量子信息与量子计算的blog圈
by zqyin on 1月 17, 2006
网上有关量子信息与量子计算的blog不算很多,但是很多都很有价值。我最早发现的一个关于量子信息的blog是M. Nielsen教授的blog。凡是研究量子信息与量子计算的应该没有人不知道由M. A. Nielsen 和 I. L. Chuang写的专著《Quantum Computation and Quantum Information》。我从Nielsen教授的blog上面找到了不少好文章。比如“Why are research Skills so Seldom Taught?”,“Recruiting PhD students”,“Principles of Effective Research”。除了这些关于研究方法的文章之外,他还尝试把一些专业方面的笔记发到blog上,我读过这些笔记,清楚易懂,且是量子信息与量子计算研究中很可能会碰到的,而教科书上又很少讲的知识。尽管Nielsen教授已经有3个月没有写新的日志了,但是他的blog中存档的日志还是很值得我们阅读的。
畅想一下未来的学术出版
by zqyin on 1月 10, 2006
如今许多的物理学论文在出版前已经先在arxiv上贴出来了。这种电子出版比传统出版物快捷许多,大大的提高了科学家之间的学术交流速度。最近兴起的Blog也吸引了许多科学家建立自己的Blog,宣传自己的学术观点。有一些科学家甚至在Blog上发表自己的研究笔记。未来的学术出版会怎样呢?我们可以设想一下。以arxiv的形式为模板或者以Blog为基础加以变化都不是不可能的。当然也可能是其它目前还不存在的形式。不管怎么样,现有的学术出版模式肯定会出现比较大的变革。学术出版的目的就是交流学术思想,供同行评议,未来学术出版的模式将会变得更好的利用现在这个网络时代的种种便利条件。也许会出现新的基于互联网的学术出版规范。
量子纠缠,宏观物理量以及量子相变
by zqyin on 12月 31, 2005
自从1935年EPR三人发表那篇著名的论文以来,有关量子力学是否是非局域的研究正式的成为物理学家一个非常感兴趣的话题。早期的研究集中在理想实验和思辨上面。Bell在1960年代提出Bell不等式之后,这方面的研究才正式具备实验基础。人们发现有一类量子态无法写成子系统的直积形式,我们称之为不可分离的,或者说它是纠缠的。最简单的纠缠态就是Bell态:[tex](|1\rangle|0\rangle + |0\rangle|1\rangle)/\sqrt{2}[/tex]。
在我看来,对纠缠态本身的研究是非常数学化的。其实纠缠态的精确定义直接就是数学上的定义。自然,由于它自身的特性,我们可以把纠缠作为一种资源,用于通讯,计算等许多方面。可是物理学家更希望能够直接把纠缠态与物理性质联系起来。比如说,是否某些宏观物理量能够与体系的量子纠缠关联在一起,量子相变是否对应于量子纠缠特性的某种不连续性?从这个方面着手,目前物理学中非常热门的强关联与量子信息两个领域就有了共同语言。
我们做量子光学的有一个嗜好,那就是喜欢在一个物理系统上面加一个谐振腔。自然的问题来了,为什么要加腔,有什么好处?
我们知道,某个原子自发幅射时,有可能向无穷个模式幅射光子。如果原子外面没有加谐振腔,那么原子与这无穷个模式的耦合是完全相同的,我们无法知道原子到底会幅射到哪个模式上去。可是加上腔之后,情况就发生了变化。由于腔的存在,原子外部场的模式密度发生了变化。比如说,腔与原子共振时,原子与腔共振的那个模式的密度会增大许多。这样原子与这个模式耦合的强度就增大了。换句话说,原子自发幅射时落到这个模式上几率就增大了。在目前的实验条件下,原子与腔的耦合强度有可能达到原子自发幅射率的一百倍。于是我们可以很清楚的观察到原子幅射光子到腔模上,然后又与腔模作用吸收光子,这个过程被称为拉比振荡。同时还会有另外一种情况出现:如果腔模频率与原子跃迁频率相差很大,有可能会降低原子的自发幅射率,增加原子激发态能级的寿命。Kimble组在1986年最早在实验观察到了这个现象,当时他们把原子的寿命增大了20倍。要实现这个,需要制备微米级的微腔。腔量子电动力学由此也就蓬勃发展起来了。而如今为了实现量子计算与量子通讯,制备好的微腔,实现原子与腔场的强耦合是一个很关键的技术。不仅如此,我们还需要把腔联结起来,形成网络让量子比特在这网络中流动。
据Physical Review Focus:我们一般所说的晶体都是指粒子有规律的排列,比如原子的排列,如今,科学家们发现了另外一种晶体:完全由空穴构成,被粒子海洋包围着。12月2号出版的PRL上的一篇文章通过计算机模拟表明,在特定的条件下,半导体中的电子海洋可以结晶。研究人员的计算表明,要形成空穴晶体,空穴必须很冷,但是电子不能太冷,同时空穴必须很多很重,空穴的有效质量至少要是电子质量的80倍。
