令人难以忍受。”  子弹蚁在施密特刺痛指数(Schmidt Sting Pain Index)上的得分最高,这个指数是由西南生物学研究所所长贾斯廷施密特制作的,该指数图表把不同昆虫的致痛因素进行对比。他是如何知道这些昆虫的刺痛程度呢?为了制作这个指数表,他亲自尝试了各种毒虫的叮咬。施密特刺痛指数这样描述了子弹蚁的刺痛,“不参杂任何成分的剧烈疼痛。就像赤脚走在火红的木炭上,而且还有3英寸长生锈的钉子扎入脚后跟里。”南美洲的一个本土部落(子弹蚁的产地)用子弹蚁对本部的年轻人进行严格考验——年轻人必须戴上有数百只发怒的子弹蚁的手套。这些年轻人不仅每次要让子弹蚁叮咬10分钟,而且还要不断重复20次。但是对他们来说幸运的是,虽然这种昆虫叮咬后非常疼痛,但是它不会留下永久性损伤。

  • 【转帖】人体脂肪得多厚才能挡住子弹

    【转帖】人体脂肪得多厚才能挡住子弹

    [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/03/200803101341_81045_1622447_3.jpg[/img]实验所用的物品][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/03/200803101338_81043_1622447_3.jpg[/img]子弹射入明胶的三个瞬间为了使人们对“人体得有多厚脂肪才能挡住一颗子弹”这个问题有更直观的了解,卡文迪许实验室的大卫威廉森为我们做了一个有趣的模拟实验。实验主题决定了我们的任务是计算脂肪挡住子弹所需的厚度,因而对子弹类型及其在人体内造成的创伤等不予考虑。实验用品包括一只巨大的气枪、一颗用作子弹的圆形轴承滚子和一截装满明胶的塑胶管。气枪的动力是约70个标准大气压的高压氦,装满明胶的塑胶管则用作靶子,而之所以用明胶是因为它的密度与脂肪基本相同。开始实验了。子弹射出后,子弹前方形成的气流最先冲击到明胶。紧接着,子弹以每秒500米的速度进入明胶。在子弹穿过明胶时,会在身后形成一个圆锥形的洞。这是由于明胶在子弹的高速冲击下要瞬间腾出空间就必须快速向外移动,子弹瞬间经过,但明胶在子弹冲击力的作用下仍在向外移动,这样就形成圆锥形的洞。 子弹离开明胶时的速度仍达每秒180米,这意味着你可能需要两倍于这截明胶长的脂肪来挡住一颗超音速的子弹。也就是说你得有厚达72厘米的脂肪才能挡住子弹,这多少听起来不现实,就是靠大吃大喝也长不出这么厚的脂肪吧。因而还是防弹背心更实用,也更便宜点。

  • 中国科大率先实现高精度量子测量术

    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)

  • 历史大骗局:广岛长崎原子弹爆炸

    一 困惑与疑问 第二次世界大战已经结束将近60年了,那场战争给世界各国人民带来了深重的灾难,特别是反法西斯国家人民所付出的巨大代价。 但是,作为当时主要的法西斯国家的日本每当提到那场战争的时候,主要都是提到他们在那场战争中所受到的伤害和很少提到对他国造成的巨大灾难,最重要的原因是他们有一个很好的理由---日本是第一个受到核武器,也是目前为止唯一一个受到核武器攻击的国家。美国在日本的广岛和长崎各投下的原子弹给日本带来了严重的伤害,最后导致约30万人的死亡。 日本就是借助这两颗原子弹的“威力”来装饰自己“受害者”的面目,每年的8月6日和9日,分别在广岛和长崎都有纪念活动,所谓揭开伤口,教育下一代。 但是,从1995年以来,世界各地,包括美国、俄罗斯、中国、英国、德国日本等国的历史学家和科学家,以及原来的政治家和军人,经过单独或是联合研究,发现美国在日本投放原子弹的历史记载存在许多的疑问,无论是在文字还是图象资料上都有诸多的困惑。主要问题是: 一,由于B-29飞机的航程有限,原子弹的投放飞机的起飞地点选在距离日本较近的提尼安岛的美国空军基地上,从美国本土运送两颗原子弹到提尼安岛上的步骤是先运送到夏威夷,然后在运送到提尼安岛,由于当时飞机的航程和安全性的限制,这两步过程使用的只能是军舰,这两段路却有很大的危险性,因为虽然日本海军在美军的打击下几乎已经没有了战斗力,但是,日本海军却仍然相当数量的潜艇,即使在战争末期这些潜艇仍然偷袭美军的军舰,即运送原子弹的军舰随时有可能被日本潜艇偷袭,美国怎么会冒那么大的风险用军舰运送原子弹? 二,当时美国制造出的第一批原子弹只有三颗,其中一颗已经在1945年7月16日的新墨西哥州的原子弹实验厂实验,美国怎么敢用仅剩的两颗原子弹去攻击实际上已经没有任何还手之力的日本,而且还是以平民为主的城市呢?而且,美国在未来几个月内不要可能马上在造出原子弹,美国难道没有想到会有可能出现的有、突然事件吗? 三,当时,主要的原子物理的科学家包括爱因斯坦、费米甚至是奥本海默本人都极力反对使用这种威力过大的武器。美国政府难道一点也不尊重这些为他们研制核武器以后还得依赖的科学家的意见吗? 四,电影和照片资料的问题。有很多人看过广岛和长崎原子弹爆炸、后的电影和照片资料,但是,你只要有少许的常识和一些思考,你就回发现这些电影和照片资料中有着诸多的问题。原子弹爆炸过后谁有能力在强烈的核辐射区进行摄影或摄像,日本当时没有任何一种防辐射的装备。即使是少得可怜的电影资料还是有问题,你会发现一些“幸存者”在爆炸后从废墟中出来后排成行走路,似乎是经过训练的。另外,能在核武器的爆炸中幸存这本身就是不可思议的事。 五, “幸存者”的迷惑。从战争结束到今天,从未发现过一个可以直接证明在广岛和长崎有过原子弹爆炸的人。有些“幸存者”只看到有大火产生,另一些“幸存者”以自己所谓“受到辐射烧伤的”伤痕,实际上只是火烧伤的痕迹。没有一个日本人能自身经历的的证据证明在广岛和长崎曾爆炸过原子弹。 六,数字的困惑。当时由于日本的个大城市都受到美国飞机的整天狂轰滥炸,大多数市民都跑到乡下躲避,广岛和长崎也是如此,实际上,据一个在广岛的日本老人介绍,1945年3月以后,在广岛市的市民已经不足五万人了。当他在四月离开广岛到乡下时,广岛的人已经寥寥无几了。当然长崎也是如此,而日本政府最后却称两颗原子弹最后造成近30万人死亡,着实在令人费解。 七,科学证据。美国和德国科学家在广岛和长崎两地进行了土样品的秘密采集,拿回国后经化验发现这些土的土质与普通土几乎没有区别,辐射计量并非超常。根本无法与在核实验基地所采集的土样品的辐射剂量相比。实际上,在受到严重辐射的土地上在几百年内不可能可以生长植物,人在该地区生活也相当危险,这与今天广岛的事实相悖。这更使人们困惑。 八,最有力的证据。美国、中国和澳大利亚的科学家运用巨型计算机的有限元分析法,对在新墨西哥州、广岛和长崎的原子弹爆炸的电影图象资料进行分析后,其结果令他们大吃一惊--三份图象是同一颗原子弹的,也就是三份电影资料是在同一颗原子弹爆炸的不同角度拍摄的,当然应该是在新墨西哥州爆炸的那颗原子弹。种种令人不解的疑问和新的发现令许多科学家(特别是核物理学家)和历史学家十分困惑,但是,由于这种关于核武器的事件的极其特殊性以及对事实的谨慎态度,另外很多科学家和历史学家都是独立研究,使这种疑问没有通过新闻媒体公布于众。 二 事实与真相 但是,仍然有许多的学术人士要求知道事实真相,从1995年开始,他们通过些秘密的方式与美国政府交涉,要求美国政府解密一些文件,然而却没有得到任何答复。有些美国政府官员说这是些”疯子的行为”。但是,1999年末,一位参加过“曼哈顿计划”的科学家和一位当年美军的上级军官却联合披露了一个令人吃惊的历史--美国从来没有在日本本土投放过原子弹,在广岛和长崎投放原子弹的事件是一场骗局,那只是美军进行的一场非同寻常的信息站和心理站,一次非常成功的“软战争”。 由于这个消息是在十分保密的情况下披露的,而且受到了美国政府的压制和否定,最后甚至对这两位科学家和军官进行了软禁,没有人知道他们的真实姓名,因此只有极少数科学家和历史学家知道了历史的真相。 纸终究包不住火的,这些消息终究会公布于众,只是时间的问题。 以下就是历史的事实与真相。 这个信息与心理战被称为“曼哈顿2”计划。 1945年7月16日,世界上第一颗原子弹在美国的新墨西哥州实验爆炸成功。这颗原子弹的威力之大甚至超出了科学家、工程师和军方人士的预料。大多数的科学家也预料到了这种武器的存在将直接威胁到人类,这其中包括爱因斯坦和“原子弹之父”奥本海默本人。 但是,第二次世界大战还没有完全结束。虽然在欧洲战场上,战争的火焰已经熄灭,但是在亚洲和太平洋战场,日本帝国还在利用四处环海的地理优势进行垂死挣扎。美军的飞机虽然对日本本土进行了大规模的轰炸,使日本的许多工业城市(包括东京、大阪)几乎已经成为了一片废墟,而且人员伤亡十分惨重,但是,日本却没有任何要投降的迹象,而且种种迹象表明日本准备在本土与盟军决一死站。盟军在1945年6月份已经着手计划在日本本土进行大规模的登陆战,参加的盟军士兵大约为40万,其中以美军为主。美军却非常担心这次登陆行动,日本已全民皆兵,这次行动必将会造成盟军严重的伤亡。 但是原子弹研制成功后,美军便似乎发现了有新的希望。因为对日本使用原子弹会对日本造成巨大的伤亡,并且还有巨大的心理作用,可以达到逼迫日本投降的目的。那样就不再需要冒险进行大规模的强行登陆行动以及有可能在日本进行大规模的战争。这大概能避免约10万盟军的死亡。 因此,美国军方极力要求对日本本土进行原子弹轰炸,以达到逼迫日本投降的目的,这当中为首的美国军方人士是麦克阿瑟将军。 但是,许多科学家以及一些军方人士却反对使用原子弹。因为他们清楚原子弹的威力给平民带来巨大的伤害以及在爆炸后的辐射给土地的影响。 当然,他们也承认在日本进行登陆战将带来巨大的代价。因此,许多科学家和军方人士建议对日本政府施加巨大政治压力使其投降。不过这种想法可以说是很幼稚的,因为当时日本已经受到了世界的孤立和进攻,没有什么所谓“更大的压力”。因此军方人士甚至是美国总统杜鲁门本人也赞成对日本本土使用原子弹。即使这有巨大的风险。

