非對易空間研究方法

❶ 物理學的研究方法有哪些

一、控制變數法：通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題.

二、等效法：將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態（過程）,用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法.

三、模型法：以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型.

四、轉換法（間接推斷法）把不能觀察到的效應（現象）通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應.

五、類比法：根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法.

六、比較法：找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法.

七、歸納法：從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法.

(1)非對易空間研究方法擴展閱讀：

物理學的本質：物理學並不研究自然界現象的機制（或者根本不能研究），我們只能在某些現象中感受自然界的規則，並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然，並試圖改變自然，這是物理學，甚至是所有自然科學共同追求的目標。

六大性質

1.真理性：物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘，反映出物質運動的客觀規律。

2.和諧統一性：神秘的太空中天體的運動，在開普勒三定律的描繪下，顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一，也顯示出美的感覺。

牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。麥克斯韋電磁理論的建立，又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。

3.簡潔性：物理規律的數學語言，體現了物理的簡潔明快性。如：牛頓第二定律，愛因斯坦的質能方程，法拉第電磁感應定律。

4.對稱性：對稱一般指物體形狀的對稱性，深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如：物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。

5.預測性：正確的物理理論，不僅能解釋當時已發現的物理現象，更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在，盧瑟福預言中子的存在，菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑，狄拉克預言電子的存在。

6.精巧性：物理實驗具有精巧性，設計方法的巧妙，使得物理現象更加明顯。

對於物理學理論和實驗來說，物理量的定義和測量的假設選擇，理論的數學展開，理論與實驗的比較是與實驗定律一致，是物理學理論的唯一目標。

人們能通過這樣的結合解決問題，就是預言指導科學實踐這不是大唯物主義思想，其實是物理學理論的目的和結構。

在不斷反思形而上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上，物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不用依賴於它們可能從屬於哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質，其它性質則是群聚的想像和組合。

通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇後的數量存在某種對應關系。一種關系可以有多數實驗與其對應，但一個實驗不能對應多種關系。也就是說，一個規律可以體現在多個實驗中，但多個實驗不一定只反映一個規律。

❷ 空間分析方法

空間信息量算是空間分析的定量化基礎。空間實體間存在著多種空間關系，包括拓撲、順序、距離、方位等關系。通過空間關系查詢和定位空間實體是地理信息系統不同於一般資料庫系統的功能之一。如查詢滿足下列條件的城市：在京九線的東部， 距離京九線不超過200公里， 城市人口大於100萬並且居民人均年收入超過1萬。整個查詢計算涉及了空間順序方位關系(京九線東部),空間距離關系（距離京九線不超過200公里），甚至還有屬性信息查詢(城市人口大於100萬並且居民人均年收入超過1萬）。間信息量算包括：質心量算、幾何量算、形狀量算。

2、空間信息分類

這是GIS功能的重要組成部分。對於線狀地物求長度、曲率、方向，對於面狀地物求面積、周長、形狀、曲率等；求幾何體的質心；空間實體間的距離等。空間分析常用的空間信息分類的數學方法有：主成分分析法、層次分析法、系統聚類分析、判別分析等；

緩沖區分析

緩沖區分析是針對點、線、面等地理實體，自動在其周圍建立一定寬度范圍的緩沖區多邊形。

鄰近度描述了地理空間中兩個地物距離相近的程度，其確定是空間分析的一個重要手段。交通沿線或河流沿線的地物有其獨特的重要性，公共設施的服務半徑，大型水庫建設引起的搬遷，鐵路、公路以及航運河道對其所穿過區域經濟發展的重要性等，均是一個鄰近度問題。緩沖區分析是解決鄰近度問題的空間分析工具之一。 所謂緩沖區就是地理空間目標的一種影響范圍或服務范圍。

疊加分析

大部分GIS軟體是以分層的方式組織地理景觀，將地理景觀按主題分層提取，同一地區的整個數據層集表達了該地區地理景觀的內容。地理信息系統的疊加分析是將有關主題層組成的數據層面，進行疊加產生一個新數據層面的操作，其結果綜合了原來兩層或多層要素所具有的屬性。疊加分析不僅包含空間關系的比較，還包含屬性關系的比較。

