【书名】量子传【作者】曼吉特·库马尔

【书名】量子传【作者】曼吉特·库马尔【格式】#epub#mobi#azw3#pdf【分类】#科技#信息时代#量子#科普#通俗读物【简介】本书讲述了量子物理学从萌芽到蓬勃发展的精彩历史，也是一本为建造量子物理学大厦的科学巨人们绘就生动群像的故事性科普读物。1927年10月，第五次索尔维会议在布鲁塞尔召开，讨论有关新量子力学的问题。受邀参会的29人中，后来有17人获得了诺贝尔奖！爱因斯坦、玻尔、薛定谔、泡利、普朗克、玻恩、海森堡……在这些家喻户晓、光芒耀眼的名字中，有20世纪那场关于量子物理学的伟大论战的两位主角——爱因斯坦和玻尔。这两位科学巨人关于“究竟什么才是现实”的一系列争论，推动了量子物理学的迅猛发展。这本书全景式回顾了量子物理学从萌芽到改变世界的精彩历程，讲述那个时代科学巨人们之间的智力较量，既展现了火花迸射的争论和竞争，也叙写了这些智者之间动人的友谊，以及他们各自的人格魅力。两大物理男神在线对阵，一生劲敌，一生友谊；涉及近200位科学家的故事，揭晓少为人知的精彩细节，勇气、惶恐和激情，尽在量子群星闪耀时！你会了解爱因斯坦和玻尔之间棋逢对手的争论始末，也会看到普朗克的勤奋自律、泡利的犀利和毒舌、海森堡的聪慧和惶恐、薛定谔的多情和天赋……阅读：频道：@sharebooks4you群组：@sharing_books4u

物理学家观测到“不可观测”的量子相变

物理学家观测到“不可观测”的量子相变1935年，两位当时最著名的物理学家爱因斯坦和薛定谔就现实本质产生了争论。爱因斯坦认为宇宙是局域性的，一个地方发生的事情不会立即影响遥远的另一个地方。薛定谔认为量子纠缠与局域性的假设相悖。当一对粒子发生纠缠时，测量其中一个粒子会立即影响到另一个粒子，无论它身在何处。这违背了爱因斯坦关于传播速度无法超越光速的铁令。爱因斯坦不喜欢不受范围限制的纠缠，他将其称之为幽灵，认为量子力学理论是不完整的。今天的物理学家基本上解决了该问题，纠缠不会在遥远的地方产生立即的影响，它无法在遥远距离上实现特定结果：它只是传播该结果的知识。过去几年一系列的理论和实验研究揭示了纠缠的新面孔：它不是成对出现，而是以粒子星图的形式出现。纠缠通过一组粒子自然传播，建立了一个复杂的临时网。如果你测量粒子的频率足够多，你能阻止网的形成。这种网状非网状的状态令人想起物质的液态固态。网状与非网状的转变代表着信息结构的变化，这是信息的相变。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

弯曲的现实：南极冰川中的爱因斯坦与量子力学

弯曲的现实：南极冰川中的爱因斯坦与量子力学南极洲星空下的冰立方实验室。图片来源：马丁-沃尔夫，冰立方/NSF要解释物质和光在亚原子尺度上的行为，就必须理解量子力学的随机性。几十年来，科学家们一直试图将这两个研究领域结合起来，实现对引力的量子描述。这将结合与广义相对论相关的曲率物理学和与量子力学相关的神秘随机波动。美国得克萨斯大学阿灵顿分校的物理学家在《自然-物理》杂志上发表了一项新研究报告，他们利用设置在南极冰川深处的粒子探测器探测到的超高能量中微子粒子，对这两种理论之间的界面进行了深入的新探索。DOM降入阵列，开始采集数据。资料来源：马克-克拉斯伯格，冰立方/NSF物理学副教授本杰明-琼斯（BenjaminJones）说："将量子力学与引力理论统一起来的挑战仍然是物理学中最紧迫的未决问题之一。如果引力场的行为方式与自然界中的其他场类似，那么它的曲率就应该表现出随机量子波动。"琼斯和UTA研究生阿克希玛-内吉（AkshimaNegi）、格兰特-帕克（GrantParker）是冰立方国际合作团队的成员，该团队包括来自美国各地以及澳大利亚、比利时、加拿大、丹麦、德国、意大利、日本、新西兰、韩国、瑞典、瑞士、台湾和英国的300多名科学家。德克萨斯大学阿灵顿分校物理学副教授本杰明-琼斯。图片来源：德克萨斯大学阿灵顿分校为了寻找量子引力的特征，研究小组在南极洲南极附近一平方公里的范围内放置了数千个传感器用于监测中微子，中微子是一种电荷中性、没有质量的不寻常但却非常丰富的亚原子粒子。研究小组对30多万个中微子进行了研究。他们想看看这些超高能量粒子在地球上长途旅行时，是否会受到时空中随机量子波动的干扰，如果引力是量子力学的，那么这种波动是意料之中的。内吉说："我们通过研究冰立方天文台探测到的中微子的味道来寻找这些波动。我们工作的结果是，测量结果比以前的测量结果灵敏得多（对某些模型而言，灵敏度超过一百万倍），但却没有发现预期的量子引力效应的证据。"没有观测到时空的量子几何，这有力地说明了在量子物理学和广义相对论交界处运行的仍然未知的物理学。琼斯说："这项分析是UTA近十年来为冰立方天文台所做贡献的最后一章。我的小组现在正在进行新的实验，旨在利用原子、分子和光学物理技术了解中微子质量的起源和价值。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430543.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430543.htm