  • 【原创】AMP推出新型子弹形U盘

    U盘产品本身技术含量不大,所以外形设计就成了各厂商的努力重点,绝对称得上是五花八门、稀奇古怪。存储厂商Active Media Products(AMP)就迷上了子弹,0.50口径金色子弹的Bullet-1系列之后又射出了0.22口径银色子弹。 AMP Bullet-2系列外形惟妙惟肖地模仿了子弹造型,整体尺寸65×16毫米,铝质外壳加钥匙链,还镌刻了AMP LOGO,防水防震,拿下子弹头就能看到USB接口了。 不过规格上没什么过人之处,容量仅有4GB、8GB两种,接口标准也只是USB 2.0,并没有采用最新的USB 3.0。 AMP Bullet-2系列子弹U盘现已上市,4/8GB型号分别要13.95美元、20.95美元,和之前的Bullet-1系列完全相同。

  • 子弹撞击玻璃震撼瞬间

    子弹撞击玻璃震撼瞬间效果:场景似星系爆炸http://www.people.com.cn/mediafile/pic/20120421/65/8776554916886994645.jpg图为.357空尖弹射击玻璃时产生的效果。  摄影师黛博拉-贝伊在一场展销会观看了有机玻璃防弹性能的现场演示后突发灵感,决定利用相机去捕捉“子弹撞击玻璃”瞬间那种碎片纷飞的震撼、美丽的爆炸效果。

  • 加利用量子纠缠开发超精密测量技术

    科技日报多伦多6月6日电 (记者冯卫东)加拿大物理学家们首次利用量子力学克服了测量科学中的一个重大挑战。新开发的多探测器方法可测量出纠缠态的光子,实验装置使用光纤带收集光子并将其发送到由11个探测器组成的阵列。此项研究为使用量子纠缠态开发下一代超精密测量技术铺平了道路。 研究报告主要作者之一、多伦多大学物理系量子光学研究小组博士生罗泽马·李称,新技术能利用光子以经典物理学无法达到的精度进行测量。此项研究成果在线发表在《物理评论快报》上。 现存最灵敏的测量技术,从超精确原子钟到世界上最大的望远镜,均依赖于检测波之间的干涉,这种干涉发生于两个或更多个光束在相同空间的碰撞。罗泽马及其同事使用的量子纠缠态包含N个光子,它们在干涉仪中均被保证采取同样的路径,即N个光子要么全部采取左手路径,要么全部采用右手路径。 干涉效应可用干涉仪进行测量。干涉装置的测量精度可通过发送更多的光子加以改善。当使用经典光束时,光子数目(光的强度)增加100倍,干涉仪的测量精度可提高10倍,但是,如果将光子预先设置在一个量子纠缠态,干涉仪在同等条件下的测量精度则同步增长100倍。 科学界虽已了解到测量精度可通过使用纠缠光子加以改善,但随着纠缠光子数的上升,所有的光子同时到达相同检测器的可能性微乎其微,因此该技术在实践中几无用处。罗泽马及其同事于是开发出一种使用多个探测器来测量纠缠态光子的新方法。他们设计了一种使用“光纤带”的实验装置,用以收集光子并将其发送到11个单光子探测器组成的阵列。 这使研究人员能够捕捉到几乎所有最初发送的多光子。罗泽马称,同时将单光子以及两个、三个和四个纠缠光子送入检测设备,测量精度可得到显著提高。 研究人员表示,两个光子好于一个光子,探测器阵列的效果则远远好于两个。随着技术的进步,采用高效探测器阵列和按需纠缠的光子源,此项技术可被用于以更高精度测量更多的光子。《物理评论快报》的评论指出,该项技术为提高成像和光刻系统的精度提供了一种行之有效的新途径。 总编辑圈点 光子纠缠态,早已经不再拘束于当初爱因斯坦等人提出的玄妙理论,而被应用到如量子光刻、量子图像学等技术领域。也正是这些应用,让抽象的量子力学概念能较为实在地体现在人们面前。本文中研究者以超越经典物理学的精度测量出纠缠态光子,这种高分辨率的量子态测量,不仅能带动以上应用领域的发展,亦将有助于实现相关物理参数的高精度。来源:中国科技网-科技日报 2014年06月07日

  • 【周末有奖讨论】来、来、来----你认为子弹和声音谁跑得快?(26楼给出了正确答案)

    [em09510][em09510]刚才翻来日历,今天是周末。。。[em09510]轻松下吧。[color=#00008B]子弹和声音谁跑得快?一放枪,子弹飕地飞出去了,同时有很响的声音发出;子弹在飞行的时候,不断部激着空气,同时伴随着呼啸声。有人说,一般子弹射出枪口的速度是每秒900米,声音常温下的空气中传播的速度是每秒340米,子弹的速度是声音速度的2倍多,因此肯定是子弹跑得快。真是这样吗?[/color]

  • 量子力学的核心问题——测量问题是否已经解决?

