宇宙探索100问

什么叫量子引力论 量子引力论是将广义相对论与量子理论结合起来的理论,它包括引力场、电磁场和其他所有与基本粒子相关的力场,实际上,量子引力论是把量子场论推广到涉及时空的引力中。量子引力论认为,在小于106厘米的最初宇宙中,引力起支配作用,时空像能量和物质一样,是由颗粒组成的,引力是量子化的,它的量子过程可使时空突然膨胀起来,这样,量子引力论准许时空自发地、没有原因     

量子理论和万有引力

源于20世纪初的二大理论——相对论和量子理论在深层次上是不兼容的，以至于到了20世纪80年代，人们怀疑这二大理论或许只有一个是完备的。是选择相对论，还是量子理论？答案倾向于量子理论，人们相信20世纪80年代关于贝尔不等式的判决性实验结果支持量子理论，但是，采用量子理论描述宏观世界却又是无能为力的，特别是采用量子理论将万有引力量子化。     

宇宙起源于宙宇“漏洞”

当今的宇宙大爆炸学说认为，宇宙起源于一个体积为零、能量密度无穷大的奇点。虽然，在霍金等人后来提出的虚时间概念中．奇点可以被消去，但这在现实中仍不可避免，所以奇点问题并没有发生实质性的改变。宇宙学家对量子引力论的探索和尝试，也没有告诉我们更多的一些东西。     

基于先进量子测量技术的雷达发展动态

传统雷达方案是基于电磁波信号传输理论,通过探测空间中物体反射的电磁波回波信号,来实现目标定位及其他参数的测量。相比于传统雷达方案,量子技术框架下的量子雷达方案旨在提高雷达探测精度和反应速度,同时在抗干扰能力和反隐身功能等方面也具有更加明显的优势。该雷达发展动态研究阐述了量子技术的原理、发展及量子测量技术在雷达中的应用研究动态,着重叙述国内现有最新基于先进量子测量技术的三种量子雷达技术方案,通过案例分析其原理,为未来量子雷达的进一步发展提供可以借鉴的新思路。     

无法从黑洞中逃逸吗？

现有理论认为，没有任何东西能够从黑洞中逃逸出来，即使光也不例外。然而，真的是“没有任何东西”吗？其实，说“几乎没有”应该更准确一些。要说明这一点，首先要了解两个名词，一个叫“势垒”，一个叫“量子隧道效应”。势垒就是势能比附近的势能都高的空间区域，而量子隧道效应是由微观粒子波动性所确定的量子效应，又称势垒贯穿。粒子的运动过程中若遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，     

部分可观Petri网故障的量子贝叶斯诊断

针对故障本身构建量子贝叶斯Petri网模型算法，并利用该子网模型进行Petri网系统故障分析。对于部分可观Petri网模型中的不可观故障，根据可达标识图分析变迁点火路径不能判断系统状态，建立量子贝叶斯子网模型，通过不确定路径引起的量子干涉重新标定变迁的条件概率表得到量子概率振幅表。根据故障变迁的前置集合并结合量子贝叶斯推理计算变迁触发的先验概率，由后置集合中的可观变迁修正后验概率，由最大后验概率估计系统所处状态，当故障变迁不唯一时，选取最大概率的故障作为故障源。以实际故障系统建立部分可观Petri网模型，结合可观标签概率序列信息和量子贝叶斯概率估计，对系统不可观部分进行故障诊断验证算法的有效性。      

量子软件

当物理学家们为制造量子计算机的硬件而努力奋斗的时候,这些量子计算机的软件设计已经取得了很大的成功。美国新泽西州默里山光辉技术公司的一位理论物理学家,设计量子软件的洛夫·格罗弗表示:“如果今天我们有一台量子计算机的话,那么我们已有了像传统计算机一样有威力的软件,使量子计算机能够解决许多问题,并且有能力来完成更有难度的任务。”不过,量子软件的设计也并不容易。这种量子算法有超级强大的运算能力,可同时完成许多数字的相同计算,所以在量子算法中你不得不完全保持并行计算的技巧。同样,人们需要的是最后得出的答案,而不是一…     