       疊加分析可以分為以下幾類：視覺信息疊加、點與多邊形疊加、線與多邊形疊加、多邊形疊加、柵格圖層疊加。

❸ 圈量子引力的相互區別

1、21世紀形式本體論的無之書
當前宇宙模型已有數種，如霍金果殼狀膜宇宙模型、斯坦哈特-特魯克火劫/循環膜宇宙模型、蘭德爾-桑德拉姆膜宇宙模型；波喬瓦爾德的宇宙前世模型和斯坦哈特-特魯克的火劫/循環膜宇宙模型有相似之處，所以也沒有什麼錯。但如果我們都回到以愛因斯坦的相對論以及量子力學為共同基礎的數學方程，那麼波喬瓦爾德的「圈量子引力論」也有一些可商榷的地方。
如說通過愛因斯坦廣義相對論允許物質和能量無限地緊密，這會形成一個數學上的奇點，因此它對於研究宇宙的大爆炸起源是無能為力的。這其實是一個不實之辭。廣義相對論雖然也可是球面數學，但這只是其中一個數學設定；如果把環量子研究引出的「點內空間」也看作它的一個數學設定和21世紀「第三次超弦革命」的一部分，那麼要回答宇宙怎麼產生？「點內空間」聯系當代科學對「無」的研究，「點內空間」類似「無」的一個系綜，因此從非對易代數也能夠推證宇宙是無中生有。如從數學中的零到空集，從物理學中的以太到量子真空，從宇宙學中的大爆炸到暴脹宇宙，「無」始終是我們無法迴避的中心話題。「無」是人類思想中一個玄秘深奧、難以捉摸而又不可或缺的重要概念。對「無」的本質、性質和它既能突然變化又能緩慢變化的傾向有一個正確概念是很重要的，這就是聯系「點內空間」，也許它類似我們說虛數存在於「點內空間」，但是負數也可存在於「點內空間」，例如我們說負時間也是進「點內空間」的。即「無」聯系類似真空零中隱含的正、負、虛、實數的纏結與交叉。「無」的形式本體論就類似「烏托子球」和「烏托子環」的先驗圖式，並且有可分可合的纏結。
零和正、負、虛、實與強電場產生的光子、正電子、電子對應，這還是現實宇宙真空中發生的現象，那麼在大爆炸之前的宇宙中，即在超零的真空中還會發生什麼現象呢？例如空間在從t=－μ到t=0的過程中一直在不斷膨脹。然而這種包含類似零中正、負、虛、實的宇宙，僅是可能出現的最簡單的宇宙形態，正是在朝著t=0的方向擴張的過程中，正、負、虛、實的宇宙時空的曲度變得越來越大，結果導致了溫度和能量密度的顯著增加，這些粒子誕生時攜帶著巨大的動能，結果導致宇宙的溫度逐漸上升，這與認為粒子的產生和溫度的升高發生在膨脹結果之後的標准大爆炸理論是正好相反的。例如宇宙「有生於無」，宇宙之前是「點內空間」，「點內空間」是虛數，是「無」，如人死之後、人生之前一樣。為什麼虛數會進入實數，是因為虛數軸與實數軸在零點有交叉，這里虛數與實數纏結的量子漲落起伏，有概率產生從零向實數軸正方向的實數「大爆炸」。
與牛頓理論不同的是，在愛因斯坦的理論中，大爆炸不是起源於一個點，而是所有的點，所有的點同時爆炸，就像一個微小的氣球一開始被突然充氣一樣，球面上所有的點都飛速離開其它的點。愛氏的著名方程就預言這樣的大爆炸。這里發生的機制是，實數軸從負數經零到正數的大小序列箭頭方向，與時間大小序列箭頭方向的一致，使宇宙大爆炸有了發生之前的研究。即我們的宇宙從大爆炸開始，經歷過暴脹期、靜止期、勻速膨脹期、減速膨脹期，加速膨脹期。其證明是，把大爆炸之前看作「無」，看作「點」，看作「點內空間」，這是一種「超零」真空或「零點能」，是實、虛、正、負、零五元數量子源和量子共振腔的確定與模糊的纏結狀態。例如，零和正負，與強電場產生的光子、正電子、電子對應，這正是現實宇宙真空中發生的現象，我們可以拿此類比，那麼在大爆炸之前，即在「超零」的真空中，如果還有與現在宇宙真空中的光子、正電子、電子類似的零點能起伏的話，它們也是可以存在和虛擬生存的量子「起伏」，也永遠不可能保持經典意義上的真空狀態，而是由無數自發地冒出，而後又消失在實、虛、正、負、零五元數的「超零」的「虛」粒子構成的翻騰的大海中，這也就含有無數的能量。這種量子「起伏」造成的實、虛、正、負量子源組合的對稱破缺和非局域性不平衡,它們可以從實驗或理論得出的一次幾率是，正、負實數的「超零」量子局域與正、負虛數的「超零」量子局域分離，並且前者達到可能的極大值；與此同時，前者中，正實數的「超零」量子局域與負實數的「超零」量子局域分離，並且這個後者也達到可能的極大值，從而引發穿過零點場的宇宙大爆炸和宇宙暴脹期，直到這種「點內空間」關閉，實數的「超零」量子局域與虛數的「超零」量子局域暫時分界平衡，宇宙暴脹速度急劇下降，而出現宇宙靜止期、勻速膨脹期、減速膨脹期。但不管是「點內空間」還是「點外空間」，實、虛、正、負、零五元數的「超零」真空的量子「起伏」海洋的翻騰不會停止，特別我們宇宙進化產生了「黑洞」，巨大的星體物質返回「點內空間」，使實數的「超零」量子局域與虛數的「超零」量子局域出現逆轉的更大遠離平衡，產生了對「點外空間」更大的拖拽力，這就是「暗能量」，同時引起我們的宇宙加速膨脹。
2、大爆炸時間起點與宇宙前世時間概念不同
藉助龐加萊猜想熵流，用空心圓球不撕破和不跳躍粘貼，能把內表面翻轉成外表面，可證時間之箭的起源，在此還能把熱力學與量子論、相對論、超弦論相聯系。即如果我們假想把空心圓球內表面翻轉成外表面變換成的「熱擴散」圖相，而把內「起點」和外「起點」看成是兩端分離的兩個裝有相同氣體分子的容器，容器中分子運動產生的密度或壓力，還可轉換成溫度。由於兩端容器的連通，密度、壓力或溫度不同，還可轉換成「溫差」或溫度梯度。兩端的「溫差」是靠連通它們之間的「轉點」---即「龐加萊猜想球」的自旋，特別是體旋反饋或自組織的。但「時間」是如何產生的，並沒有清楚說明。克勞修斯認為，耗散使得熱和功之間產生了十分重要的不對稱性---熵，而與時間之箭發生聯系；按他對熱力學第二定律的說法，在可逆過程中熵改變是零，而在不可逆過程中熵總是增加的；是熵把系統拖向平衡。但普里高津的非平衡熱力學給出了兩個分支：線性分支描述接近平衡的系統的行為，非線性分支處理系統遠離平衡時的情況。熱擴散說明在不可逆的、非平衡態過程中，也可以產生出有序性，這樣時間箭頭就和可能出現的結構聯系。眾所周知，溫度梯度會給該系統一個推力，因而可以被描述為如同一種熱力學力；這力造成了熱量流和質量流。熱力學第二定律解釋，是熵直接聯系無序；熱擴散表明，有序的組織可以自發地從無序狀態中形成。
龐加萊猜想球模型，代表的是一種「開弦」和「閉弦」空間運動，包含了卷縮的額外維空間。「轉點」通道的龐加萊猜想球，雖然不是曲點、閉弦，但它起的交流作用，客觀上類似「閉弦」的線旋。用自旋分析的「開弦」和「閉弦」粒子的復雜程度值，它對應熱力學的不可逆方程，首先要了解玻爾茲曼的一個關鍵性近似，即分子混沌假說---他認為分子在快要碰撞之前是彼此不相關的，但在碰撞之後它們就變得彼此相關了。因為它們的軌道由於碰撞而發生了改變，以及這個分子混沌假設是時間不對稱的，這就解釋了為什麼玻爾茲曼方程描述了不可逆的時間演化。聯系空心圓球內表面翻轉成外表面模型的「轉點」之奇，而不同於數學空間的數值點、原點、奇點、焦點、鞍點、結點、中心點等標點，是它能把彼此不相關的正負、虛實空間中的循環運動、對稱運動、無序運動等軌道運動聯系起來，並用不可逆的概率統計的自旋運動，把這些運動軌道砸碎，這就把正負、虛實空間相關之後的循環運動、對稱運動、無序運動等軌道運動與時間聯系起來，而具有了一種世界性、宇宙性，壓倒了任何時間。