    [b]量子力学的核心问题——测量问题是否已经解决?[/b] 在我们的印象中,神秘的量子力学似乎很难与肉眼观测联系起来,更不用说是普通的大学物理实验了。然而,一群科学家正尝试通过双缝干涉实验,让观测者用肉眼验证量子叠加态。更令人激动的是,他们的实验还可能为量子力学的一个核心问题——测量问题找出答案。 Paul Kwiat要求志愿者们坐在一间黑暗的小屋里。在他们的眼睛逐渐适应黑暗环境时,每一位志愿者就像验光时一样,将头支撑在一个支架上,用一只眼睛盯着一个很暗的红十字看。在十字的两边各有一根光纤,可以将单个光子从十字左边或右边射入志愿者的眼中。 Kwiat是伊利诺伊大学香槟分校的实验量子物理学家,在验证了人眼探测单个光子的能力后,他和同事有着更高的目标:根据他们上个月在预印本网站arXiv上提交的论文,他们想要用人眼去验证量子力学的基本假设。[b] [/b]他们并不是简单地将一个光子通过左边或者右边的光纤送入志愿者眼中,而是输送一个同时处于左边和右边的量子叠加态的光子。人们会看到什么不一样的现象吗?根据标准量子力学,答案应该是“不能”。但迄今为止,还没有人做过这类测试。如果Kwiat团队的最终结果和理论预言不同,就会动摇我们对量子世界的现有理解,人们也将尝试通过一些其他理论来解释量子力学。[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]这些理论对自然的看法与现有的完全不同,它们预言现实的存在与观测行为和观测者无关。[/color]如果成立,我们对量子力学的现有解释将被彻底推翻。Rebecca Holmes是Kwiat以前的学生,现在在洛斯阿拉莫斯国家实验室工作,他设计了这套实验装置。他说:“这可能成为超出标准量子力学的现象存在的证据。”[b] [/b]为了探究人眼是否能直接观测到单个光子,近一个世纪的物理学家做了大量努力。1941年,哥伦比亚大学的研究人员在Science上发文称,即使一束光中只有五个光子落在视网膜上,人眼也能看到。30多年后,当时在加州大学伯克利分校的生物物理学家Barbara Sakitt通过实验似乎验证了人眼可以看见单个光子。不过,这些实验远远不能给出确定的结果。Holmes说:“这些实验的问题在于它们都试图使用‘经典’光源”,但我们无法确定经典光源发出的到底是不是单个光子。也就是说,我们甚至不能保证那些早期实验都只用了单个光子。 直到2012年,人们有了确凿的证据,发现青蛙眼中的光感受器,或称视杆细胞,可以探测到单个光子。新加坡科技研究局的Leonid Krivitsky和同事从成年青蛙的眼中提取了视杆细胞,随后通过实验证实这些细胞对单个光子有反应。Kwiat说,现在“毫无疑问单个光感受器是可以对单个光子有反应的。”不过,这并不意味着视杆细胞在活体青蛙或者人体中有着相同的效果。因此,Kwiat和他在伊利诺伊的同事Anthony Leggett等人开始计划用单光子光源测试人类的视觉。很快,Kwiat团队开始了实验。现在,Holmes也加入了团队,负责实验操控。但是“我们当时失败了。”Holmes说。 2016年,当时在维也纳大学的生物物理学家Alipasha Vaziri领导的研究团队报告称,他们用单光子光源证实了“人眼可以探测到单光子事件,而且探测到的概率很高,这显然不是巧合。”[b]双缝实验解决测量问题?[/b] Kwiat团队对这个结果有些怀疑,他们想要用更多志愿者、做更多实验以提高数据的确信度。他们担心的核心问题是眼睛探测光子时的低效。入射光子必须首先经过眼球最外面一层透明的角膜,这会反射掉一部分光。接下来光子进入晶状体,晶状体和角膜共同将光汇聚在眼球后部的视网膜上。而在视网膜和晶状体之间,凝胶状的玻璃体也会吸收或散射光子。最终,抵达角膜的光子中,只有不到10%能出现在视网膜上的视杆细胞中,进而产生神经信号,神经信号传送到大脑就形成了视觉。所以,得到可以在统计学上排除偶然性的显著性差异,是一项令人生畏的挑战。Kwiat说:“我们希望在未来六个月得到确定的答案。” 这并没有使他们停止设计新的实验。在标准设计中,一面半涂银面镜会让光子进入左边或右边的光纤,然后落在左眼或右眼的视网膜上,志愿者就会敲击键盘来表示他们看到的方向。但是,研究者也可以很容易地利用量子光学技术制造出叠加态的光子,使其同时进入两条光纤,然后同时出现在左右双眼的视网膜上。接下来光子到底发生了什么,取决于你相信光子发生了什么。 物理学家用一种叫做波函数的数学抽象概念来描述光子的量子态。在叠加态的光子打在视网膜上之前,波函数会弥散出去,这时光子在左边和右边被发现的概率相同。光子和视觉系统的作用是一种观测,而人们认为观测会使波函数“坍缩”,于是光子最终会处于其中任意一边,就像抛出去的硬币最终朝上的会是正反面中的任意一面。当人眼接收到叠加态的光子时,出现在左右两侧的光子数目会有差异吗?Kwiat说:“如果你相信量子力学,那就没什么区别。”但是如果他们的实验发现了无法驳斥的显著性差异,那就说明量子力学一定存在什么问题。他补充说:“这将会是一个大发现,一个惊天动地的结果。” 这样的结果预示着人们可能会解决量子力学的一个核心问题:[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]测量问题[/color]。假如波函数真的因为测量而坍缩,量子力学理论并没有表明这种坍缩是如何发生的。测量的仪器应该有多大?以眼睛为例,一个视杆细胞够大吗?还是需要整个视网膜?又是否需要角膜?是否需要有一个有意识的观测者呢?[b]坍缩与观测[/b] 一些候选理论通过使坍缩完全独立于观测者和测量仪器,来解决这个潜在问题。例如“[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]GRW”坍缩模型[/color](以理论物理学家Giancarlo Ghirardi,Alberto Rimini和Tullio Weber命名)。GRW模型及其变型都[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]假设波函数是自发坍缩的[/color]。处于叠加态的物体质量越大,坍缩就越快。这个理论的结果之一是,单个粒子可以无限长时间地处于叠加态,但是宏观物体就不行。所以,在GRW理论中,著名的薛定谔的猫是无法处于活与死的叠加态的。像GRW这样的理论被称为“无关观测者”的现实模型。 如果像GRW这样的理论对自然的描述是正确的,我们这一个世纪以来想要证明的想法就完全错了。我们一直都认为观测和测量是构成现实世界的中心要素。关键是,当处于叠加态的光子落在视网膜上时,[color=rgba(57, 99, 158, 0.972549)]GRW理论预言的两边的光子计数将和标准量子力学存在一些细微的差别。[/color]这是因为在光子的传输过程中会和不同大小的系统发生作用,比如两个视杆细胞中的两个感光蛋白是一个系统,两个视杆细胞及相应神经的组合又是一个系统,光子在和这两个系统作用时会表现出不同的自发坍缩速率。尽管Kwiat和Holmes都强调在他们的实验中不太可能会看到什么不同,但他们也承认,如果发现了任何与经典理论的差别,就可能预示着GRW这类理论是正确的。 Michael Hall是澳大利亚国立大学的理论量子物理学家,他并没有参与这项研究。Michael同意GRW预言的光子计数和经典理论会出现很小的差别,但是他说这样的差别太小,已经提出的实验是无法探测到的。然而,他认为光子计数上任何的异常现象都值得关注。他说:“这很值得认真思考。我觉得这种偏差出现的概率极小,但是还是有可能。这非常有意思。” Kwiat也想了解量子态和经典态的主观感知差异。他问道:“人在直接观测量子事件时会感受到差异吗?答案‘很可能不会’,但是我们确实不知道。你永远得不到答案,除非你为人的视觉系统建立一个量子力学级别的完备模型,或者,通过实验进行观测。我们无法建立这样的模型,所以就只能去做实验了。” Robert Prevedel在2016年是Vaziri研究团队中的一员,现在在德国的欧洲分子生物学实验室工作。他更感兴趣的是在一系列事件中找出波函数坍缩的具体位置。坍缩是发生在最初光子打到视杆细胞上时?还是在神经信号产生和传递的中间过程中出现?或者是最后信号使人产生视觉时?他提议将视网膜提取出来,再向其发射处于叠加态的光子,记录不同阶段的视觉处理过程(比如记录视杆细胞,或是组成视网膜的其他感光细胞的信息)来看看叠加态到底持续多久。 Prevedel认为视杆细胞对光的吸收会使得叠加态消失。但是他说:“如果我们看到量子(叠加态)存在于光子接触视杆细胞后的任何一个阶段,不论是在视网膜内不同细胞层中,还是在之后的神经回路中,都将是真正的突破。这将是一个非常惊人的发现。” 还有一个大家常常故意视而不见的问题:人类的意识。意识能造成量子态坍缩,让光子最终只在一边出现吗?但Prevedel却对意识与测量、坍缩之间是否真的存在关联持怀疑态度。 Prevedel说:“意识是人脑中细胞和神经元的共同作用的结果,这些细胞和神经元很多,没有几十亿也有几百万。如果意识在量子叠加态的探测中起到了作用,那么这个过程就会牵扯到尺寸和大脑相当的宏观物体,例如组成生物细胞的大量原子和电子的集合。但根据我们已有的知识,这种宏观物体是无法保持量子叠加态的。”