霍金的宇宙

霍金被认为是当代最杰出的理论物理学家，他撰写的科普著作《时间简史》创造了科普书籍发行的世界纪录。 从20世纪60年代起，霍金就致力于把20世纪物理学的两大奠基理论——量子理论和相对论——整合到一起，从而为新物理学找到入口。但是，量子理论和相对论是否可以走到一起呢？霍金也难以判定。在20世纪90年代，霍金发出这样的感叹：量子理论和相对论是水和油一样不相融的。     

量子点在量子领域的应用展望

量子点是一种新型半导体纳米晶体,作为一种新兴的光电活性材料,可以实现光电转化,具有亮度高、斯托克位移大、吸收光谱宽、摩尔消光系数高、量子产率高、光稳定性好、荧光寿命长等特点。同时,最初量子点概念的提出和成功制备也对量子限域效应的认知提供了一定的帮助。量子点的尺寸在纳米量级范围内,尺寸限域产生了量子限域效应、宏观量子隧道效应、尺寸效应和表面效应,使其具有了独特的性能。随着对量子点的不断深入研究,其在非线形光学、磁介质、催化、医药、功能材料、生命科学和信息技术等领域的应用逐渐开拓,其在量子密钥分发、量子计量学和量子信息处理等应用领域的研究工作也逐渐提上日程。     

现实不似你所见

正副标题:量子引力之旅出版社:湖南科学技术出版社出品方:博集天卷出版年:2017-11世界的基本组成部分是什么?时间和空间真的存在吗?现实的本质是什么?现象级科普畅销书《七堂极简物理课》的作者、意大利理论物理学家卡洛·罗韦利将在这本书中,以优雅易懂的方式带我们踏上这场探索现实之旅——从德谟克利特到爱因斯坦,从电磁理论的建立到引力波的发现,从经典物理到量子引力,目睹现实的概念如何随时间变迁,探究今天的物理学家如何理解宇宙的结构。     

万物起源于“量子魂”

量子物理学一再向我们提出谜题，但又完全符合自然逻辑。粒子和波的行为彼此相似，这种模糊状态恰恰证明了万物的起源——由信息构成的基本的通用码。一部分量子物理学家支持的这一理论描绘了一种新的宇宙观。从事这项理论研究肯定不容易，但如果我们这样做了，就会发现看待我们这个星球的全新的可能性。德国物理学家汉斯·彼得-杜尔教授对这一理论进行了阐述。     

基于量子纠缠的空间信息传输系统研究

量子通信是一种无条件安全的信息传输方式. 提出了一种基于量子纠缠的空间信息系统. 该系统以平流层平台和地球同步卫星为量子中继站, 分发纠缠光子对. 利用量子纠缠在发信者与收信者之间建立通信链路, 使用量子隐形传态进行量子信息传输. 讨论了该空间信息系统的特性, 并对其信息传输性能进行了数值分析. 结果表明该系统能够安全有效地传输空间信息.      

宇宙探索100问

29什么叫“宇宙免费午餐”?一些宇宙学家认为,大爆炸初期的宇宙就存在伪真空态,宇宙中的物质粒子就是从那种伪真空态中从“无”中产生的。一些宇宙学家进一步认为,量子引力理论也允许时间和空间自发地、没有原因地从“无”中产生,就像粒子自发地、没有原因地从“无”中产生一样,而不违反物理定律。根据量子引力理论的这些理论,包括物质、时间和空间在内的整个宇宙都是从“无”中产生的。因此,宇宙学家艾伦·古斯说:“人们常说没有免费午餐这回事,然而,宇宙本身就是一份彻底的免费午餐。”     