打破量子极限：从爱因斯坦与玻尔之争到实现"遥不可及"的效率

打破量子极限：从爱因斯坦与玻尔之争到实现"遥不可及"的效率在巴尔兹研究小组使用两级干涉仪进行的实验中，辅助光子被用来为所有四种贝尔态生成不同的测量模式，从而将效率提高到传统的50%以上。图片来源：JonHeras，剑桥插图画家量子科学不仅彻底改变了我们对自然界的认识，还激发了突破性的新型计算、通信和传感器设备。要在这些"量子技术"中利用量子效应，通常需要将对基本量子物理原理的深刻理解、系统的方法论进步和巧妙的工程设计结合起来。斯图加特大学StefanieBarz教授的研究小组和量子科学与技术集成中心（IQST）的研究人员在最近的研究中正是实现了这种结合，他们提高了许多量子设备的一个重要组成部分的效率，使其超越了看似固有的极限。历史基础：从哲学到技术量子技术领域的主角之一是一种被称为量子纠缠的特性。这一概念发展的第一步涉及阿尔伯特-爱因斯坦和尼尔斯-玻尔之间的激烈辩论。简而言之，他们争论的焦点是如何在多个量子系统之间共享信息。重要的是，这种共享方式在经典物理学中并不存在。直到20世纪60年代，物理学家约翰-斯图尔特-贝尔（JohnStewartBell）设计出了一种通过实验解决分歧的方法。贝尔的框架首先是在光子（光量子）实验中探索出来的。这一领域的三位先驱--阿兰-阿斯佩特（AlainAspect）、约翰-克劳瑟（JohnClauser）和安东-蔡林格（AntonZeilinger）因其在量子技术方面的开创性工作而共同获得了去年的诺贝尔物理学奖。贝尔本人于1990年去世，但他的名字却在所谓的贝尔态中永垂不朽。贝尔态描述了两个粒子尽可能强烈纠缠的量子态。贝尔态一共有四种，而贝尔态测量--确定量子系统处于四种状态中的哪一种--是将量子纠缠应用于实际的重要工具。也许最有名的是，贝尔态测量是量子远距传输的核心组成部分，而量子远距传输又使大多数量子通信和量子计算成为可能。实验装置完全由所谓的线性元件组成，如反射镜、分光镜和波板，这确保了可扩展性。图片来源：LaRici摄影但这存在一个问题：当使用传统光学元件（如镜子、分光镜和波板）进行实验时，四个贝尔态中的两个态具有相同的实验特征，因此无法相互区分。这就意味着，如果只使用这种"线性"光学元件，整体的成功概率（也就是量子传送实验的成功率）将被限制在50%。或者真的是这样吗？超越限制的飞跃：这就是巴尔兹小组的工作所在。正如他们最近在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上报告的那样，博士研究员马蒂亚斯-巴耶巴赫（MatthiasBayerbach）和西蒙娜-达奥雷利奥（SimoneD'Aurelio）进行了钟态测量，成功率达到了57.9%。但是，他们是如何达到现有工具无法达到的效率的呢？他们之所以能取得如此杰出的成果，是因为在纠缠光子对的同时使用了另外两个光子。人们在理论上已经知道，这种"辅助"光子为进行贝尔态测量提供了一种方法，其效率超过50%。然而，实验上的实现仍然遥不可及。原因之一是需要精密的探测器来分辨撞击它们的光子数量。拜尔巴赫和达奥雷利奥通过使用48个单光子探测器，以近乎完美的同步方式探测到达探测器阵列的多达四个光子的精确状态，从而克服了这一挑战。有了这种能力，研究小组就能检测到每个贝尔态的不同光子数分布，尽管原本无法区分的两种态会有一些重叠，这就是为什么即使在理论上，效率也不会超过62.5%。但是，50%的障碍已经被打破。此外，成功的概率原则上可以任意接近100%，但代价是必须添加更多的辅助光子。光明的未来前景此外，再复杂的实验也有不完美之处，在分析数据和预测该技术如何用于更大的系统时，必须考虑到这一现实。因此，斯图加特的研究人员与美因茨约翰内斯-古腾堡大学的理论家、辅助贝尔态测量方案的设计者之一彼得-范-卢克（PetervanLoock）教授博士合作。VanLoock和Barz都是BMBF资助的PhotonQ合作项目的成员，该合作项目汇集了全德国的学术和工业合作伙伴，致力于实现一种特定类型的光子量子计算机。改进的贝尔态测量方案是这一合作的首批成果之一。虽然效率从50%提高到57.9%看起来并不高，但在需要进行大量连续测量的情况下，例如在远距离量子通信中，它却具有巨大的优势。要实现这种升级，线性光学平台的仪器复杂度必须低于其他方法。在斯图加特和巴登-符腾堡州当地量子社区的长期研究合作项目IQST和最近成立的网络QuantumBW等倡议的保护伞下，我们正广泛探索如何在实践中充分利用量子纠缠的机会。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392967.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392967.htm