  • 新型光子芯片能测量更多光量子态

    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!

  • 三科荧光970CRT能测量子产率么?

    我们实验室有台三科的荧光970CRT,用了很多年了,最近想用来测量子产率,但是好像缺个叫积分球的东东,没有积分球能测量子产率吗?如果买一个积分球附件,放在970CRT这台仪器上是否能用呢?请各位大虾指点。

  • 【求助】F-7000测量荧光量子效率的问题

    不知道怎么做固体的荧光量子效率。照说明书做了一下,量子产率不是0就是负数。校正的部分先不管了。测量的部分 method部分不知道选 emission还是exctitation,激发波长啊,范围啊,也不知道有什么讲究。重点是这么设定后,出来的光谱除了激发光有一个峰,其他荧光峰一个也没有,也不知道是哪里出了问题。只好来求教大家了。坛子里搜了搜,资料有一些,基本上手头都有了,只不过是英文的。测荧光量子效率的时候要先测一个标准物质,然后再测一个试样,之后导入数据进行计算。 我的问题是用发射光谱还是激发光谱来做测试有什么区别吗?有做过的人能详细写一下步骤就好了。感谢。

  • 【技术@创新】我科学家在单分子自旋态的量子调控研究中取得新进展

    [size=4][font=黑体]简介:量子调控研究是国家中长期科技发展战略规划的重要内容。近日,中科院物理所纳米物理与器件实验室高鸿钧研究组与谢心澄研究员及英国利物浦大学Werner A. Hofer教授合作在单分子自旋态的量子调控研究中取得新进展[/font][/size]量子调控研究是国家中长期科技发展战略规划的重要内容。近日,中科院物理所纳米物理与器件实验室高鸿钧研究组与谢心澄研究员及英国利物浦大学Werner A. Hofer教授合作在单分子自旋态的量子调控研究中取得新进展。他们发现在酞菁铁分子Kondo效应中由于分子中心铁原子在金属表面的吸附位置不同对Kondo效应产生很大影响。相关研究结果发表在9月7日出版的《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 99, 106402 (2007))上。这是首次报道吸附位置对单分子Kondo效应的调控作用,为单分子自旋态的量子调控及其在量子信息中应用研究提供了新思路。 Kondo效应是指磁性杂质中的局域自旋与自由电子强关联相互作用所引起的一系列低温反常现象。近年来,扫描隧道显微镜技术的迅速发展使人们能够精确地测量单个磁性原子或分子在金属表面上的Kondo效应,而在原子尺度上探索影响Kondo效应的因素是实现单分子自旋态量子调控的关键。 物理所高鸿钧研究组利用低温扫描隧道显微镜及扫描隧道谱,在对吸附在金表面的磁性分子酞菁铁的测量中,发现了Kondo温度高于室温的Kondo效应,并发现分子中心铁原子在金表面的吸附位置对Kondo效应影响很大。他们发现酞菁铁分子在金表面存在两种吸附取向,虽然在分子中心测量的扫描隧道谱显示两种分子取向都存在Kondo效应,但是彼此却存在很大差别。这种差别主要表现在两个方面:根据Fano理论拟合的Kondo温度,以及扫描隧道谱在费米面附近的线型。第一性原理计算及实验测量表明,两种取向的分子的中心铁原子吸附在金表面的不同位置:第一种分子取向,铁原子吸附在金表面两金原子之间的桥位置;第二种分子取向,铁原子吸附在金表面金原子的正上方。他们的理论分析表明,分子中心铁原子在金表面的吸附位置不仅影响到局域自旋与自由电子耦合相互作用的强弱,而且还会影响扫描隧道谱测量中隧穿电子的通道。 近年来,高鸿钧领导的研究组对纳米功能结构材料的调控生长、机制与物性等进行了系列研究(如:Phys. Rev. Lett. 97, 246101 (2006);97, 156105 (2006);96, 226101 (2006);96, 156102 (2006);Adv. Func. Mater. 17, 770 (2007))。根据该工作观察到的吸附位置对单分子Kondo效应,他们提出了调控单分子自旋量子态的可能途径:1)通过基底上不同位置或不同基底的物理化学性质(如:Phys. Rev. Lett. 97, 156105 (2006));2)通过调节纳米分子体系中非功能性侧链(如:Phys. Rev. Lett. 96, 226101 (2006))。这对量子调控和量子信息研究具有重要意义。 以上工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院的资助。

  • 量子计算机出现了,分析仪器会量子化吗?——5月加2钻石币

    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]

  • 【讨论】有点震惊,造过原子弹的老人竟然在街头讨饭

    【讨论】有点震惊,造过原子弹的老人竟然在街头讨饭

    一位老人,一位似乞丐一样衣衫褴褛的老人,你能相信吗?他曾经参与制造过原子弹,是为我国的国防事业做出过很大贡献人! [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/06/200706160932_55142_1604313_3.jpg[/img] 这个乞讨的老大爷,六十多岁模样,面前摊着一张很大的状子,一脸的悲苦! [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/06/200706160933_55143_1604313_3.jpg[/img] 老人30年前就因公致残,本来按规定每月能得到800多元的生活费,但厂长拿工厂的钱去炒股票,对上级的规定拒不执行,老人现在每月只能领到200多元的生活费(身旁放了一张纸,写着讨饭的缘故) [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/06/200706160934_55144_1604313_3.jpg[/img] 生活陷入困境的老汉向法院讨说法,幸运的是:最后得到了法院,劳动部等部门的支持,法院判决工厂必须赔偿老汉各项费用20余万元;不幸的是,工厂领到不但不执行,将老汉原先能得到的仅有的200多元钱也全部停发... [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/06/200706160935_55145_1604313_3.jpg[/img]老汉无奈,只好到北京......,但已身无分文。祸不单行!当老汉正在乞讨的时候,又被城管将随身携带的包没收,里面有老汉和陪护人的身份证、工作证、工伤证、劳模证、工伤诊断证明、多次的医检证明还有全 国 人 大 常委会的函信、劳动部的函件、最高法院的批示、劳动仲裁书、判决书、强制执行文件及其他文件都装在包里,离开那个包,老汉就失去了能依法向工厂要回拖欠的各种费用的证据。

