量子调控

科技工作者之家  |   2020-07-31 09:47

调控就是对体系状态的调节和控制。日常生活中的调控无处不在:精确地找到航天卫星的运行轨道,精准地确定导弹的袭击目标,这是一种调控;精确地接住树上掉下来的苹果,这也是一种调控。

在经典世界中调控相对简单,因为大到火箭小到苹果,所有物体都遵从经典运动规律,只要确定初始状态就可以推演出结束状态。不过一旦涉及量子就不再是这么一回事了。在量子世界中,物理量的测量结果一般是不确定的。经典世界中的“粒子”在量子世界中不再处于确定的位置,而是在各个位置都有一个出现概率,而这个“粒子”每一个可能具有的状态都是一个量子态,整体表现出的性质就是各量子态的叠加。量子调控,就是在调控量子态。如果可以准确地得到一个量子态并调控其演化过程,就可以利用这个确定的量子态开展进一步研究。

2012 年诺贝尔物理学奖授予了研究单个量子系统、量子调控和量子测量实验方法的两位科学家。目前,量子调控研究已是当代物质科学与信息技术等领域的前沿。在认识量子现象和规律的基础上,我们通过开发新材料、构筑新结构、发现新物态以及改变外场条件等方法,对量子现象和规律实现调控和开发应用。量子调控正在循序渐进地为科学家探索量子世界打下基础。

突破经典调控的极限,建立全新的量子调控技术,开发实用化的全量子器件,为科技带来诸多进步。最直接的成果就是铯原子钟精确度的提升、磁共振成像技术的提高及量子计算机的研究。作为间接的成果,也为构建未来信息技术奠定了理论、技术和人才基础。

在量子调控领域,我国已经具备很强的理论和实验技术储备,形成了一批优秀的研究团队,取得了一批有重要突破和重大国际影响的研究成果。如高温超导材料和机理研究走向世界前沿,拓扑绝缘体和拓扑半金属研究处于国际前沿,并起到引领作用;实用化、网络化远距离量子通信处于国际引领地位(2016 年发射了“墨子号”量子通信卫星);多光子纠缠和干涉度量学保持国际领先水平等。量子调控已写入我国重大研究计划中,将会在未来获得长足进步。

相关推荐 换一换

  • 张国权
    0
    量子科学说不定在本世纪有大的突破。
没有更多了