眾說紛紜的宇宙大爆炸，只是一種數學推導模型，它所具有的時間起源性質，是人為加上去的，不具有熱力學不可逆性質的數學推導，所以才有霍金的南極之外無南極的這種不漂亮，也不完備的宇宙開端之前無時間的證明。如果把宇宙大爆炸的數學推導模型和龐加萊猜想證明運用的空心圓球不撕破和不跳躍粘貼，能把內表面翻轉成外表面方法的數學模型聯系來，宇宙開端之前無時間的證明才是完備的。宇宙大爆炸本身用來解釋時間的起源，是球的外表面和內表面的連續收縮都是對稱的，但如果內表面翻轉為外表面，就有不對稱；這聯系時間的起源，是相對於球內表面信息儲存，外表面的時間總是有的。而這與波喬瓦爾德說的宇宙前世的時間概念計量是不同的。宇宙前世的時間概念屬於負無窮大數列，只是與宇宙大爆炸相比較的一個時間概念，並不能作出自己獨立的時間數列的計量。宇宙大爆炸的時間概念不同，它有絕對的起點，但它又與公歷的時間紀年不同，公歷的時間紀年有公元前和公元前之分，它是一個派生的時間概念，而宇宙大爆炸的時間是一個形式本體論概念，它受類似非對易幾何和非對易代數的規則之門的制約。一般不提虛時間或點內空間，宇宙大爆炸的時間並沒有宇宙大爆炸之前的說法。這個說法一般來自堅持機械唯物論和唯心辯證法的地區，那裡在社會科學領域雖反對迷信和靈魂不死說，但在自然科學領域卻堅持類似物質存在的人不會死的實數無限可分說，產生有嚴重的國際自然科學失語症。
例如快子與慢子，國際上是個通用的稱呼，快子指超光速粒子，是虛數粒子，類似「點內空間」或環量子；慢子是實數粒子，類似「點外空間」或球量子。所以快子與慢子，類似點內空間和點外空間，或者環量子和球量子，是類似非對易幾何或非對易代數的一對形式本體論的結合。但實數無限可分說者的快子與慢子，都是同一種類型，如或是球量子，或是點外空間，都是實數粒子，只是快子大於光速實數，慢子等於或小於光速實數。當然這和波喬瓦爾德的宇宙模型一樣，可以作為一種學術存在，長期爭論下去，因為它們本身也是一種形式本體論的形式。如波喬瓦爾德自己也說：「如果情況確實如此，那麼我們可能無法確定宇宙的精確起源。它將永遠是一個哲學情境。」
3、形式本體論有沒有意思
綜上所述，形式本體論所指的「形式」類似用圖像作類比解釋，其規則之門類似非對易幾何和非對易代數的結合，並無多大歧義；其復雜性來源於形式本體論所走的道路曲折和所處的環境差異較大。一些學人對形式本體論不感興趣，覺得「形式」這個概念太普通，沒有多大意思，其實不然。例如我們小時候，覺得「空間」和「時間」概念太平常，直到上了高中都還覺得沒多大意思，後來（1965年）讀了鄧乃平先生著的《空間和時間的故事》一書，知道愛因斯坦正是用我們覺得沒多大意思的空間和時間，做出了大學問，才知也許我們人類覺得最沒意思最平常的概念，可能還包含著不少的秘密。現在看來「形式」，正是這種最沒意思最平常的概念，但它比「物質」概念的歧義少，更容易把我們人類帶出困境，所以說，看沒有多少形式本體論的文章，才沒大意思。
圈量子引力 在普通人的腦海中，宇宙是一個整體。可是，有一些「瘋狂」的科學家現在卻宣布，宇宙是破碎的，我們的世界，包括空間和時間，是由無數的微小「積木」搭建而成。 隨手拿起一張白紙，我們會發現，它的表面很光滑，光線照射在上面，甚至會反射出光澤。好，現在，讓我們拿起放大鏡，再次觀察這張白紙，我們會發現，這張紙的表面其實並不那樣光滑，它是凹凸不平的。 如果我們的放大鏡質量上乘，放大倍數很高，我們甚至能看到，紙其實是由許多的木質纖維組成，這並不奇怪，紙就是木材被加工後得到的。 再放大一些怎麼樣？從這張白紙上撕下很小很小的一片，放到顯微鏡下觀察，我們會發現這張紙竟然漏洞百出。請不要責怪造紙廠偷工減料，所有的紙通過顯微鏡觀察，都是這副模樣。如果我們的顯微鏡放大倍數足夠高，我們甚至能看到在紙上散步的細菌。 假如儀器允許我們看得更細，我們還能看到什麼？紙也好，紙上的細菌也罷，都是由原子構成的。原子依然可以劃分為更小的物質。似乎，我們可以看到無限小的物質，只要我們的儀器能讓我們看清楚。 可是，如果我們把儀器對准原子和原子之間的空隙，也就是我們通常所說的空間，我們能看到什麼呢？如果可能，把我們的儀器對准時間，我們又能看到什麼？ 如果我們把無比精密的顯微鏡對准原子和原子之間的空隙，我們將看到，空間是由一塊一塊的小空間組成的，同樣我們把儀器對准時間去觀察，將發現時間也不是連貫的，它也是一段一段拼合成的。 不必驚訝，這就是關於時空的新理論——圈量子引力理論告訴我們的。這個理論預言，我們周圍的空間並不是無限可分的，它是離散的，有最小的組成體積，空間不會比這個體積更小了。 打個比方，用杯子盛滿水，傾斜杯子，使水緩慢流出，肉眼告訴我們，水連續地流淌著。這好比我們從前理解的連續空間。把杯子里的水用綠豆代替，再度傾斜杯子，使豆子灑出來，我們看到一粒粒豆子從杯中滾出，這好比新理論告訴我們的空間，空間不是連續的，而是一粒一粒的。 這些小「綠豆」，即空間的最小單元，它的體積和表面積可以用一個非常小的量來度量，即普朗克長度。普朗克長度非常小：10-33厘米；因此，空間的可能的最小面積，大約是普朗克長度的平方，即10-66平方厘米。同理，空間可能的最小的體積，大約是普朗克長度的立方，也就是10-99立方厘米。 這一粒粒組成空間的 「綠豆」是如此地渺小，在1立方厘米的空間中，含有1099個小「綠豆」。要知道，我們宇宙的體積，也不過是1立方厘米的1085倍。 在圈量子引力理論中，時間同樣不是一條連續流淌的長河，而是如時鍾的滴答聲一般，每「滴答」一次，就大約是一個普朗克時間：10-43秒。說得更准確一些，在我們的宇宙中，時間就是以數不清的時鍾滴答聲來流動的；時間滴答滴答地跳過1043個最小時間（普朗克時間），我們的手錶指針剛好走過1秒。 賓夕法尼亞物理學家阿貝·阿什特卡稱：「盡管愛因斯坦廣義相對論在解釋宇宙方面表現出眾，甚至可以描述到接近宇宙的起源，但是在接近宇宙大-時，物質密度變得極大，相對論就不再適用了。要解釋大-之前的宇宙，我們就得應用量子理論，而在愛因斯坦時代這種理論還沒有出現。」阿什特卡和他的兩位博士後研究員，托馬斯·保羅斯基和帕姆普里特?辛格，正試圖用量子理論解釋大-前的宇宙形態。他們使用一種叫做圈量子引力的理論，建立了數學模型，可以直接描述宇宙大-，甚至解釋-前的情景。另一方面，阿什特卡說，在大-之前存在著另一個時空幾何的宇宙，與現在的宇宙十分相似，只是它不是在膨脹，而隨著時間逐步縮小。他還說，其實宇宙的變遷並非傳統意義上的大-，實際上是一次量子跳躍。圈量子引力，被認為是將廣義相對論和量子物理學相統一的最有效手段，由賓夕法尼亞州重力物理與幾何學院始創，由阿什特卡牽頭。「這種理論假定時空幾何本身有離散的『原子』結構，」阿什特卡解釋到，「與我們熟悉的時空連續性不同，空間是由一維量子構成，在接近大-時，這種構造被劇烈地打破，量子自身的屬性使得物質引力相互排斥，而非相互吸引。「盡管早些時候就已經有大-前存在另一個宇宙的設想，但是用數學模型來系統描述『前宇宙』的存在並推斷它的時空幾何還數首次。」阿什特卡說，「我們起初的工作是模擬出一個與當今宇宙同質的宇宙，我們對圈量子引力理論充滿信心，我們將繼續完善這個模型，以便更好地描述出我們已知的這個『前宇宙』，並且更好的理解量子引力的特點。」