  • 【原创】【第三届原创参赛】从《让子弹飞》看实验室人员管理

    本文为uhlan(东方逸)原创,作品版权归作者 uhlan(东方逸)所有,转载方请自觉尊重作品版权,自觉遵守最高人民法院《关于审理涉及计算机网络著作权纠纷案件适用法律若干问题的解释》,未经作者同意,不能以任何理由对该作品原创文件作任何形式的修改,要完整明显地保留本作品上标明的版权信息,并注明作品的出处(建议转载时用网络链接指向的方式,保留该作品的本站链接),且只能作无偿的公益宣传 (或学习欣赏)用途,不能用于其它目的或用途。若转载方违反本说明要求,对本人及本站造成的负面影响或损失的,由转载方全面负责承担。《让子弹飞》除了过程精彩,高潮不断吊足观众胃口之外,让我觉得印象深刻,久不能释怀的是影片的结局。兄弟的离去,自己喜欢的女人跟着兄弟离去,当男主角骑着马,在他曾经的兄弟和已成为兄弟妻子的女人的笑声和歌唱声中的火车后面不知所措的徘徊,最后孤独地、不自觉地跟在火车后面跑着。整个影片中“霸气外露”、霸气十足的英雄如此落幕,让人叹息。由此我想到实验室管理,想和大家一起探讨下一个有管理能力和有技术业务能力的实验室管理者,如何让一干出色“部下”(一时想不到其它词)能够长久的跟随,为单位为公司做出更大贡献。

