摘要。1905 年,爱因斯坦通过研究电磁辐射物体在不同参考系中的能量平衡,并假设狭义相对论为前提条件,首次推导了质能等价性。在本文中,我们证明了广义的质能关系可以仅从非常基本的假设中推导出来,这些假设与爱因斯坦在第一次推导中所做的假设相同,但完全忽略了狭义相对论。当将广义的质能关系应用于以电磁波形式发射能量的物体的情况时,它就变成了质能等价性。我们的主要结果是,如果爱因斯坦方法背后的核心逻辑是合理的,那么质能等价性的本质就可以在没有狭义相对论的情况下推导出来。我们相信,我们的启发式方法虽然不能给出质能等价性的精确数学公式,但可能对研究生阶段关于这个问题的一般讨论是一个有益的补充。我们的发现表明,质量和能量之间的联系处于更深的层次,并且早于任何成熟的物理理论。
高功率激光脉冲一直是科学研究的重要组成部分,自Chirped Pulse Amplifation(CPA)发明使他们的一代变得更加可行。它们对于从激光唤醒物理学的应用研究(例如激光唤醒场)到对激光 - 血压相互作用的更基本研究以及探测非线性真空量子动力学(QED)效应的更多基本研究至关重要。2因此,已经对这些高功率脉冲的时间和空间方案的表征进行了大量研究。光的轨道角动量(OAM)是量化的电磁辐射自由度,其特征是梁u的横向相反的方位相依赖性; /þ / e l h,其中uðq; /; zÞ是该函数,它表征了圆柱坐标中的横向图,而L是方位角模式数,它量化了模式的OAM。与更熟悉的旋转角动量(SAM)不同,该动量与光的圆极化状态有关,OAM是无限的,可以采用任何整数值。自艾伦(Allen)等人以来。首先是电磁波
随着科技的不断进步,电子设备逐渐融入我们的生活,成为现代生活不可或缺的一部分。现有研究发现,搭载人工智能的数字设备在偏头痛的诊断、预防和管理中发挥着重要作用 ( 5 )。虽然这些设备在医疗、工作和娱乐方面提供了极大的便利,但使用它们也导致屏幕时间延长和久坐行为,带来潜在的健康风险 ( 6 )。数字成瘾与遗传倾向密切相关 ( 7 ),会显著影响大脑功能和结构 ( 8 )。长时间暴露于蓝光和电磁辐射可能会导致头痛、睡眠障碍、负面情绪、记忆力下降和注意力缺陷等神经系统功能障碍 ( 6 )。观察性研究发现,频繁使用电子设备与偏头痛风险增加有关,尤其是在学生中 ( 9 , 10 )。然而,传统的观察性研究容易受到混杂因素的干扰,限制了建立因果关系的可靠性,从而很难建立数字设备使用与偏头痛风险之间的明确因果关系。
X 射线是一种电磁辐射 (EMR),光也是如此。它们的显著特征是波长极短——仅为光的 1/10,000 甚至更短。这一特性决定了 X 射线能够穿透吸收或反射普通光的材料。X 射线具有光的所有特性,但程度不同,因此极大地改变了其实际行为。例如,光被玻璃折射,因此能够被照相机、显微镜、望远镜和眼镜等仪器中的透镜聚焦。X 射线也会折射,但程度非常轻微,需要最精细的实验才能检测到这种现象。因此,聚焦 X 射线是不切实际的。可以说明 X 射线和光之间的其他相似之处,但在大多数情况下,产生的效果非常不同——尤其是它们的穿透力——因此最好将 X 射线和伽马射线与其他辐射分开考虑。下图显示了它们在电磁波谱中的位置。图 1:电磁波谱的一部分。波长以埃为单位(1A = 10 -8 厘米 = 3.937 x 10 -9 英寸)
在Terahertz(THZ)频率范围内产生单色电磁辐射,数十年来一直是一项艰巨的任务。在此,证明了介电材料KY(MOO 4)2中光音子单色子THZ辐射的发射。ky的分层晶体结构(MOO 4)2导致红外剪切晶格振动的能量低于3.7 MeV,对应于低于900 GHz的频率,而基于固体的单色辐射源很少见。直接通过5 ps长宽带Thz脉冲激发,ky中的红外活性光学振动(MOO 4)2重新发射窄带子Thz辐射作为数十无picseconds的时变偶极子,对于振荡器而言,频率低于1 THz,这对于振荡器而言异常长。如此长的连贯发射允许检测超过50个辐射的辐射,频率为568和860 GHz。与使用材料的化学稳定性相同的较长衰减时间表明,THZ技术中的各种可能应用。