❹ 什麼是Wigner函數什麼是非對易空間

我的理解是Wigner函數提供了另一種對量子力學的詮釋。在經典力學中，系統的演化在相空間中表現為一條確定的軌跡。而在量子力學中，系統的演化在相空間的軌跡不再是確定的，而是有一定的概率分布，也就是Wigner函數所表示的「准概率分布」。不知道這種理解是否准確？

❺ 量子物理

中國科學技術大學2007年招收攻讀碩士學位研究生招生簡
070201理論物理

01粒子物理與現代場論（包括黑洞物理和量子引力，非微擾QCD，非對易空間量子場論）
02凝聚態理論（包括SD和BS方程及其應用，自旋玻璃理論及其應用）
03統計物理、非線性物理與復雜系統（包括混沌的控制與同步、復雜適應系統的動力學行為、復雜網路的模型與理論）
04量子信息和量子計算
05原子分子理論
25
理學院
近代物理系(3601174)

①101政治理論②201英語③624普通物理A④811量子力學

070202粒子物理與原子核物理

01粒子物理實驗
02粒子物理理論
03核固體物理
04核技術應用
05量子計算實驗
25
理學院
近代物理系(3601174)
①101政治理論②201英語③624普通物理A④811量子力學

070203原子與分子物理

01電子與原子分子碰撞物理
02原子測控和識別
03量子信息和冷原子物理
04同步輻射原子分子物理
8
理學院
近代物理系(3601174)
①101政治理論②201英語③624普通物理A④835原子物理與量子力學

070204等離子體物理

01基礎等離子體物理
02聚變等離子體物理
03低溫等離子體及高技術應用
04等離子體診斷物理
12
理學院
近代物理系(3601174)
①101政治理論②201英語③624普通物理A④808電動力學A或872等離子體物理導論

070205凝聚態物理

01強關聯體系與低溫物理
02納米材料與物理
03凝聚態理論
04功能薄膜與器件物理
05光學材料與光譜學
32
理學院(3600462)
①101政治理論②201英語③624普通物理A④811量子力學或809固體物理

29
微尺度物質科學國家實驗室(3606540)

070207光學

01量子光學與量子信息
02光電子科學與技術
03光信息處理與計算設計
04強激光與激光生物
26
理學院
物理系(3601066)
①101政治理論②201英語③624普通物理A④811量子力學

070221★量子信息物理學

01量子計算實驗
02量子通信
03量子物理基礎
6
微尺度物質科學國家實驗室(3606540)
①101政治理論②201英語③624普通物理A④811量子力學

吉林大學應用物理

應用物理系包括無線電物理專業及測試計量技術及儀器專業兩個專業。

無線電物理簡介:

無線電物理採用近代物理學和電子信息科學的基礎理論、方法及實驗手段，研究電磁場和波及其物質相互作用的基礎規律，據以開發新型的電子器件和系統，發展信息傳輸和處理的新理論、新方法和新技術並在電子系統中推廣應用。現代許多高新技術：如電子計算機技術、量子電子學、光電子學、超導電子學，以及量子信息技術等無一不與無線電物理密切相關，並以之為基礎，或即屬於其研究范疇。當今高新科技的發展已促進電子信息科學的研究從簡單物質到復雜系統，從定性解到定量解，從線性問題到非線性問題，從正向研究到逆向反演的轉化，而且出現了電子信息科學技術、應用物理等不同學科的廣泛交叉和應用。形成了眾多交叉學科和高科技的應用基礎。同時，又促進了物理學基礎理論的深入發展。
電子計算機就是在無線電電子學和物理學的基礎上發展起來的，如今電子計算機的發展已經歷了四代，即電子管計算機，晶體管計算機，集成電路計算機，大規模、超大規模集成電路計算機等。計算機的更新換代得益於電子元器件的發展，是建立在物理學的基礎之上，是以電子在真空中，在半導體材料中運動規律的認識突破為前提。一台電子計算機就是一個物理系統，計算過程是這個物理系統的一種時間演化。
在計算機的發展中，小型化和高度集成化是一個重要目標，如今晶元上線寬已達亞微米乃至納米量級，集成度為11x11mm2晶元上集成幾千萬個元件。再進一步縮小晶元上元件的尺寸，當其接近原子量級尺寸時，電子運動的規律只能用量子力學理論來描述，電子的波動性成為其主要特徵。這意味著微電子技術將面臨一場革命。量子器件將被發明，量子計算理論將被提出，量子計算機將產生。量子計算機作為一種新的計算機，不僅僅是在現有計算機基礎上向前邁進了一步，而且使整個計算的概念煥然一新，量子計算的思想對物理學的基礎也有深遠意義。量子器件及量子計算機的研究是跨世紀工程，它涉及物理學，計算機科學,數字等諸多學科，已成為當今世界研究的熱點。
物理學的發展為計算手段的革命提供了物質基礎，計算機的出現又徹底改變了物理實驗的面貌，帶來了新的物理學.新的物理學是立足於實驗、理論和計算三大支柱之上。面向二十一世紀的物理學工作者，不能僅限於享用現有計算機資源，必須發揮創造性，自行設計專用計算機，以解決物理實驗中數據採集和處理問題。方能深入探索過去無法想像的復雜現象的本質。這就要求物理學工作者即要有扎實的物理基礎，又要精通電子計算機。
隨著科學技術的發展，無線電物理的研究領域也在不斷拓展,計算機物理就是其中之一。本專業側重於計算機物理方向的研究。