  • 【原创大赛】超导量子干涉仪SQUID磁性测量的基本功练习

    【原创大赛】超导量子干涉仪SQUID磁性测量的基本功练习

    [align=center][color=#3366FF][b]超导量子干涉仪SQUID磁性测量的基本功练习[/b][/color][/align][align=center][color=#00b050]原创:王利晨 博士,美国Quantum Design公司[/color][/align][align=center][color=#00b050]推荐:陆俊 工程师,中科院物理所磁学室[/color][/align][align=center][color=#00b050]2017年7月27日[/color][/align][align=left][color=#00b0f0]一、引言[/color][/align][align=left]当今直流磁矩测量最精确的技术是SQUID(superconductor quantum interference devices, 超导量子干涉仪),尤其是DC-SQUID(直流超导量子干涉仪)最低可探测 1e-10 Oe数量级的磁场,即地磁场的百亿分之一,与胎儿的大脑产生的磁场相当。DC-SQUID的工作原理由两个完全一样的超导体-绝缘体-超导体组成的约瑟夫逊结(SIS Josephson junction,简称约结,如Nb-Al2O3-Nb,)并联而成,在没有外场的情形下,超导电流在两个约结中无差别的隧穿(tunneling of Cooper pairs),似乎绝缘体的阻挡并不存在。而当垂直SQUID环面方向存在外加磁通量时,假设SQUID自身电感不计,这两个约结因为在感应电流环路中分处磁通两侧而对外加磁通的响应电流刚好相反,于是引起超导电流在两个约结中的相位产生差异,该相位差随外加磁通量的变化线性变化。SQUID的总超导电流根据基尔霍夫定律(Kirchhoff's law)等于两个约结超导电流之和: I = I1+I2,在特定外磁通大小比如等于磁通量子(flux quantum, Φ0=h/2e=2.07×10-15 Wb)半奇数倍的情况下I1 和I2相位相差π/2,总超导电流I将恒为零,除非SQUID脱离超导态而变成普通导体,也就是说此时不存在贯穿SQUID的超导电流;而在外磁通为量子磁通的整数倍时I1 和I2相位一致,此时可贯穿SQUID的最大超导电流和单个约结能够传导的超导电流一致;这样,在外磁通变化时可贯穿SQUID的最大超导电流(SQUID两端电压保持为 0)与外磁通的依赖关系相当于形成干涉(Fraunhofer diffraction),这种相干干涉的结果是SQUID的有效最大超导电流随外场微小变化而剧烈震荡,如图01所示,因而可以实现超灵敏磁探测。前面简单介绍了DC-SQUID的工作原理,实际上还有一类射频超导量子干涉仪RF-SQUID,它与DC-SQUID的不同在于它只有一个约结,在单约结环路中不可能象DC-SQUID那样可通过贯穿电流来应用,而只能通过电磁感应引入交变电流加以应用。RF-SQUID在使用过程中同样通过磁通变换器和磁通锁相技术提高测量灵敏度,但由于其自身不存在象DC-SQUID的本征差分结构,其灵敏度相比没有DC-SQUID高(相差约一个数量级),不过由于RF-SQUID制作简单且成本较低,它在商用设备中常被应用。对于纳米磁性材料与反铁磁材料等磁矩较弱的样品,SQUID通常是不可替代的磁性测量仪器。目前国际上商用SQUID磁性测量仪器主要由美国的Quantum Design公司与英国的Cryogenic公司,在国内市场份额100%由前者占领,中国有几家单位做SQUID器件,但可惜尚未见整套SQUID磁性测量仪器产品推向市场。[/align][align=left]因为SQUID属于高冷的小众化产品,其制样、测量过程鲜见有人公开,本文考虑到制样过程涉及到磁性测量注意事项不仅仅用于SQUID,而且适合其他类似磁测量仪器比如振动样品磁强计VSM,进行详细的讨论和分享。[/align][align=center][img=,690,520]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图01 SQUID器件高灵敏磁测量原理图[/align][align=left][color=#00b0f0]二、开关机[/color][/align][align=left]开关机是任何设备操作的必要过程,需要注意次序合乎规范,分别简介如下。[/align][align=left]1. 开机:开总电源开关(主机背面左侧)→开系统控制开关(主机正面右侧)→开计算机控制开关(主机正面左侧)→ 登陆计算机(初始密码为空)双击桌面上的MultiVu 图标进入测量操作系统系统→初始化过程大约1~2分钟→关闭自检结果提示消息框,准备测量。[/align][align=left][/align][align=left]2. 电网停电前,进行关机操作:关闭MultiVu测试系统关闭过程,1~2分钟自动完成关计算机→关系统控制电源(主机正面右侧)→ 关总电源(主机背面左侧)。[/align][align=left][/align][align=left]3.怀疑是信号端口等软件问题时,执行重启操作:退出MultiVu操作系统→关计算机→关系统控制电源→开系统控制电源→开计算机→进入MultiVu操作系统,此过程不需要关闭总电源。[/align][align=left][color=#00b0f0]三、样品制备[/color][/align][align=left]制备过程分为以下几步。[/align][align=left]1、取样称量,需要mg级精度,铁磁性样品最好少于1mg(否则较高磁场下SQUID探测器容易饱和失真),形状接近球形或正方形。[/align][align=left]2、做实验前准备好各种工具,如图02所示,需要注意:自己洗手,防止油性物质;擦洗剪刀等工具上的脏东西;尽量使用塑料镊子。[/align][align=center][img=,304,538]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_02_1611921_3.jpeg[/img][/align][align=center]图02 制样工具图片[/align][align=left]3、样品固定架尺寸很重要,为避免样品在测量过程中移动或晃动,需要有较稳固的固定措施,最方便的是借助胶管自身做固定支架,如图03所示,胶管内径6毫米,所以中间插的横向胶管尺寸7毫米最合适,太小容易卡不紧,太大做交流磁化率测量的时候放不进腔体。[/align][align=center][img=,287,509]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_03_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图03 样品固定支架示意[/align][align=left]4、张飞也得会穿针,使用胶带将样品与固定支架绑劳,将胶带一头折叠,这样避免了胶带到处粘东西的问题,在穿过空管的时候也不会粘到空管,如图04所示。[/align][align=center][img=,526,290]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_04_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图04 胶带穿过固定支架[/align][align=left]5、固定样品,排除胶带与样品之间的空气,如图05所示。[/align][align=center][img=,290,437]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_05_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图05 将样品封进胶带[/align][align=left]6、使用另一片胶带固定样品,保证样品在测试过程中不会乱动,平行垂直皆可实现,如图06所示。[/align][align=center][img=,267,449]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_06_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图06 将样品通过固定支架安装进测量柱[/align][align=center][img=,669,528]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281810_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图07 薄膜样品垂直膜面样品安装示意图[/align][align=left]7、样品也要透透气,样品卡入胶管中,为了快速实现热平衡,在胶管上下各开几个小洞,如图07所示。此处需要非常注意,小洞尽量开在胶管两段,这样在震动或者提拉测试的过程中小洞不会出现在鞍区。测试过程中要保证测试区域内背景一致,这样才可以减小误差。[/align][align=center][img=,296,444]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_07_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图08 在样品柱上扎热、气交换孔[/align][align=left]8、腰杆要摆直。要保证胶管和所连接的测试杆两截成一条直线,否则在测试过程中非常容易碰壁。如图08所示。[/align][align=center][img=,265,470]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_08_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图09 确认样品柱与测量杆准直[/align][align=left][/align][align=left][color=#c24f4a]注意:使用[/color][color=#c24f4a]SQUID[/color][color=#c24f4a]磁性测量杆时,无论安装样品托还是卸载样品托,均应将样品杆放置好,一只手固定住蓝色的接头部分,另一只手拧石英或铜样品托的塑料接头部分。不合理用力容易导致其折损,此杆属于特制无磁纤维材料制成,质脆,一旦造成损坏,修复起来有难度,买根新的需要人民币约[/color][color=#c24f4a]7000[/color][color=#c24f4a]元。[/color][/align][align=left][color=#00b0f0]四、样品安装[/color][/align][align=left]保证测量数据的正确性,样品的安装调试尤为重要。即待测样品正确安装固定在样品托(sample holder)上后,主要要做到以下几点:[/align][align=left]1、样品在杆上:要同心[/align][align=left]样品托(sample holder)固定到样品杆(sample rod)上后,要保证两者在一条直线上。[/align][align=left]2、样品在腔内:别偏心[/align][align=left]样品放入样品室后,进行水平方向360度旋转测量,找一最小值,对应的位置就是样品在水平方向最靠近样品室中心的位置。[/align][align=left]3、样品测量前:调中心[/align][align=left]样品杆在300K~5K时,杆的长度变化大约有1.4mm,故请在起始测量的温度点上再调一把中心。[/align][align=left]4、注意测量杆的关节:别松动[/align][align=left]所谓关节就是可以拆卸连接的地方。测量杆上一共有4处:①样品杆顶端与柔性接头的连接、②柔性接头与磁性碰锁的连接、③样品杆底端与蓝色接头的连接、④蓝色接头与样品托的连接。[/align][align=left]测量杆放入样品室前一定要检查这4处连接的地方是否固定牢靠,不能松动。[/align][align=left]5、注意样品的磁矩:别太大[/align][align=left]样品的磁矩最好在10emu以下,太大容易产生跳点。[/align][align=left]6、总结:为了便于记忆,以上几点归纳为四个字“三心二意”。五个关键词,十个字:“同心、偏心、中心、松动、大小”。[/align][align=left][color=#00b0f0]五、开始测量[/color][/align][align=left]测量控制过程的序列文件编写注意事项[/align][align=left]1、测M-H曲线,低温高场下磁矩跳动特别厉害的情况,可以在测试过程中进行改善。具体如下[/align][align=left] i) VSM振幅不宜调的过大,因为振幅过大虽然有利于测试小信号,会机械的引入误差。对于样品信号较小的情况,一般也建议调到4就可以。[/align][align=left]ii) 建议修改大家之前用的普遍的程序,MH测量扫场的过程中,每一个磁场点停顿(3-5)秒钟,具体根据自己的样品测试决定。[/align][align=left]iii) 加长平均测量时间,系统默认是2s,可以改为4s,这个时间也是根据自己的样品来决定。这样的话测量时间就会变长,所以应根据自己的样品和需要选择等待和采点的时间,尽量用较短的时间测量出可靠的数据。[/align][align=left][/align][align=left]附上一张工程师的调试图,左图为大家普遍用的程序做出来的。左图上方是MH曲线,下方是测量中的Standard error。右图是在每个磁场点等待5s,平均时间为4s,振幅为4时的数据,可以看到有明显的改善。[/align][align=left] [/align][align=center][img=,649,487]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707271931_09_1611921_3.jpeg[/img][/align][align=center]图10 测量平均时间效果对比图[/align][align=left]2、高级设置:调整完中心以后记得在advanced选项里设置auto tracking选项。设备调中心的时候是在300K,但实际测试的时候会根据自己的样品特性来选择合适的温度。材料都有热胀冷缩,测试杆也不例外,但Quantum Design公司的测试杆出厂之前都对杆子的热胀冷缩系数进行了标定,在测试过程中会根据温度的不同来自动修正中心位置,如图11所示。[/align][align=center][img=,334,445]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281813_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图11 调中心设置[/align][align=left]3、选择合适的量程:杀鸡焉用牛刀。根据自己样品的特性来选择振幅的大小,如果超过量程太多会造成误差,量程设置界面如图12。[/align][align=center][img=,554,738]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281813_02_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图12 测量振幅设置[/align][align=left]4、统一度量衡:秦始皇统一了度量衡,而Quantum Design的程序中为了满足大家对不同单位的使用,提供了emu和Am2的单位选择,设置入口如图13所示。[/align][align=center][img=,554,738]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281813_03_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图13 单位制切换[/align][align=left]5、量体裁衣:测试过程中需要根据自己样品磁性的强弱和特殊温区或者磁场区间来进行程序的编写。如果磁性较弱,建议采取Stable模式,反之可采用sweep模式,如图14所示。[/align][align=center][img=,690,531]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281814_01_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图14 温度磁场设定[/align][align=left]6、漂亮收尾: 因为SQUID用的是超导磁体,会存在剩磁,而减少剩磁的方法就是在程序结束后将磁场振荡到0场。注意:需要从2T以上磁场开始振荡降磁场,不然几乎没有效果。测试过程中大家可以根据测试的需要使用Linear或者No Overshoot模式,如图15所示。[/align][align=center][img=,554,738]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707281814_02_1611921_3.png[/img][/align][align=center]图15 程序结束关场设置[/align][color=#ff00ff]注意:每次测量要养成客观登记的习惯,有任何问题或异常都要有书面登记并向维护人员报告。[/color][align=left][color=#00b0f0]六、致谢[/color][/align][align=left]感谢磁学实验室胡明高级工程师在实验过程中提供的帮助和讨论。[/align][align=left][color=#00b0f0]七、参考文献[/color][/align][align=left]【1】 Tinkham M. Introduction to superconductivity (2nd edition) . 2ed. New York: McGraw-Hill Inc, 1996.[/align][align=left]【2】Fossheim K, Sudbo A. Superconductivity: physics and applications . Hoboken, New Jersey: John Wiley, 2004.[/align][align=left]【3】Quantum Design. San Diego: MPMS XL User's Manual, 2000.[/align]

  • 液体相对量子产率的测定

    求助大家,我现在想测试液体测量产率,想以罗丹明B为标准物质,但是想要知道其量子产率大概是多少,我查阅了文献,0.85-0.9之间都有,想问一下这个具体值如何界定,是根据我自己购买的罗丹明B查阅文献确定大概值即可,还是像购买浓度标品一样,其量子产率在我购买时商家是知道并且标识出来的。

