首 页 开云网页版-开云(中国)官方在线登录 图片 发展观察 开云网页版-开云(中国)官方在线登录跟踪 经济发展 减贫救灾 社会发展 全球招标投标 商务资讯 观察思考 发展报告 数字报告 白皮书 中国之窗 世行在中国
专家专栏 政策解读 宏观经济 区域发展
行业动向
行业规划 金融证券
金融法规
贸易发展 工程项目/ 数据库/周刊 企业发展
国情公报 经济数据 经济名词 采购商
发展开云网页版-开云(中国)官方在线登录  -创业板15日开启 投资者须签风险揭示书 证监会发审重启 答问 -外管局明确:中资银行可为境外机构开立境内外汇账户 全文 答问 -财政部推迟112亿地方债发行 争上项目地方债务率远超风险警戒线 -机构预测三季度房价继续上涨 四季度调整 -力拓向我钢铁业索赔90亿美元 五钢厂或卷入间谍门 交易链条曝光 -七部委治理教育乱收费 学费不高于06年 设高教自考义务教育专业 -成都楼市受涨价入侵演疯狂行情 银行集体违规 二套房贷再次收紧 -国企领导廉洁从业规定公布 违反规定将被判刑 终身不得"复出" -东航上航重组方案敲定 A股复牌按1比1.3换股 中建拟发120亿A股 -中石油低调降价 外资加油站加入降价团 三股降价势力包围中石化
首页>>科技动态
微观世界扔"硬币" "量子漫步"从理论到现实
中国发展门户网 www.chinagate.cn  2009 年 07 月 14 日 
字号:    打印本文章 写信给编辑

根据“随机漫步”理论,每完成一阶段的抛硬币后确定的位置,很少出现偏离原始出发点太左或太右的情况。

你扔出一枚硬币,硬币要么正面朝上,要么背面朝上。但是在微观情况下,事情并非完全那么确定。如果你扔出的是一枚“原子”硬币,那么你得到的可能是一种正面和反面的叠加态。但是,这样的情况只是发生在你不在观察硬币的时候。如果你去观察,呈现在你眼前的可以是正面也可以是反面,随你喜欢而定。如果你像抛硬币一样扔出一个量子粒子,你就会看到不同寻常的效应。德国波恩大学的物理学家首次在铯原子实验中展示了这种效应。他们的研究结果刊登在7月10日出版的《科学》杂志上。

我们来假设下面的实验:将一枚硬币放在一名测试者手中,我们权且将这名测试者叫做小王,小王现在的任务就是把硬币多抛几次。当硬币正面朝上时,小王就向右跨一步;相反,当硬币背面朝上时,小王就向左跨一步。小王抛完10次硬币后,我们来观察小王的位置在哪里。这时,我们会看到小王距离第一次抛出硬币的地方并不会太远,因为通常情况下硬币出现正面和反面的机会大致相等。如果小王想要抛完10次硬币后,往右走出10步,这样的情况一般都不会发生。

我们再来假设小王是一个非常耐心的人。他非常耐心地成功抛完了1000次硬币。每走一步,他都会记下自己的位置。当实验结束时,我们将结果做成一个图表,得到的将会是一个典型的钟形曲线(亦称正态分布曲线)。每扔完10次,小王都会发现自己接近于原始出发点,很少发现自己偏离原始出发点太左或太右。

这个实验被称为“随机漫步”,这种现象可在许多现代科学领域(如布朗运动)中发现。在量子物理世界中,类似现象则有一个新的有趣特性,叫做“量子漫步”。直到目前为止,量子漫步或多或少还只是一个理论架构,现在,波恩大学的物理学家终于首次实际执行了这样的量子漫步。

实验通过使用激光束组成的光镊操纵一个铯原子来实现,激光束同时扮演漫步者和硬币的角色。铯原子能呈现出不同的量子力学态,这有点像硬币的正面或是反面朝上。但在微观层面,情况要稍许复杂一些,因为量子粒子能够以不同状态的叠加态存在。这种情形基本上就是一种“有一点正面朝上,又有一点反面朝上”的状态。物理学家将其称为“态叠加”。

通过使用激光束组成的传送带,波恩大学的物理学家将铯原子拉向两个相反方向,“正面”部分向右,“反面”部分向左,如此将两个状态分开了近数千分之一微米。之后,科学家们再次“抛出硬币”,将两种状态的每一个都变成了正面和反面的叠加态。

铯原子经过数次这样的“量子漫步”后就基本上延伸到了任何地方。只有当你去观测时才会得到确定的位置。其位置的出现概率主要由量子力学的第二效应决定。这是基于原子的两个部分能自我加强或是自我毁灭,光物理学家称这种现象为干扰。

来源: 科技日报
1   2   下一页  



相关文章:
苑震生等:远距离量子通信迈出重要一步——量子中继器的实验实现
郭光灿:量子信息研究取得重要进展
于渌:量子世界的调控:挑战和机遇
芜湖建成世界首个量子政务网 通信绝对保密
中科大研究重大进展 世界首个光量子电话网建成
中国教授实现量子通信实验领域的重大突破
中国教授在国际上率先实现量子容失编码
图片开云网页版-开云(中国)官方在线登录:
学术泰斗季羡林、任继愈相继辞世 灵堂接受公众吊唁[组图]
中国城市生活成本全球排名飙升 北京上升至第9位(附名单)
更多 >>