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。     

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，     

基于量子化、芯片化的先进计量测试技术发展动态

计量是国家质量基础的重要组成部分,产品质量的提升离不开科学、精准的计量。工业发达国家极为重视计量测试技术的发展。通过搜集、整理量子效应计量、芯片级计量等国内外大量文献资料,归纳分析了近年来国外先进计量测试技术发展动态与趋势。以量子技术和基本物理常数为基础建立量子计量基标准,将大幅提高测量准确度和稳定性,结合量子效应的微加工技术实现芯片尺度的测量等,微纳尺度计量技术也在科学研究、精密测量、智能制造等领域得到广泛应用。本文可为我国计量技术发展提供借鉴。     

用于海洋磁测的芯片量子干涉磁力仪

随着海洋环境探测工作的发展,海域磁测对磁力仪在微小型化、高精度方面提出了新的需求.在介绍了几个常见的弱磁场测量仪器后,重点分析了一种基于双光场量子干涉效应的磁力仪.根据在磁场中光与原子相互作用的物理机制,阐析了利用量子干涉效应进行高精度磁场测量的基本原理.在此基础上,分析了在芯片上实现量子干涉磁力仪的可能性,详细讨论了芯片量子干涉磁力仪的一种设计方案,并给出了芯片量子干涉磁力仪的性能预期以及其在海洋磁测领域的应用前景.     

量子霍尔效应及其在电阻计量中的应用

精密电阻在智能化仪器中发挥重要作用,对电阻的测量准确度需求也越来越高.基于量子霍尔效应的量子电阻标准可以解决传统实物电阻标准的诸多问题,为电阻计量提供了全新的途径.本文描述了量子霍尔效应和量子反常霍尔效应,阐述了基于砷化镓异质结和基于石墨烯的量子电阻器件及阵列的发展,总结了基于砷化镓异质结的传统量子电阻标准的优缺点,介...     

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。     

单光子探测器校准技术研究进展

随着量子信息技术的快速发展,单光子探测器作为量子保密通信等领域的核心器件,一直是行业内的研究热点之一。近年来各类新技术的应用使单光子探测器的性能得到很大提高,同时,对其测试、校准技术的研究也受到关注,尤其是基于量子物理效应的新型量子计量方案得到国内外计量机构的重视。文中对单光子探测器的工作机制和单光子探测器国内外校准技术的研究进展进行了简述,梳理了国内外基于标准探测器和相关光子对开展探测效率校准以及后脉冲概率、时间抖动参数的校准技术现状,可为相关领域研究人员提供参考,并对未来技术发展方向提出展望。     

统治生命的量子理论

人们往往认为量子物理学那些希奇古怪的规则仅限于微观世界,但现在,科学家怀疑它们可能在生命生物学中发挥着重要作用。越来越多的证据表明,量子力学参与到了广泛的生物过程中,包括光合作用、鸟类迁徙,甚至是生命起源。这些理论和其他一些玄妙的论题,正是作为世界科学节     

“墨子号”卫星提前实现全部既定科学目标

<正>日前,中国科学院在京召开新闻发布会,宣布"墨子号"量子科学实验卫星提前并圆满实现全部三大既定科学目标,为我国在未来继续引领世界量子通信技术发展和空间尺度量子物理基本问题检验前沿研究奠定了坚实的科学与技术基础。     

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.      

基于可编程约瑟夫森直流电压标准的量子直流纳伏电压标准研究

介绍了量子直流纳伏电压标准的基本原理、标准的组成、实现方案以及试验数据等等。量子直流纳伏电压标准基于交流约瑟夫森效应,利用可编程约瑟夫森直流电压标准的差分原理实现直流纳伏电压的产生。提出了量子直流纳伏电压标准的基本方案及改进设计方案,进一步提升了标准的性能。量子直流纳伏电压标准能够提供高准确度纳伏级量子化直流电压信号,不仅为纳伏级直流电压的精密测量提供了新的手段,还可以解决纳伏级直流电压的量值溯源难题。     

黑洞不是洞

<正>广义相对论预测了黑洞的存在,却留下了信息佚失的矛盾。现在好了,利用量子效应也许能避免黑洞形成,以密度极高的天体"黑星"取而代之。黑洞成为大众文化的一部分已有数十年了,在电影《星际迷航》中,     

银烛秋光,扇朴流萤

是的，在生物世界里说到发光，人们首先会想到萤火虫。然而，除了这种昆虫外还有许多生物也能发光，如对一些生活在深海里的鱼类来说，发光是一种谋生的手段。夜晚常在近海作业的渔民以及常住海边的人经常能看到海面上有光带，这是一些藻类发出的，当它们受到惊扰或是大量繁殖时，似乎海洋都被燃烧了起来。     

无人在场时，颜色存在吗？

自20世纪30年代量子物理的意义首次被提出以来。就不断引发争论。时至今日，我们对这个问题的理解并没有比以前进步多少。在过去几十年里。据说“万物理论”与我们只有一步之遥，弦论却使得这一步难以跨越：纠缠于其涉及的抽象数学问题，其中包含着未被证明以及不能证明的一些论断。     

苏联量子2号舱

量子2号舱是苏联和平号空间站的组成部分,装载有设备、仪器、消耗材料和燃料。该舱于1989年11月26日发射,12月6日才与和平号空间站对接成功。量子2号舱由3个密封舱组成——货物舱、设备舱和过渡舱。货物舱内装有淋浴设备、盥洗室、贮水箱,使宇航员在空间站保持一个良好的卫生状况。舱内还有许多标准集装箱,箱内安放着如带胶卷的暗盒、生物预防剂的药瓶等物品。这些箱子固定在“地板”和“天花板”上。货物舱内还有生命保障设备的控制台和各种系统的备用工具。设备舱内安放了动物室、家禽运输集装箱、空气导管集装箱、监视和控制台、多光     

寻找“时空原子”

爱因斯坦的广义相对论说，宇宙源自奇点大爆炸。但这理论并不具备完善的时空量子结构，因此，我们无从得知物质紧密汇聚的极限与引力强度的范围。物理学家需要一套新的量子引力理论，才能明了究竟发生了什么事情。     

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…     

生物体内的量子世界

正没有几个人真的了解诡异的量子物理学世界,但这并不妨碍我们的身体利用量子特性。要说哪一门学科完美地概括了科学的艰涩难懂,一定非量子物理学莫属。科学家告诉我们,量子世界中的微观居民以看似不可能的方式活动:它们可以同时出现在两个不同的地方,或者瞬间移位。唯一令人欣慰的是,这些奇怪的量子行为对我们所知的宏观世界并没有什么影响。在我们的世界里,一统天下的是     

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。     

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.