美国发展自由电子激光的启示

本文试图通过对美国自由电子激光发展道路的分析,对我国发展自由电子激光谈一点看法。     

电磁辐射与环境

 进入21世纪以来,人类社会的科技水平得到了前所未有的发展。在信息交互频繁的时代,即时通讯已成为我们日常工作生活必不可少的帮手。手机、无线网络、视频信号等信息大都以电磁波为载体传输,给我们带来了极大的方便。但伴随着通讯的发展,电磁辐射给人类社会造成的影响也越来越大,我们生活的环境中到处都充斥着电磁波,每时每刻都会有无数的电磁信号穿过我们的身体,由于大量电磁波的存在,我们的通讯也受到了很多干扰,这些都或多或少地影响到了我们的生活。如何使电磁通讯朝着有利于社会发展的方向进行是我们现阶段面临的重要问题。     

普通化学面临的挑战和对策——1988年美国化学教育珞杉矶讨论会简介

众所周知，尽管普通化学课程仍列为一门理工科大学生的基础课，并订入教学计划之中，但是每当国民经济和科学技术出现某种变革的突跃时，在对原有专业教学计划的激烈讨论和修订中，普通化学的课程内容、教学目的甚至存舍问题，往往成为一个热点。其实这种情况具有世界性的普遍性。问题是如何正确认识     

研究发现与抗癌药物耐药性有关的蛋白质

美国科学家针对几种常见癌症的化疗治疗研究发现,一种特殊的蛋白质可能是导致患者对化疗药物产生耐药性的关键分子。在这一发现基础上,科研人员有望找到改善癌症化疗效果的新方法。     

封底照片说明

首架能够重复使用的无人驾驶航天飞机X-37B将于2011年4月存美国升入太空,进行首次试验飞行。X-37B较之以往,外表像是缩小版的航天飞机。它与以往航天飞机最为不同的是它将滑翔返回地球,并在美国加利福尼亚州着陆。     

美首次用微波让两个离子发生量子纠缠

 美国科学家首次用微波替代常用的激光束,让两个独立的离子(带电原子)发生量子纠缠,这表明,智能手机中采用的微型化商用微波技术可取代量子计算机要求的房间大小的“激光器阵列”,这将大大减小量子计算机的“块头”。最新研究发表在8 月11日出版的《自然》杂志上。
量子计算机主要利用量子物理学的“奇异”规则来解决某些问题,量子纠缠对量子计算机的信息传输和纠错至关重要。离子可作为量子位(量子计算机中的最小信息单位)来存储信息。尽管包括超导电路(人造原子)等在内的量子位的其他“候选者”也能被微波在芯片上操作,但实验表明,离子量子位的表现更好,因为当粒子数量增加时,对离子进行控制的精确度更高且信息损失更少。
量子纠缠是多个粒子联动的状态,到目前为止制出量子纠缠需要高功率激光等大型装置。而微波作为无线通信的载体,同复杂且昂贵的激光源相比,微波元件更容易扩展和升级,以便科学家制造出利用成千上万个离子进行量子计算和模拟的实用设备。
此前,科学家们已成功使用微波实现了对单个离子的操控。现在,美国的科研人员首次借用微波让单个镁离子的“自旋”发生旋转并让一对离子自旋发生了纠缠。参与研究的迪特里希·莱布弗里得称,这是一套常见的量子逻辑操作,旋转和纠缠可按顺序组合以执行量子力学许可的任何计算。
在实验中,两个离子被电磁场“扣住”并在一个由镀在氮化铝衬底上的金电极组成的离子陷阱芯片上盘旋。有些电极会被激活,在离子周围制造出频率介于1GHz 到2GHz 之间、振动的微波辐射脉冲,微波产生了让离子自旋发生旋转的磁场。离子自旋能被看作是指向不同方向的细小条形磁铁,这些磁铁的方向是一种量子属性,可用来表达信息。
使用微波减少了因激光束指向、能量以及被离子诱导的激光器自发发射的不稳定所导致的错误。然而,科学家们仍然需要改进微波操作才能使实际的量子计算或量子模拟成为可能。在实验中,76%的时间发生了量子纠缠,超过了定义量子属性发生所要求的50%这个最低值,但仍然无法与由激光器操作离子达到的最高值99.3%相抗衡。
莱布弗里得表示：“最终,一台中等大小的量子计算机或许看起来由一部智能手机与激光笔一样的设备结合在一起形成,复杂的量子计算机可能和普通台式机一样大。”
摘自中科院高能所《科研动态快报》2011-8     

宇宙加速膨涨：2011年诺贝尔物理学奖述评

北京时间2011年10月4日,瑞典皇家科学院宣布2011年诺贝尔物理学奖授予美国科学家Saul Perlmutter、美国-澳大利亚科学家Brian P．Schmidt和美国科学家Adam G．Riess（见图1）,以表彰他们通过对遥远的超新星的观测发现了宇宙的加速膨胀。