生命：另类的解读方法

表面上看来，量子效应跟生物有．机体似乎风马牛不相及。量子效应通常只在纳米尺度才看得到，还要加上强力真空、超低温，以及严密监控下的实验室环境。生物有机体则居住在宏观尺度的世界，那里温暖、混乱，什么事情都不能控制。像是这种一个系统里每一部分波动模式都保持一致的量子现象，在喧嚣不已的细胞世界里，维持不了百万分之一秒。     

引力理论发展的新契机

牛顿的划时代巨著《论自然哲学的数学原理》中曾记载了牛顿对万有引力的一段评述：迄今为止，我只是用引力解释月球绕地球的运动及潮汐现象，引力的本质是什么尚未可知，引力是客观存在的，这就足够了。在牛顿谢世之后的三个多世纪中，人类从没有停止对引力理论及引力本质的探索。２０世纪２０年代，爱因斯坦基于物质的引力质量与惯性质量的等效性，建立了文广义相对论，使人类对引力理论的发展迈入了一个新高度。但是，广义相对论对引力的描述仍然是“惟象”的，即引力是由于空间的弯曲造成的。但空间的弯曲为什么会形成引力及引力传播的载…     

背包问题的量子算法分析

对可用于密码体制设计的NP完全问题——背包问题,进行了量子算法分析.从复杂度理论角 度出发,讨论了如何用量子搜索算法加速背包问题等NP完全问题的求解.并从群论的角度与S hor的大数分解算法做了比较,讨论了影响算法速度一些因素.对量子算法的特性和前景做了展望.      

基于双量子比特态测量的量子自适应中值滤波

为了进一步增强去噪时对图像细节的保护能力,并同时提高算法实时性,提出了基于双量子比特态测量的量子自适应中值滤波算法,该算法首先将待处理图像像素转化为量子叠加态,然后依据量子测量原理对此叠加态进行量子测量,最后将测量后的坍缩态转化为输出图像.该算法使用双量子比特态来描述单像素,拓展了单量子比特态与单像素的对应关系.双量子比特态的4个叠加基态增加了被描述像素的信息量,可以更精确地对像素进行操作.该算法根据噪声特点设计双量子比特态的概率密度公式,并根据测量坍缩态自适应地调整滤波窗口尺寸.实验证明,该算法与标准中值滤波和经典自适应中值滤波相比,具有更好的综合滤波能力,既可以有效地滤除噪声点,很好地保护图像细节,又具有很好的实时性.     

量子电压的发展及应用

本文通过对直流电压国家副基准、可编程约瑟夫森直流电压标准、可编程量子低频电压标准、宽量程量子化电压标准、脉冲驱动型量子电压标准及便携式免液氦量子电压标准的描述，主要介绍了我国量子电压副基准的历史、现状、今后的发展及应用前景。     

精确的性感

曾经在一个饭局上遇到一位物理学博士，同桌的一位朋友问了他一个问题，大意是，宇宙大爆炸理论的物理学原理是什么。那位博士从相对论讲到量子理论，从宏观宇宙讲到微观光子，一长串闻所未闻的名词和理论从他嘴里连续不断地蹦出来。在那一瞬间，他看上去非常性感，包括他那没有经过任何修正的奇怪表情。     

基于量子增强的光学测量技术综述

量子技术赋予科学家直接操纵光子的能力,与传统的光辐射体系相比,测量精度得到了飞跃性的提升。但是,这种测量的精度极限在哪里?能否实现准确度更高的测量?针对上述问题,从量子测量理论切入,综述了近年来相关研究对量子测量不确定度极限的探索,并对其中涉及到的具体技术方法给出简明阐述,回顾了与计量学相关的量子光学基本工具和技术,描述实现量子增强光学测量的主要协议和策略,并总结了该领域的主要实验成果和突破。最后,探讨了为推动量子光学计量技术,未来仪器领域应重点发展的重点方向。