研究方向：

量子信息技術基礎理論、量子計算機物理模型，經典計算機上模擬量子演算法，以及計算機在物理實驗中的應用等。

培養目標：

（1）、博士學位：掌握無線電物理的數理理論，實驗技術，和計算機科學理論。至少掌握一門外語，能熟練地閱讀專業外文資料。具有一定的寫作能力和進行國際學術交流能力。了解本學科發展前沿。並在所研究的方向或專門技術上做出創造性的成果。具有學術帶頭人或項目負責人的素質。能承擔量子信息技術領域的科研課題工作。能勝任高等學校的教學和科研工作。
（2）、碩士學位：應掌握無線電物理的數理理論和計算機科學理論，應較為熟練地掌握一門外國語，能閱讀本專業的外文資料，了解學科前沿，能運用計算機技術研究物理學中的一些實際問題。具有從事科研工作的能力，可在高校、科研院所或企業從事本專業或相鄰專業的教學、科研和工程技術工作。

❻ 關於量子力學的不對易關系

兩個力學量如果不對易，則無法擁有共用的本徵函數系，也就是說這兩個算符對應於不同的希爾伯特空間（即本徵函數對應的空間），當一個態矢量放到其中一個空間時，若為該空間的一個本徵態（即該態矢量的方向與其中一個單位矢量的方向相同），則對應一個確定的力學量。而這個態函數放到另外的那個空間，則對應的力學量需要投影到那個態的各個單位矢量上，看看在各各單位矢量上的分量，就是說有很多個分量值——這也就是不確定性原理（測不準這個詞不好，好像叫的跟儀器有關一樣，叫做不確定更貼切）
共軛這個東西我的理解也不是太好，就感覺是像坐標那樣，我們平時所用的坐標是在實空間的。但也有虛空間的坐標，波函數既有實數部分，也有虛數部分，那對波函數共軛一下，就對應一種矢量的對稱操作吧
能幫你的就這么多，希望理解的了

❼ 什麼是物理理論

理論物理

一、學科概況
理論物理是從理論上探索自然界未知的物質結構、相互作用和物質運動的基本規律的學科。理論物理的研究領域涉及粒子物理與原子核物理、統計物理、凝聚態物理、宇宙學等，幾乎包括物理學所有分支的基本理論問題。
二、培養目標
1．博士學位 應具備堅實的理論物理基礎和廣博的現代物理知識，了解理論物理學科的現狀及發展方向，有扎實的數學基礎，熟練掌握現代計算技術，能應用現代理論物理方法處理相關學科中發現的有關理論問題。具有獨立從事科學研究的能力，具有嚴謹求實的科學態度和作風，在國際前沿方向或交錯領域中有較深入的研究，並取得有創造性的成果。至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力。畢業後可獨立從事前沿理論課題的研究，並能開辟新的研究領域。學位獲得者應能勝任高等院校、科研院所及高科技企業的教學」研究、開發和管理工作。
2．碩士學位 應有扎實的理論物理基礎和相關的背景知識，了解理論物理學科的現狀及發展方向，掌握研究物質的微觀及宏觀現象所用的模型和方法等專業理論以及相關的數學與計算方法，有嚴謹求實的科學態度和作風，具備從事前沿課題研究的能力。應較為熟練地掌握一門外國語，能閱讀本專業的外文資料。畢業後能勝任高等院校、科研院所及高科技企業的教學、研究、開發和管理工作。
三、業務范圍
1．學科研究范圍 理論物理是在實驗現象的基礎上，以理論的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子、等離子體和凝聚態物質運動的基本規律，解決學科本身和高科技探索中提出的基本理論問題。研究范圍包括粒子物理理論、原子核理論、凝聚態理論、統計物理、光子學理論、原子分子理論、等離子體理論、量子場論與量子力學、引力理論、數學物理、理論生物物理、非線性物理、計算物理等。
2．課程設置 高等量子力學、高等統計物理、量子場論、群論、規范場論、現代數學方法、計算物理、凝聚態理論、量子多體理論、粒子物理、核理論、非平衡統計物理、非線性物理、廣義相對論、量子光學、理論生物物理、天體物理、微分幾何、拓撲學等。
四、主要相關學科
粒子物理與原子核物理，原子和分子物理，凝聚態物理，等離子體物理，聲學，光學，無線電物理，基礎數學，應用數學，計算數學，凝聚態物理，化學物理，天體物理，宇宙學，材料科學，信息科學和生命科學

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目前主要研究方向：
(一)、粒子物理和量子場論
粒子物理學是研究物質微觀結構及基本相互作用規律的物理學前沿學科。粒子物理理論作為量子場的基本理論，取得了極大的成功。粒子物理標准模型的建立是二十世紀物理學的重大成就之一，它能統一描述目前人類已知的最小"粒子"（誇克、輕子、光子、膠子、中間玻色子、Higgs 粒子）的性質及強、電、弱三種基本相互作用。粒子物理學有許多研究方向，例如：強子物理、重味物理、輕子物理、中微子物理、標准模型精確檢驗、對稱性和對稱性破壞、標准模型擴展等等。
當前，該所開展的粒子物理理論研究主要圍繞粒子物理標准模型中尚未解決的一些基本問題和有關實驗所暗示的新物理進行。其主要內容為：電弱對稱性破缺機制，CP破壞和費米子質量起源，太陽和大氣中微子失蹤之謎以及粒子物理中的一些重要問題，量子色動力學的低能動力學，量子味動力學，手征微擾理論，重味誇克有效場論，手征對稱性和誇克禁閉，格點規范理論，重味物理，中微子物理，強子結構和性質，超高能碰撞等。研究中特別注意各種新理論和新模型，如：超對稱理論和模型，超對稱大統一模型，兩個或多個Higgs模型，味對稱規范模型。在研究方式上注重緊密與實驗結合，並以實驗為基礎，探索超出標准模型的新理論和新模型以及新的物理概念，運用和發展量子場論、群論、數學物理和計算物理等理論物理方法，開展與粒子物理前沿相關的量子場論研究。此外，重視與其他學科的交叉，開展粒子天體物理，粒子宇宙學和粒子核物理以及與粒子物理有關的超弦理論唯象學的研究。

(二)、超弦理論和場論
量子場論是研究微觀世界的基本工具，屬於重要的前沿領域，它的研究成果直接地影響理論物理許多分支領域的進展。弦理論是在量子場論基礎上發展起來的一種新的物理模型，它避免了通常場論中遇到的紫外發散等問題，是當前統一四種相互作用理論的重要嘗試。
目前該所在此方向的研究課題為：
1、量子場論及超弦理論，特別是其非微擾問題；弦理論的最新發展；
2、場論（特別是規范場論）及弦理論的數學工具，包括非對易幾何，幾何量子化等以及非對易空間上的規范場論、離散群或離散點集上規范場論、用非線性聯絡的規范場論等。
3、各種數學物理和計算物理問題；
4、低維場論，特別是與低維凝聚態物理有關的場論；
5、與粒子物理相聯系的量子場論問題；弦理論在粒子物理中的應用；
6、與引力理論相關的量子場論問題，包括源於弦理論的量子引力、黑洞熵的起源等等。

