本科量子物理实验课程探索

近20年,国际量子科技取得重大进展,在未来科技发展中占据重要地位.因此,在物理专业本科实验教学中设置量子物理实验,让学生深入理解微观量子物理基本原理,掌握一定的量子前沿技术非常必要.华东师范大学物理学专业自主开发量子物理本科实验教学仪器和虚拟仿真实验,在物理学专业拔尖班开设量子物理实验,取得了优异的成果.本文详细介绍了华东师范大学量子物理实验课程设置以及实施过程,分析开展相关本科量子物理实验的可能性及其普及性,为全国高校开设量子物理实验课程提供参考.     

量子临界性

2011年2月出版的Physics Today杂志上,美国哈佛大学物理学教授Subir Sachdev和德国马克斯.普朗克固体物理研究所Bernhard Keimer所长撰文,就"量子临界性"做了详尽的阐述并指出,在绝对零温度下,由量子涨落导致的相变似乎是一个没有实验意义的、抽象的理论概念,但它却是我们理解众多实验现象的关键.     

《量子场论导论》——一本推荐给研究生的好教材

正中国科学院高能物理研究所黄涛研究员撰写的《量子场论导论》由北京大学出版社作为《中外物理学精品书系》出版,已于2015年底与读者见面。量子场论是描述高速微观粒子现象和规律的基本理论,它的基础是量子力学和相对论。量子电动力学是最早发展和最成功的量子场论,已经经受了60多年实验的验证,为电磁相互作用的基本理论。由于粒子物理实验的飞速发展和理论的深入研究进一步推动了量子场     

量子关联呈现出一种新的形态

<正>具有三角形几何的一个量子网络显示出非经典的相关性,这些相关性似乎与迄今经Bell测试发现的相关性有根本的不同。Bell实验或许提供了最清晰的证据,说明量子物理学是如何从根本上脱离经典物理学的。在这类实验中,用特殊的纠缠态制备了一对量子粒子,并分别进行了测量。测量结果发现,与任何局域经典理论所允许的数值相比,两个量子间有更强的相关性。在过去的几十年     

量子力学创建过程中的假说与真理

在物理学的发展过程中,当一些新发现或新实验结果不能用已有理论自圆其说时,假说便被有洞察力,有创新精神的科学家大胆提出,而当这一假说获得足够的实验支持后,假说便成为真理,至此,一种新的理论诞生．１９世纪末,２０世纪初,以普朗克的量子假说引发的一系列假说,成为物理学理论的一次革命,谱写了一部创建量子力学的壮丽史诗．１　普朗克的量子假说量子力学是从经典理论运用于解决黑体辐射现象的失败中产生的．所谓黑体：是指能吸收全部外来辐射而毫无反射的理想热辐射体．根据经典物理学理论导出的公式都不能很好地说明黑体辐射…     

质朴无华、境界臻纯--评孙洪洲、韩其智《李代数、李超代数及在物理学中的应用》

对称性的概念在近代物理学，特别是量子物理学的发展中是至关重要的．著名物理学家杨振宁在《量子化、对称和相因子》一文中指出，“如果我们把20世纪物理学发展当作一个交响乐，就会发现有几个重要的现象连续不断地出现，与这些现象交织在一起的一些基本观念，构成了20世纪物理学发展的     

量子物理学难懂吗?──介绍《伯克利物理学教程》第四卷:《量子物理学》

量子物理学是二十世纪初发展起来的新学科,它主要研究的是微观粒子的运动.由于它提出了一些新概念,与我们大家比较熟悉的经典物理概念相差很大,有很多论点被认为难以理解,因而成为初学者的困难.真是这么难吗? “我不相信学习量子物理学比学习物理学其它部分在实质上会更困难”,一位美国教授E.H.威切曼这么说.他编写了一本教科书《量子物理学──伯克利物理学教程第四卷》,现已由复旦大学物理系译成中文出版. 威切曼在序言中指出,过去许多人认为量子物理学“神秘”的原因有两个:一是“经典观点的成见”;一是“实验图象不完整”.他认为,今天…     

束流物理学的量子方法初探

 量子束流物理学是近年来发展起来的处理束流传输的全新方法，它是经典束流物理学的有益补充。介绍了量子束流物理学的热波模型和基于狄拉克方程的相对论电子束磁透镜量子理论，并与经典束流物理学方法进行了比较。     

量子理论的发展过程与浅评

量子理论,亦称量子物理学,是20世纪与相对论并肩崛起的又一场物理科学的重大变革,是探索微观粒子运动规律的物理学新理论。到目前为止,它的发展过程历经了旧量子论,量子力学,量子电动力学,量子味动力学和量子色动力学五个阶段。这里作简要介绍如下。     

量子宇宙——21世纪粒子物理学的革命

 本文编译自美国高能物理顾问委员会(HEPAP)出版的《量子宇宙(QuantumUniverse)》一书。它是根据美国能源部和国家自然科学基金委的要求编写的科普读物。微观量子世界和宏观宇宙学研究的交叉对21世纪的粒子物理学提出了严峻的挑战,正孕育着一场深刻的革命。此书论述了粒子物理学面临的9个重大问题,并结合美国高能物理实验研究计划进行讨论。     