  • 法美两科学家获2012年诺贝尔物理学奖[图] 他们测量和操控单个粒子并保持其量子特性

    http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/00241d8fef0e11def81206.jpg戴维·瓦恩兰http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/00241d8fef0e11def8220e.jpg赛尔日·阿罗什http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/011349804739421_change_hzp2a20_b.jpg 10月9日,在瑞典首都斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院专家解读2012年诺贝尔物理学奖得主研究成果。新华社记者 刘一楠摄 中国科技网讯 据诺贝尔奖委员会官方网站报道,北京时间9日17时45分,2012年诺贝尔物理学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓,法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰因“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”获此殊荣。 塞尔日·阿罗什和戴维·瓦恩兰各自独立发明和发展了测量及操控单个粒子的方法,并能在实验过程中保有粒子的量子力学特质,而这种方式在此之前被认为是不可企及的。两位科学家的工作领域均属于量子光学,事实上,他们所采用的方法还有很多共通之处:戴维·瓦恩兰使用光子来控制和测量被囚禁的带电离子,塞尔日·阿罗什则采用了相反的途径,他控制并测量了被囚禁的光子,具体需要原子穿越陷阱来实现。 塞尔日·阿罗什1944年9月11日出生于摩洛哥卡萨布兰卡,目前居住于巴黎。1971年在法国皮埃尔与玛丽·居里大学,即巴黎第六大学取得博士学位。现任法国巴黎高等师范学院教授和法兰西学院教授,兼任量子物理系主任。他还是法国物理学会、欧洲物理学会和美国物理学会的会员,被认为是腔量子电动力学的实验奠基者。曾获洪堡奖、阿尔伯特·迈克尔逊勋章、查尔斯·哈德·汤斯奖、法国国家科学研究中心金奖等诸多奖项。其主要研究领域为通过实验观测量子脱散(又称量子退相干),即量子系统状态间相互干涉的性质会随时间逐步丧失。脱散现象可对量子信息科学形成两方面的影响:一是涉及量子计算领域,另一方面则与量子通信相关。 戴维·瓦恩兰1944年2月24日出生于美国威斯康星州密尔沃基。1970年在美国哈佛大学取得博士学位。现任美国国家标准技术研究所研究员和组长,美国科罗拉多大学波德分校教授。他还是美国物理学会、美国光学学会会员,并于1992年入选美国国家科学院。曾获得阿瑟·肖洛奖(激光科学)、美国国家科学奖章(物理学)、赫伯特·沃尔特奖、本杰明·富兰克林奖章(物理学)等。他的主要工作包括离子阱的激光冷却,以及利用囚禁的离子进行量子计算等,因此被认为是离子阱量子计算的实验奠基者。(记者 张巍巍) 《科技日报》(2012-10-10 一版) 他们是量子物理实验派双杰 ——记2012年诺贝尔物理学奖获得者 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/00241d8fef0e11def85615.jpg 10月9日下午,2012年诺贝尔物理学奖揭晓。瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会将奖项授予给了量子光学领域的两位科学家——法国物理学家塞尔日·阿罗什与美国物理学家戴维·瓦恩兰,以奖励他们“提出了突破性的实验方法,使测量和操控单个量子系统成为可能”。 诺奖官方网站称,塞尔日·阿罗什与戴维·瓦恩兰两人分别发明并发展出的方法,让科学界得以在不影响粒子量子力学性质的情况下,对非常脆弱的单个粒子进行测量与操控。他们的方式,在此前一度被认为是不可能做到的。 而这就是诺贝尔物理学奖此次垂青于两位实验派物理学家的原因。 进入量子光学的神秘之门 本届物理奖的两位得主戴维·瓦恩兰与塞尔日·阿罗什是同年生人。 塞尔日·阿罗什,1944年出生在摩洛哥卡萨布兰卡,1971年于法国巴黎的皮埃尔与玛丽·居里大学取得博士学位,目前在法兰西学院和法国巴黎高等师范学院任教授。在拿到本届诺贝尔物理学奖前,他已被业内誉为腔量子电动力学的实验奠基人。 戴维·瓦恩兰,1944年出生于美国威斯康星州密尔沃基,1970年于哈佛大学取得博士学位,目前作为研究团队带头人和研究员,就职于美国国家标准与技术研究院(NIST)与科罗拉多大学波德分校。瓦恩兰亦一直有着“离子阱量子计算实验奠基者”的头衔。 他们两人是量子物理实验派双杰。两人研究的范畴都属于量子光学,这一领域在上世纪80年代中期以后经历了长足发展,而他们的学术生涯一直在与单光子与离子打交道,研究光与物质在最基本层面上的相互作用。 曾经很长时间以来,实验派物理学家们想在一个微观层面上研究光与物质的相互作用,这完全是难以想象的事。因为,对于光或者其他物质的单个粒子而言,经典物理学已不适用,量子力学的法则在此时取而代之。但是单个粒子却很难从周围环境中被分离出来,并且,它一旦和周遭环境发生相互作用,便会立即丧失其神秘的量子特征。 如此让人束手无措的局面,使得很多量子力学理论所预言的怪异现象无法被科学家们直接观察到。于是长期以来,研究人员只能依靠那些法则已证明可能会影响到量子奇异特性的实验来进行观察研究。而这或许让实验派物理学家们感觉一直跟在理论的后边亦步亦趋。 真正改变实验物理学的人 扭转这一窘状的正是阿罗什与瓦恩兰,他们两人带领各自的研究小组,分别发展出理想的方法,用于测量并操控非常脆弱的量子态。 具体而言,两人所采用的方法既有共通特点亦各有精妙之处:瓦恩兰捕获带电原子(离子),随后使用光(光子)对其进行操控和测量,这些离子被放置在超低温中,防止被外界“打扰”。该方法关键在于巧妙的使用激光束以及激光脉冲抑制了离子的热运动,离子因此进入特定的量子叠加态中——叠加态正是量子世界最神秘的特性——从而保持住了单个粒子的量子特征。 而阿罗什虽然同样使实验处于真空和超低温环境,却采用的是完全相反的手段:利用原子对光子进行操控和测量。他将两面特制的、反射能力极强的镜子组成空腔,捕获住光子并让其在空腔中停留0.1秒——这点儿时间已足够光子在消失前绕地球一圈——这时他再让里德伯原子(比一般原子大1000倍的巨大原子)穿过空腔,每次通过一个里德伯原子,原子离开时,会“告诉”他空腔里还有没有光子。 试着分别去操纵一个光子与离子,借以深入洞察一个微观的世界——原本仅仅是理论学派的领域,正是塞尔日·阿罗什与戴维·瓦恩兰的研究“打开了新时代量子物理学实验领域的大门”。现在,借助他们的新方式,实验物理学家们得以操控粒子或对粒子进行计数。 实验、应用、改变人们的生活 但阿罗什与瓦恩兰的成就并不止于此。 在公布本届物理奖获得者后,诺奖组委会还介绍了两人的成果在应用层面上的意义。据组委会称,阿罗什与瓦恩兰在他们的研究领域采取了突破性的方法,产生其中一个应用是将建立起一种新型的、基于量子物理学的超快计算机,这或将导致极其先进的通信和计算模式。换句话说,这是向着研制具有惊人运算速度的量子计算机迈出了第一个脚步。科学家预想,或许,就在本世纪,量子计算机会彻底改变我们每个人的日常生活——正如经典计算机在上个世纪曾彻底颠覆每个人的生活方式一样。 而阿罗什与瓦恩兰的研究产生的另一个应用是:“会带来一种非比寻常的精准时钟,并在未来成为一个新的计时标准。”这种超高精度钟表的精确度将比今天所使用的铯原子钟高出数百倍。此前,世界最精确的时钟曾经就是瓦恩兰就职的科罗拉多州国家标准与技术研究所制造的量子逻辑钟,它的误差约为每37亿年1秒。 阿罗什与瓦恩兰展示了如何在不破坏单个粒子的情况下对其进行直接观察的方法,但他们做到的却不只是在量子世界控制住粒子,其带给人们生活的改变,将远超今天目力所能够看得到的。 那么,荣摘诺奖桂冠又是否改变了科学家本人的生活呢?据英国广播公司(BBC)在线版消息称,塞尔日·阿罗什本人仅仅提前了20分钟被组委会告知自己获奖的消息。 “我很幸运,”塞尔日·阿罗什说,但他指的并不是自己得奖这回事,“(接到来电时)我正在一条街上,旁边就有个长椅,所以我第一时间就坐了下来。”他形容那一刻的心情,“当我看到是