(三)、引力理論與宇宙學
愛因斯坦的廣義相對論是一個十分成功的經典引力理論,將引力量子化從而 建立一個自恰的量子引力理論是當前理論物理的一大重要任務。與廣義相對論相比，標量－張量引力論具有很強的競爭力。廣義相對論在宇宙學及天體物理中的應用（包括大爆炸宇宙模型、中子星和黑洞、引力透鏡以及引力波的預言）已取得巨大成功，但是，許多疑難問題有待解決。例如，奇性困難，暗物質的構成及其存在形式、物理性質、在宇宙中的佔有比例及其對宇宙演化的作用，物質反物質的不對稱性，宇宙常數和暗能量問題，原初核合成，宇宙早期相變過程的拓撲缺陷問題,宇宙早期暴漲模型的建立,黑洞的量子力學,引力的全息性質等。
國際上若干大型的空間和地面天文觀測裝置（包括大型望遠鏡、引力波天文台、等效原理的檢驗裝置等等）將在今後若干年內投入使用，這將對現有的宇宙學模型、引力波的預言以及等效原理的正確性提供更精確的檢驗，隨之而來的將是宇宙學和引力論的迅速發展，為理論工作提供更多獲取重要成果的機遇。
理論物理所在本方向的研究圍繞上述疑難問題開展。 (四)、凝聚態理論和計算凝聚態物理
復雜性和多樣性是多體微觀量子世界的基本特徵，對其規律性的探索是凝聚態理論研究的核心。這方面的每一次突破，例如能帶論和超導的BCS理論的建立，都對量子多體物理的應用和微觀世界的認識產生了深刻的變革，其成果交叉滲透到數學、化學、材料、信息、計算機等許多學科和領域。近年來，在陶瓷材料、半導體異質結及其它低維固體材料中發現的大量反常物理現象召喚著新的電子論的誕生。對這些新的物理現象的研究是該所研究人員的一個中心任務，主要的研究方向包括：
量子Hall效應、高溫超導電性、巨磁阻等強關聯系統的物理機理、量子液體及量子臨界現象；
量子多體理論方法，特別是數值計算的方法的探索和應用。計算方法包括密度矩陣重整化群、量子蒙特-卡羅計算、從頭計算等；
量子點、線、碳管等納米材料、半導體材料或結構中的非平衡量子輸運及自旋電子學；
格點系統中的量子反散射與可積問題研究。

(五)、統計物理與理論生命科學
統計物理學研究方法極為普遍，研究對象廣泛，它是微觀到宏觀的橋梁，簡單到復雜的階梯，理論到應用的途徑。從生物大分子序列分析，到認識其空間結構，到理解生命活動中的物理化學過程，生命科學提出了大量富有挑戰性的統計物理問題。這些問題的研究將深化對生命現象本質的認識，同時也將促進統計物理學本身的發展。
該所過去在本研究方向上重點開展了相變理論與臨界現象、非線性動力學等方面的研究，目前研究重點集中在有限系統臨界現象、重整化群方法、生物大分子序列分析以及生物體系中的輸運問題等方面，探討由生命科學激發的具有普遍意義的統計物理問題。生物信息學研究是本方向的熱點，該所研究人員與北京華大基因研究中心有很密切的合作關系，在水稻基因組研究工作中已作出重要創新性成果。

(六)、理論生物物理
雙親分子膜是凝聚態物理軟物質，或者叫復雜流體的前沿研究對象，是物理、化學、生物學交叉學科的研究課題。該所研究人員主要是運用微分幾何方法，以液晶為模型，研究雙親分子膜的形狀及其相變問題，已作出一組有國際影響的工作。現在本方向的研究正在向單分子膜、生物大分子與它們的生物功能聯系（DNA單分子彈性、蛋白質折疊等）的理論探索擴展。

(七)、原子核理論
從20世紀九十年代中期開始到本世紀初的十年內，國際上先後有一批超大型核物理實驗裝置投入運行，如TJNAF(CEBAF)，RIB，RHIC 等等，核物理的發展進入了一個新階段。這些新的巨型裝置為從更深入的層次上研究核子－核子相互作用、核內的短程行為和核結構、各種極端條件下的核現象、核性質和多體理論方法提供了很好的機遇。在未來十年中，該所的研究人員將集中力量開展超重元素的性質及其合成途徑，極端條件下的原子核結構，核天體物理及核內誇克效應等方面的研究，以求得對原子核運動規律的新認識。

(八)、量子物理、量子信息和原子分子理論
目前高技術的發展使得以前無法得到的極端物理條件（如極端強場、超低溫度和可控的介觀尺度）在實驗室中得以實現。在這些特殊條件下，物質與光場的相互作用過程會呈現出一系列全新的物理現象,使得人們能重新認識物理學基本問題，導致新興學科分支（如量子信息）的建立。
量子信息是以量子力學基本原理為基礎、充分利用量子相乾的獨特性質(量子並行和量子糾纏)，探索以全新的方式進行計算、編碼和信息傳輸的可能性，為突破晶元元件尺度的極限提供新概念、新思路和新途徑。量子力學與信息科學結合,充分顯示了學科交叉的重要性，可能會導致信息科學觀念和模式的重大變革。該所本方向的研究將基於量子物理基本問題的理論和最新實驗的結合, 鼓勵學科間的交叉滲透。發揮理論物理對量子信息研究具有前瞻性和指導性的作用，瞄準國際前沿，立足思想創新、探索和解決當前量子信息前沿領域的關鍵理論性問題。
目前該所在此方向上的研究課題主要為:
1．量子測量和量子開系統的基本問題:包括量子系統與經典系統相互作用，量子到經典過渡的基本模型,微觀信息宏觀提取的理論機制，量子耗散和量子退相干理論；也包括發展和應用實際的量子測量理論，探討提高探測量子態效率的可能性。
2. 特殊量子態的基本特性。包括研究各種宏觀量子態（原子玻色－愛因斯坦凝聚和原子激光，介觀電流，微腔激子-極化子）的基本特性和運動規律,並探索它們作為量子信息載體的可能性.也包括超冷囚禁原子、分子系統與受限光場的相互作用，如腔量子電動力學和原子光學。
3．量子信息方案的物理基礎。包括演化過程的動力學控制、糾纏態的度量，多粒態的局域制備和純化、已知量子態遠程制備和未知量子態遠程傳輸。還包括提出新的量子演算法、量子編碼和量子糾錯的新型方案，研究量子信息中的計算復雜性理論和相應的各種數學物理問題。
4. 強場中的原子分子運動。主要興趣集中在強磁場和強激光場中原子分子的動力學行為，其中，許多全新的實驗現象要求發展處理非微擾問題的嶄新概念和方法。這方面的研究對揭示混沌體系的動力學和利用外場控制分子、原子過程有著重要意義。