量子飞跃：用混合计算揭开复杂分子的秘密

量子飞跃：用混合计算揭开复杂分子的秘密现在，美国能源部（DOE）阿贡国家实验室和芝加哥大学普利兹克分子工程学院（PME）和化学系的研究人员已经探索了使用量子计算机解决这些电子结构的可能性。研究人员开发了一种新的混合模拟过程，使用量子计算机解决电子结构问题，有可能使量子计算机在未来处理更复杂的化学结构。这项研究使用了新的计算方法的组合，在线发表在《化学理论与计算》杂志上。它得到了Q-NEXT的支持，这是一个由阿贡领导的美国能源部国家量子信息科学研究中心，以及中西部计算材料综合中心（MICCoM）。GiuliaGalli说："这是朝着使用量子计算机来解决计算化学中的挑战性问题迈出的令人兴奋的一步，"他与阿贡的工作人员科学家和芝加哥大学先进科学和工程联合会（CASE）的成员MarcoGovoni一起领导了这项研究。计算方面的挑战预测一种材料的电子结构需要解决决定电子如何相互作用的复杂方程，以及模拟各种可能的结构在其整体能量水平上如何相互比较。与以二进制比特存储信息的传统计算机不同，量子计算机使用可存在于叠加状态的量子比特，让它们更容易和快速地解决某些问题。计算化学家们一直在争论量子计算机是否以及何时能够最终比传统计算机更好地解决复杂材料的电子结构问题。然而，今天的量子计算机仍然相对规模较小，并会产生噪音数据。使用量子计算机预测复杂材料的电子结构GiuliaGalli教授和其他研究人员探索了使用量子计算机预测复杂材料的电子结构的可能性，这是从材料工程到药物设计等领域的一个进步。即使有这些弱点，加利和她的同事们想知道他们是否仍能在创建量子计算机上解决电子结构问题所需的基础量子计算方法方面取得进展。"我们真正想解决的问题是，在目前的量子计算机状态下，有可能做什么，"Govoni说。"我们提出了这个问题：即使量子计算机的结果是有噪音的，它们是否仍然可以用来解决材料科学中有趣的问题？"一个迭代过程研究人员设计了一个混合模拟过程，他们使用的是IBM量子计算机。在他们的方法中，少量的量子比特--四到六个之间--执行部分计算，然后用经典计算机进一步处理结果。"我们设计了一个迭代的计算过程，利用了量子计算机和传统计算机的优势，"加利小组的研究生、新论文的第一作者BenchenHuang说。经过几次迭代，模拟过程能够提供固态材料中几个自旋缺陷的正确电子结构。此外，该团队还开发了一种新的错误缓解方法，以帮助控制量子计算机产生的固有噪声，并确保结果的准确性。对未来的提示就目前而言，使用新的量子计算方法解决的电子结构已经可以用常规计算机来解决。因此，长期以来关于量子计算机在解决电子结构问题上是否能优于经典计算机的争论还没有解决。然而，新方法提供的结果为量子计算机解决更复杂的化学结构铺平了道路。Huang说："当我们将其扩大到100个量子比特，而不是4个或6个时，我们认为我们可能比传统计算机更有优势。但只有时间能证明这一点"。该研究小组计划继续改进和扩大他们的方法，以及用它来解决不同类型的电子问题，如有溶剂存在的分子，以及处于激发状态的分子和材料。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353817.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353817.htm

纽约时报 | 为什么许多中国自由派支持特朗普？

学者之间的这些激烈争论反映了中国学术景观中的狂想，同时也暗示，调整新的对华外交政策对华盛顿来说，可能比与中国的异见人士和自由派知识分子进行接触更容易，虽然拜登政府最想帮助这些人。