  • 【转帖】美国理学家首次实现原子间单量子能量交换

    据美国物理学家组织网2月23日报道,美国国家标准研究院物理学家首次在两个分隔的带电原子(离子)之间建立了直接运动耦合,实现了原子之间的单量子能量交换。这一技术简化了信息处理过程,可用于未来的量子计算机、模拟技术和量子网络中。相关研究发表在2月23日的《自然》杂志上。研究人员解释说,他们让两个铍离子在电磁势阱中震荡进行能量交换,这一交换中是以最小能量单位——量子来进行的。这意味着离子被“耦合”在一起,表现出像宏观世界中如钟摆、音叉那样的“和谐震荡”,做重复的来回运动。实验利用了一种单层离子势阱,并将其浸在液氦浴中冷却到零下269摄氏度。离子之间相隔40微米,漂浮在势阱表面。势阱表面装有微小电极,让两个离子靠得更近,以便产生更强的耦合作用。超低温度可以抑制热量,避免扰乱离子行为。研究人员在势阱上放了震荡脉冲来检测铍离子频率。  研究人员还用激光制冷减弱两个离子的运动,再用两束反向紫外激光束将一个离子进一步冷却到静止状态,调节势阱电极间的电压,就开启了耦合作用。经测量,离子的能量交换每155微妙仅有几个量子,而达到单个量子交换时频率更低,间隔为218微秒。从理论上讲,离子之间这种能量交换过程能一直持续,直到被热量打断。  “首先,一个离子轻微震动而另一个静止,然后震动传给了另一个离子,它们之间的能量运动是一个最小的能量单位。”论文第一作者、国家标准技术研究院博士后研究员坎顿·布朗说,“我们可以调节耦合作用,影响能量交换的速度和程度,还能控制耦合作用的开启或终止。”用电极电压来调整两个离子的频率,让它们离得更近,耦合作用就开始了。当两个离子频率最接近时,耦合作用最强。由于正电荷离子之间的静电作用,它们之间倾向于互相排斥。耦合使每个离子都具有了两个电子的特征频率。  在未来的量子计算机中,上述技术可用于解决量子系统的复杂问题,破解当今使用最广的数据加密编码。不同位置的离子直接耦合可以简化逻辑运算,有助于校正运算过程错误。该技术还可能用于量子模拟,以解释复杂量子系统如高温超导现象的原理机制。  研究人员还指出,类似的量子交换作用可以用来连接不同类型的量子系统,如离子和光子,在未来的量子网络中传递信息,如势阱中的离子可以在超导量子比特(昆比特)和光子比特之间作“量子转换器”。

  • 量子理论!

    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。(

  • 拓展量子技术应用新维度——自旋电子学介入量子应用领域成果初现

    本报记者 刘霞 综合外电http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130614/021371223980109_change_chd36128_b.jpg用激光操控单个电子自旋模拟图http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20130614/021371223980140_change_chd36126_b.jpg 今日视点 科学家们一般认为,研究微观粒子运动规律的新兴技术——量子技术主要应用于计算、通讯和加密等领域,但据物理学家组织网近日报道,现在,科学家们利用自旋电子学(其基本理念是理解和操作电子的自旋来推动技术的发展)扩展了量子技术应用领域的新维度,使他们可以利用量子力学完成一些此前没有想到过的任务,比如用激光处理量子信息以及在纳米尺度上进行温度测量。 这两项研究都建立在对钻石内的氮晶格空位中心进行操控的基础上,都利用了这一瑕疵固有的“自旋”特性。氮晶格空位中心是钻石原子结构上的一种瑕疵,钻石晶格中的一个碳原子被一个氮原子取代,使其附近空缺出一个晶格空位,围绕氮原子旋转的自旋电子就变成一个量子比特(qubit)——量子计算机的基本单位。 这两篇文章的主要研究者、美国芝加哥大学分子工程学教授戴维·艾维萨洛姆表示:“过去20多年来,科学家们一直在研究如何隔离和控制固态内单个电子的自旋,最新研究就是基于这些研究所获得的结果。科学家们的初衷是制造出新的基于量子物理学的计算技术,但最近几年来,随着研究的不断深入,我们的关注点也在不断扩展,因为我们开始意识到,量子物理学的原理也适用于新一代的纳米传感器。” 用激光操控量子比特 艾维萨洛姆和加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)以及德国康斯坦茨大学的6名合作者一起,研发出了一项新技术,他们在发表于5月7日美国《国家科学院学报》上的一篇论文中介绍了如何借助此项技术,只用激光就实现了对量子比特的操控,包括初始化、读取电子自旋态等。新方法不仅比传统方法更能实现统一控制,而且功能更多样,为探索新型固态量子系统打开了大门,也为科学家们朝着最终制造出性能远胜传统计算机的量子计算机开辟了新的路径。 传统计算机的基本信息单位是比特(bit),只能在0和1中选择其一;而量子比特能以多个状态同时存在,也即同时为0和1,这就使得量子计算机能够进行更复杂的操作,计算能力更强。 尽管氮晶格空位中心是一种很有前景的量子比特,过去10年来一直被广泛研究,但要用工业或生长的方法造出所需钻石却是极大的挑战。 艾维萨洛姆表示,与传统技术不同,他们研发的是一种利用激光脉冲在半导体内控制单个量子比特的全光策略,其“消除了对微波电路或电子网络的需求,仅仅用光和光子就可以做一切事情”。 作为一种全光学方法,新技术也有潜力进行升级,控制更多量子比特。另外,新方法的用途更加广泛,也可以用于探索其他物质内的量子系统,否则,这些物质很难被用来做量子设备。 基于电子自旋学的温度计 此前,科学家们也用氮晶格空位中心作为量子比特,在室温下制造出了可用于磁场和电场的传感器。现在,在发表于5月21日出版的美国《国家科学院学报》上的一篇论文中,研究人员展示了另外一种操控氮晶格空位中心的方法,并制造出了一种量子温度计。艾维萨洛姆估计,基于上述研究,他们可以研发出一款多功能的探测器。 艾维萨洛姆说:“我们能用这款探测器测量磁场、电场以及温度。或许最重要的是,因为这个探测器是一个原子尺度的瑕疵,能包含在纳米尺度的钻石粒子内,因此,它可以在一些极富挑战性的环境下工作,比如测量活体细胞或微流体电路内的温度。” 最新创新的关键是,科学家们研发出了一种控制技术操控自旋,使其能更灵敏地探测温度的变化。该研究的领导者、加州大学圣巴巴拉分校物理系研究生戴维·托尼表示:“过去几年,我们一直在探索用钻石内的这种瑕疵的自旋来制造温度计。最新技术让环境噪音的影响达到了最小,使我们能进行更加灵敏的温度测量。” 而且,科学家们可以在很大温度范围内(从室温到227摄氏度)对这种自旋电子进行操控。 艾维萨洛姆还表示,这一系统也能被用来测量生物系统内的温度梯度(自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象),比如活体细胞内部的温度梯度。 《科技日报》(2013-06-15 三版)

  • 观察量子信息新方法可及时纠错量子状态

    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)

  • 测量荧光量子产率

    在测定量子点荧光量子产率时,要求计算荧光积分面积,在测定出来的荧光光谱图中应该是那一部分的荧光面积,积分面积怎么算?

  • 求助罗丹明B的量子产率

    大家好!我想测荧光量子产率,以罗丹明B为标准物,但我在文献中看到激发波长为495nm时,罗丹明B的量子产率为0.89;而还有文献报道为0.97,这是怎么回事?是不是在不同的激发波长条件下?有谁知道?谢谢!

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