(九)、計算物理
辛演算法和保結構演算法是我國著名數學家馮康及其學派在80年代中期系統提出、並完善和發展起來的。他們在這個領域的工作不僅一直領先，而且在計算數學領域佔有非常重要的地位並取得了國際上的公認。在計算數學和計算物理中，引入保持所計算的Hamilton系統的辛結構，或者對於接觸系統等保持系統有關的幾何結構的思想非常重要。最近，國際上沿著保結構的思想，有關領域又有新的進展。比如多辛演算法和李群演算法的提出等等，它們分別是保持無限維系統的多辛結構的演算法和系統李群對稱性的演算法。
該所在本研究方向上研究辛演算法、多辛演算法等各種保結構演算法 及其在物理中的應用。

❽ 量子態的理論方法

「原子」或「以太」；「球量子」與「環量子」概念」。薛曉舟教授介紹的情況，古希臘留基伯認為，「原子」或「以太」和「虛空」是萬物之源，這實際是個「非對易代數」類似的「量子理論」。即如果把不可分割的「原子」或「以太」看成是實數，「虛空」看成是虛數，實數與虛數存在有不可對易性。這里，「非對易」可近似理解為「非對應」。彭羅斯認為「非對應」最終含有「不可計算性。
liqichuan先生所說：「來源於我們所處的空間為三維的模式，球狀正是這樣一個空間最好的體現，而環狀量子卻違背了這樣一個空間的基底」。也正是如此，現代科學才建立了以「球量子」為精神領袖的強大而十分鞏固的「政權」。也許liqichuan（李奇傳）先生所說的「復辟」，就是指會動搖以「球量子」為精神領袖的強大而十分鞏固的「科學政權」的理論研究。在近代科學中引出的負數開平方，如所謂「扭量從開根號」，就是有人說的：「-1可以開根號得到復數，而微分運算元可以開根號得到旋量。復數不能比較大小。但量子力學的波函數是復數的，描述粒子具有自旋，而廣義相對論一直用世界線來描述粒子，於是相對論有一個基本的問題是，世界線體現出粒子的自旋，即扭量=量子力學+廣義相對論=復數+旋量+共形變換。」這無疑是對以「球量子」為精神領袖的強大而十分鞏固的「科學政權」不利，所以liqichuan先生才說出「把數作為宇宙的根本則是畢達哥拉斯派的復辟」的話。他的解釋是：「復數和復數方程是物理學中在處理復雜問題時所經常用到的數學手段，但討論到具體問題時則採用實數解，因為只有實數解才與觀測符合」。這個解釋不正確，因為類似牛頓力學體系方程、麥克斯韋電磁力學體系方程、愛因斯坦相對論力學體系方程、薛定諤量子力學波動方程等絕大多數物理學方程的數學手段，都沒有解決好復雜的時間箭頭問題，所以用這種處理辦法才是可取的。例如愛因斯坦的狹義相對論，就是舍棄取虛數解的辦法而使計算具有簡單性；相反，崔珺達教授的復合時空量子理論，則把愛因斯坦狹義相對論舍棄的虛數解撿拾起來，但對時間箭頭問題並沒有解決，反而把簡單的數學手段弄復雜化了。 聽起來，這並不像是一個復雜的實驗：位於北京八達嶺長城腳下的送信者，要向站在河北省張家口市懷來縣的收信者發出一段信息。這段距離僅有16公里，在晴朗的白天，他們彼此甚至目力可及。只是，這並不是一封信、手機簡訊或電子郵件，而是好像「時鍾指針」一樣表示著量子運動狀態的量子態。
這已經是量子態目前在世界上跑出的最長距離。6月1日，世界頂級科學刊物《自然》雜志的子刊《自然·光子學》以封面論文的形式，刊登了這項成果：一個量子態在八達嶺消失後，在並沒有經過任何載體的情況下，瞬間出現在了16公里以外。實驗的名稱叫做自由空間量子隱形傳態，由中國科學技術大學與清華大學組成的聯合小組完成。
美國國際科技信息網站盛贊，這一成果代表著量子通信應用的巨大飛躍。 這確實是一個難以令人理解的研究領域，面對抱著巨大好奇心的公眾，研究者不禁感到苦惱，「想要給大家都講明白實在是一件痛苦的事」。
早在3年前，中科大前校長朱清時院士在形容負責組建聯合小組的中科大教授潘建偉時也聲稱，潘在量子通信領域的工作「對於一般人來說是難以理解的」，「不然會感到更強的震撼力」。
一切還要從量子說起。量子是不可分的最小能量單位，「光量子」就是光的最小單位。
在奇特的量子世界裡，量子存在一種奇妙的「糾纏」運動狀態。中科大量子信息實驗室教授彭承志願意將一對糾纏狀態下的光子比作有著 「心電感應」的兩個粒子。再用個更貼切的比喻，糾纏光子就好像一對「心有靈犀」的骰子，甲乙兩人身處兩地，分別各拿其中一個骰子，甲隨意擲一下骰子是5 點，與此同時，乙手中的骰子會自動翻轉到5點。
事實上，乙甚至根本不需要知道也不能查看自己手中究竟握著幾點。因為在物理學上，每一次對糾纏光子的測量都會破壞原有的狀態，「就像冰淇淋，你必須嘗一口才知道它的味道。但當你嘗了一口時，冰淇淋就已經發生改變。」一個專業人士這樣解釋。
因此，甲只需要通過電話、簡訊等渠道告訴乙，自己剛剛擲出了5點。乙即便不用攤開手掌，也可以知道自己手邊這個「心電感應」的骰子也成了5點。
這聽起來就像一場魔術表演。只是，甲和乙之間傳送的只是類似「轉成5點」之類的信息，而不是實物。 這段16公里的旅程創造了新的世界紀錄，這是目前這個星球中量子態在自由空間中所能隱形傳輸的最遠距離。
事實上，在量子態隱形傳輸經歷的漫長旅程中，每一點距離的進步都可以被視為一座里程碑。1997年年底，位於奧地利的蔡林格研究小組首次在實驗平台上幾米的距離內成功地進行了這一實驗。
雖然當時的傳輸距離僅達數米，但美國《科學》雜志卻將其列為該年度全球十大科技進展。《科學》雜志的評語是：「盡管想要看到《星際旅行》中『發送我吧』這樣的場景，我們還得等上一些年，但量子態隱形傳輸這項發現，預示著我們將進入由具有不可思議的能力的量子計算機發展而帶來的新時代。」
科幻電影《星際旅行》至今仍在科幻娛樂史上排名榜首。它講述了人類的夢想：宇航員在特殊裝置中平靜地說一句，「發送我吧，蘇格蘭人」，他就會瞬間轉移到外星球。在經典游戲「暗黑破壞神」中，女巫角色的技能是「瞬間轉移」。只要施展這個魔法，女巫就會伴著一道閃光消失，並出現在任意一個想去的地方。