寿命关联实验的重要性

近年来量子理论的统计解释又为少数物理学者所质问。在极少数实验工作中,我们可以提到Janossy在匈牙利领导进行的实验工作。 因为量子理论探索微粒子的自然规律,自然而然地引入统计概念——所谓量子系综。问题是量子系综供给微粒子原则上完全的描述呢?还是它只供给原则上不完全的描述?这种描述是代表某种更基本的完全描述的上层构造。     

原子核多体关联动力学——量子多体理论的一种非微扰途径

本文从原子核物理学的实验事实和理论经验出发,阐述了原子核及量子多体关联动力学的基本物理思想与理论方法,介绍了它的主要的理论结论和重要的应用成果。文章侧重于物理思想深入浅出的陈述和理论结果的诠释,包含了量子场的关联动力学的最新结果和对量子关联动力学应用前景的展望。     

介绍新书《物理演示实验教程》第2版和《物理演示实验手册》

<正>物理学是实验的科学,物理学中绝大部分内容来自于现象,现象是物理学的根源,通过观察现象来学习物理也是一条有效的学习途径。有些现象,不通过实验演示时很难再学生头脑中形成清晰的物理图     

2012年诺贝尔物理学奖获得者

北京时间10月9日诺贝尔奖委员会官方网站向外界报道,法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家大卫·维因兰德因"提出了突破性的实验方法,使测量和操控单个量子体系成为可能"从而获得2012年诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院称,两位科学家分别发明的实验方法,可以在保持量子特性的同时,测量与操控单光子。他们开启了量子物理学的新领域,使得在不破坏量子结构的前提下直接观察单光子。他们的工作使以前爱因斯坦等科学家关于量子动力学的假设有了实证可能。塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德各自独立发明和发展了测量及操控单个粒子的方法,     

中学物理实验初探

前言实验是物理学发展的基础。从历史上看,牛顿在物理学上的成就是建筑在惠更斯、开普勒和伽里略等人的实验基础上的,麦克斯韦的著名电磁场理论也是因为有库仑、安培和法拉第等人的实验工作。量子理论的提出和发展更是依赖于热辐射、光电效应和原子分立能级等     

拓扑相和拓扑相变的量子模拟

随着拓扑相和拓扑材料的发现,拓扑已经从数学概念变成现代凝聚态物理学一个重要的前沿方向。尽管越来越多的拓扑材料被预言,在人造可控量子体系中进行拓扑量子模拟仍会对材料的理解和制备起到极大的促进作用。文章简单总结了基于冷原子和超导量子比特系统开展拓扑量子模拟的进展。介绍了这两种量子系统的特点,以及相应的拓扑量子模拟实验方法,还分析了这两种体系在实验手段和物理原理上的联系。     

石墨插层化合物

近二十年来,科学技术突飞猛进,低维物理学研究的发展是这总趋势中的一个方面.MOSFET(金属-氧化物-硅场效应晶体管)技术的发展开辟了二维电子气物性研究的新局面.量子霍耳效应、分数量子霍耳效应以及定域化现象的研究成为物理学的前沿.分子束外延技术结合超高真空技术和计算机控制提供可能制造人们设计的种种奇特的新材料,例如原子级明晰的界面,亚微米级的几何图案结构,非晶态或晶态的半导体超晶格和金属超晶格,控制超晶格内的成分和掺杂等.这既为物理学开辟了新的研究领域,也为设计和制备新型器件提供了新途径. 二维物理学中的主要研究的…     

真空不空

在物理学中,真空是一个非常古老的概念。一方面,相对论的诞生摒弃了经典物理学中的真空中充满以太的概念,另一方面,量子力学的建立,又赋予了真空非常丰富的物理内容。作者将综述在相对论量子力学、量子场论以及量子信息学的视角下,所揭示的真空的各种结构和特性。不难发现,真空的量子理论,在现代物理学诸多领域中占有非常重要、甚至是根本性的地位;而且对于真空本质的进一步深入研究,将有可能带来量子物理学新的革命性的发展。     

原子核多体关联动力学——量子多体理论的一种非微扰途径

本文从原子核物理学的实验事实和理论经验出发，阐述了原子核及量子多体关联动力学的基本物理思想与理论方法，介绍了它的主要的理论结论和重要的应用成果。文章侧得于物理思想深入浅出的陈述和理论结果的诠释，包含了量子场的关联动力学的最新结果和对量子关联动力学应用前景的展望。     

量子信息学——源自量子力学的第二次信息革命

量子信息学是物理学的一个新兴分支学科,它将微观世界的量子态用作信息的载体,利用量子力学规律对信息进行传输和计算,可以完成经典信息技术所不能完成的任务.量子信息学主要包含量子通信和量子计算,量子通信已经走向产业化,量子计算也正在逐步走出实验室,它们将共同引领下一代信息技术革命.新兴的量子信息产业可为物理学专业毕业生提供更多的就业机会.