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公基:通往微观世界的一扇窗——量子力学

更新时间:2023-09-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

经过多年攻关,中国科技大学潘建伟团队在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐型传态,为发展可扩充的量子估算和量子网路技术奠定了基础。国际学术刊物《物理评论快报》发表了这一成果,并称其是“量子通信领域的一个里程碑”。JtU物理好资源网(原物理ok网)

中国科学院教授、中国科学技术大学院长潘建伟介绍,量子隐形传态,是一种全新的通讯方法,类似于悬疑连续剧中的星际穿越。它能利用量子纠缠这一特点,将未知的量子态传输到遥远地点,而不用传送物质本身量子隐态传输,是远距离量子通信和分布式量子估算的核心功能单元。JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子力学和相对论除了是物理学的突破,也是人类思想的巨大飞越,它们使人类的宇宙观和自然观发生了深刻的变化,堪称20世纪最伟大的科学革命。由于量子力学在科技的发展史上具有非常重要的地位,因而成为事业单位考试中常常涉及的考点。接下来,我就给你们具体介绍一下量子、量子力学、量子通信等相关概念和理论。JtU物理好资源网(原物理ok网)

考点1:量子JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子是现代数学的重要概念。最早是由法国物理学家M·普朗克在1900年提出的。一个物理量假如存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子中文名称量子一词来自拉丁语,意为“有多少”,代表“相当数目的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。通俗地说,量子是能表现出某物质或物理量特点的最小单元。JtU物理好资源网(原物理ok网)

自从普朗克提出量子这一概念以来,经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的建立,在20世纪的前半期,初步构建了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。这同以牛顿力学为代表的精典化学有根本的区别。量子化现象主要表现在微观化学世界。描写微观化学世界的数学理论是量子力学。JtU物理好资源网(原物理ok网)

考点2:量子力学JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子力学为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础,是现代物理学的两大基本支柱。许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的。量子力学除了是现代物理学的基础理论之一,而且在物理等学科和许多近代技术中得到广泛应用。JtU物理好资源网(原物理ok网)

考点3:量子通信JtU物理好资源网(原物理ok网)

一、概念JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子通信是指借助量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方法。量子通信是近二十年发展上去的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。近来这门学科已逐渐从理论迈向实验,并向实用化发展。JtU物理好资源网(原物理ok网)

二、分类JtU物理好资源网(原物理ok网)

根据应用途径,量子通信可分为:量子密码通讯、量子远程传态和量子密集编码等。按其所传输的信息内容分为是精典通讯和量子通信而分为两类。前者主要传输量子秘钥,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。JtU物理好资源网(原物理ok网)

三、特点JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子通信具有好多特性,其中与传统的通讯方法相较,量子通信最大的优势就是绝对安全和高效率性,首先传统通讯方法在安全性方面就有好多缺陷,量子通信会将信息进行加密传输,在这个过程中秘钥不是一定的,充满随机性,即使被相关人员查获,也不容易获取真实信息,另外量子通信还有较强的抗干扰能力、很好的隐蔽性能、较低的噪声比须要以及广泛应用的可能性。JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子通信具有传统通讯方法所不具备的绝对安全特点,不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景,而且渐渐走入人们的日常生活。JtU物理好资源网(原物理ok网)

四、量子通信卫星JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子通信卫星就是通过卫星量子隐态传输,连接地面光纤量子通信网络,形成天地一体化的量子通信网络,是借助量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方法。它具有保密性强悍(目前理论上不能破解)、量子传态等特性,是世界通信发展的方向。JtU物理好资源网(原物理ok网)

2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。JtU物理好资源网(原物理ok网)

首颗量子通信卫星以我国唐代科学家墨子的名子来命名。墨子最早提出过光线沿直线传播的观点,进行了小孔成像实验。用他的名子命名以记念他在初期物理光学方面的成就。JtU物理好资源网(原物理ok网)

墨子最早通过小孔成像实验发觉了光是直线传播的,第一次对光直线传播进行了科学解释——这在光学中是十分重要的一条原理,为量子通信的发展打下了一定的基础。墨子还提出了某种意义上的粒子论。光量子学实验卫星以中国科学家先辈墨子来命名,体现了中国的文化自信。JtU物理好资源网(原物理ok网)

试题练习:JtU物理好资源网(原物理ok网)

1. ( )的形成和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞越。JtU物理好资源网(原物理ok网)

A. 量子力学B. 相对论JtU物理好资源网(原物理ok网)

C. 电磁理论D. 原子核物理学JtU物理好资源网(原物理ok网)

【答案】AJtU物理好资源网(原物理ok网)

【解析】量子力学在低速、微观的现象范围内具有普遍适用的意义。量子力学的形成和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞越。本题选择A项。JtU物理好资源网(原物理ok网)

2. 现代物理学的两大基本支柱为相对论和( )JtU物理好资源网(原物理ok网)

A. 经典力学B. 量子理论JtU物理好资源网(原物理ok网)

C. 光学理论D. 天体物理学JtU物理好资源网(原物理ok网)

【答案】BJtU物理好资源网(原物理ok网)

【解析】量子力学与相对论一起构成现代物理学的理论基础,是现代物理学的两大基本支柱。许多物理学理论以及其它相关的学科都是以量子力学为基础进行的。本题选择B项。JtU物理好资源网(原物理ok网)

量子隐态传输原理_量子隐态传输可以传输物体吗_量子隐态传输JtU物理好资源网(原物理ok网)

3.( )是研究微观粒子运动规律的物理学分支科学。JtU物理好资源网(原物理ok网)

A. 热力学B. 电磁理论学JtU物理好资源网(原物理ok网)

C. 量子力学D. 相对论学JtU物理好资源网(原物理ok网)

【答案】CJtU物理好资源网(原物理ok网)

【解析】量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。本题选择C项。JtU物理好资源网(原物理ok网)

4. 随着( )发射任务的完满成功,人类将首次完成卫星和地面之间的量子通信。JtU物理好资源网(原物理ok网)

A. 脉冲星试验卫星B. 神州十一号载人飞船JtU物理好资源网(原物理ok网)

C. “墨子号”实验卫星D. 天宫二号空间实验室JtU物理好资源网(原物理ok网)

【答案】CJtU物理好资源网(原物理ok网)

【解析】2016年8月16日,由我国科学家自主研发的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射,在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。JtU物理好资源网(原物理ok网)

5. 2016年8月16日,我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,这标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。这颗卫星被命名为莫子号是因为( )JtU物理好资源网(原物理ok网)

A. 墨子探讨了谦爱的思想JtU物理好资源网(原物理ok网)

B. 墨子探讨了兼爱的思想JtU物理好资源网(原物理ok网)

C. 墨子提出了日心说JtU物理好资源网(原物理ok网)

D. 墨子发觉了光线沿直线传播JtU物理好资源网(原物理ok网)

【解析】DJtU物理好资源网(原物理ok网)

【答案】墨子最早提出光线沿直线传播的观点,进行了小孔成像实验。用他的名子命名以记念他在初期物理光学方面的成就。本题选择D项。JtU物理好资源网(原物理ok网)

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