「這種現象，與量子態隱形傳輸很類似。」一位聯合小組成員謹慎地選擇著用詞。當然，它們並不相同。在這項實驗中，被傳輸的是信息而並非實物。
1999年，奧地利蔡林格研究小組的論文又與倫琴發現X射線、愛因斯坦建立相對論等重大研究成果一起，被英國《自然》雜志選為「百年物理學21篇經典論文」。當時26歲的年輕人潘建偉正在奧地利維也納大學跟著蔡林格教授學習量子技術，他的名字也在小組名單中。
不過接下來，發展並不算順利。直到2004年，蔡林格小組才利用多瑙河底的光纖信道，將量子隱形傳態距離提高到600米。
這次中國的實驗在技術上有了重大創新，光子在傳播過程中會因偏振而引起變化，聯合小組的科學家們對此進行了「正反饋」，即用簡單的光學器械控制住光子的偏振態，使這次實驗的保真度最終達到了89%。也就是說，「盡管不能正確無誤地發送每一個碼，但信息是可以傳送的」。
「如果地點允許，我們本來希望能達到20公里。」聯合小組成員、清華大學物理系副研究員蔣碩覺得很遺憾。他在一間窗檯上生長著翠綠爬藤的辦公室里接受了記者的采訪。
隨著高度增加，空氣也會變得更加稀薄。所以，地表10公里的空氣密度，基本相當於從地球到外層空間幾十公里距離的空氣密度。「20 公里的傳送距離，就表明光子可以在地表與外層空間衛星間打一個來回。」這也就意味著量子信息可以通過衛星在不同地區，甚至國家間傳遞。
可在野外實驗，狀況卻無法保證同實驗室里一樣理想而精確。最終，因為位置便利，研究者們將「秘密基地」分別設在八達嶺長城腳下與河北懷來的兩家小旅館，地理距離16公里。
為了用激光為量子態傳輸打出一個光鏈路，他們的實驗大多在其他人沉入夢鄉的夜晚進行。光鏈路是為了幫助隨後分發的光量子「探路」。那些已經睡著了的人並不知道，這群在半夜裡還擺弄著有點嚇人的綠色激光的年輕人，也正在實現這個世界全新的通信夢想。
「盡管我們只傳送了16公里，但這在科學上證明了量子信息的遠距離傳輸是可行的，也意味著量子信息通過衛星進行傳遞有可能實現。」 蔣碩說。 這些站在科學領域最前沿的中國物理學家明白，進行量子通信研究，除了能夠實現隱形傳態這種奇妙的物理現象以外，還能夠實現更重要的使命，那就是防禦一種「還未出現的威脅」。
威脅來自尚未被成功發明的量子計算機。早在上個世紀，科學家們就已經開始設想，用量子系統構成的計算機來模擬量子現象，從而大幅度減少運算時間。如果將未來的量子計算機比作大學教授，今天所謂超級計算機的能力甚至還比不上剛上幼兒園的小班兒童。
你可以想像這樣一個驚人的對比：現在對一個500位的阿拉伯數字進行因子分解，目前最快的超級計算機將耗時上百億年，而量子計算機卻只需大約幾分鍾。
「一旦哪個瘋子發明出來量子計算機，他就可以攻破所有的密碼。」蔣碩指出了這個可怕的威脅。事實上，現在通用的加密方式並非如想像般安全，它們都有破譯的方法，只不過由於現有計算機運行能力的限制，破譯一個密鑰可能要耗費上萬年，甚至上百萬年。
如果量子計算機出現，我們目前自以為安全的一切將不堪一擊。那將是一個超級神偷，可以偷走現代文明中人們賴以生存的一切——銀行存款、網路信息。它也足夠沖破軍事或安全系統，調轉導彈的軌道，令整個國家陷入混亂與災難。因此，沒有人敢懈怠，「這並不是一項杞人憂天的研究。所有的防禦必須出現在進攻之前。」美國科學家的預言就像一個倒計時牌，「量子計算機可能將在50年之後出現。」
因此，「只有採用量子信息才是安全的，必須占據先機。」這樣一切「竊聽手段」將失去原有的意義。如果一個間諜想要收集情報，他必須竊取發送途徑中的光子，經過測量後再次傳給接收者。但因為光子對的糾纏特性，這樣的竊取就會被發現，「就像被嘗過的冰淇淋一樣」。
當然，眼下這只是一場看不見對手的戰爭。「如果沒有量子計算機這支矛，量子信息這面盾就發揮不出作用。」蔣碩說。他同時也認為，即便技術成熟，「如果量子計算機沒有出現，並沒必要進行大規模的產業換代」。
然而，這篇論文發表後，蜂擁而至的報道和議論卻讓科學家們發現，公眾似乎誤解了自由空間量子隱形傳態的真正意義，「很多人都認為，這個實驗的成功代表著超時空穿越可能實現。」
顯然，能夠傳遞一組信息並不意味著已經可以傳遞實物。「我們對世界的了解仍然不夠透徹。」一位研究者說。科學家們現在還不知道應該如何通過隱形傳輸的方式傳送實物，「我們曾經以為世界上最小的是原子，可是後來發現原來裡面還有質子和中子。然而，沒有人知道質子和中子是否還能被繼續拆分。更何況想要傳送一個生命體，又該如何處理他復雜的腦電活動呢？」
「目前我們實現的僅僅是單光子量子態的隱形傳輸，在未來有可能實現復雜量子系統的量子態隱形傳輸，但距離宏觀物體的量子態隱形傳輸還具有非常遙遠的距離。」彭承志說。
也許，正是「非常遙遠的距離」帶給了人們遐想。畢竟，曾經實驗台上量子態只能前行幾米，而今，它已經可以穿越16公里。將來，它還可能在星球之間傳遞。
「科技發展的速度有多快誰能知道呢？」一位參加這項研究的科學家說，「就好像打算盤時的人們永遠想不到，在不久的將來，人類發明出了每秒運行幾千億次的電子計算機。」

❾ 什麼是非對易量子力學，是怎麼提出來的

不滿足乘法交換率的數學就是非對易的。
是海森堡提出來的。

❿ 量子力學中表示力學量的算符之間對易和不對易意味著什麼它們的物理意義是什麼

這個問題可以交流，不能算是回答，我談談我的理解。力學量對易表明兩個物理量可以同時被精確測定，即兩個物理量可以在同一個表象內同時取本徵值；反之不對易則表明兩個物理量不能同時准確測量，即不能在同一個表象內取本徵值。從更深層次地方面講，兩個力學量對易表明這兩個物理量可以構成力學量的完全集，一般取三個兩兩對易的力學量構成一組力學量完全集，在此完全集的本徵態可以表示全部希爾波特空間的量子態，即對易的力學量構成了整個世界。如果有問題可以討論，因為量子力學本身的意義還不像人們認識經典力學那樣深入，問題的終極方面還不能夠完全表述明白，這是仁者見仁，智者見智的理解，但是其本質應該不變。