2.1 系统描述 2.2 性能要求 2.2.1 增长能力 2.2.2 危险场所 2.2.3 网络认证 2.2.4 可维护性 2.2.5 可用性 2.2.6 故障安全能力 2.2.7 线路监控 2.2.8 断电检测 2.2.9 控制和指定 2.2.10 特殊测试设备 2.2.11 电磁干扰 (EMI) 2.2.12 电磁辐射 (EMR) 2.2.13 互换性 2.3 入侵检测系统 (IDS) 2.3.1 IDS 组件 2.3.2 检测灵敏度 2.3.3 检测警报和报告能力 2.3.4 误报率 2.3.5 干扰警报率 2.3.6 场所控制单元 (PCU) 2.3.6.1 PCU 功能 2.3.6.2 过流保护和指示 2.3.6.3 手动和自检 2.3.7 检测传感器 2.3.7.1 内部传感器 2.3.7.1.1 高安全性平衡磁开关 (BMS) 2.3.7.1.1.1 1 级开关 2.3.7.1.1.2 2 级开关 2.3.7.1.2 玻璃破碎检测 2.3.7.1.2.1 窗式玻璃破碎冲击传感器 2.3.7.1.2.2 天花板或壁挂式双技术玻璃
当太阳磁场线过度扭曲并像橡皮筋一样断裂时,就会发生太阳风暴。当太阳磁场线断裂时,会释放出带有磁场的等离子体(称为日冕物质抛射 (CME))或电磁辐射(称为太阳耀斑)。如果日冕物质抛射和太阳耀斑到达地球,它们将与地球的电离层和磁层相互作用,从而影响地球和轨道上的技术。日冕物质抛射和太阳耀斑会在电网中产生破坏性电流,增加大气对卫星的阻力,从而导致卫星碰撞,干扰全球定位系统 (GPS) 和高频 (HF) 无线电信号,并产生可能损害人类 DNA 和卫星电子设备的辐射。由于关键基础设施和功能依赖于这些技术,因此太阳风暴对技术的影响令人十分担忧。总的来说,电网服务中断、卫星损坏、GPS 和 HF 无线电通信中断以及太阳风暴造成的辐射暴露将对国家安全、经济和人类健康和安全造成严重后果。
2.2 量子物理中的泄漏。现在我们解释为什么当 [ 定律 ] 提到量子物理时,所声称的推论 ( 4 ) 不成立。7 更准确地说,我们认为存在在本地处理经典信息而不泄漏的方法。由于 [ 定律 ] 断言所有信息处理设备都遵循量子物理定律,我们自然必须假设所有信息(包括经典信息)都由量子系统的状态表示。这个想法就是利用量子理论强加信息泄漏与其扰动之间的关系这一事实。泄漏和扰动之间的关系是不确定性原理的一个例子。它可以非常简单地说明如下。考虑一个量子系统 Q ,它可以存储一位经典信息 X ,编码为正交基态 | bx 〉 。例如,两个基态可以是捕获离子的两个不同电子态。经典比特的泄漏(例如通过电磁辐射)对应于将 X 复制到另一个系统(称为 Q ′ )的操作。这可以通过 Q 和 Q ′ 的 CNOT 门建模,控制在 Q 上,目标在 Q ′ 上,其中 Q ′ 最初准备在 | b 0 〉状态。在经典世界中,仅能访问 Q 的一方无法注意到 CNOT 门的存在。然而,量子理论断言 CNOT 门通常会影响系统 Q 的状态,因此原则上是可检测到的。具体而言,为了测试系统是否泄漏,可以将 Q 准备在叠加态 | + 〉 = | b 0 〉 + | b 1 〉(忽略标准化)。CNOT 门将使 Q 和 Q ′ 纠缠,产生 | Ψ 〉 = | b 0 〉 Q | b 0 〉 Q ′ + | b 1 〉 Q | b 1 〉 Q ′ 。忽略系统 Q ′ ,Q 的边际态就是最大混合密度算子,即 | 的均等混合(非叠加)。 + 〉 和 |−〉 = | b 0 〉−| b 1 〉 。因此,叠加态的相位被随机化,或者换句话说,Q 受到了相位误差的影响。观察到相位误差意味着一定发生了泄漏。虽然这个例子中的泄漏机制非常具体,但在量子力学中,信息增益和扰动之间存在一般的权衡。泄漏总会导致扰动,无论其通过哪个通道泄漏的细节如何。为了在所需的一般性水平上表达这种权衡,我们将过程描述为保留迹的完全正映射 (TPCPM)。这类映射包括任何与量子理论定律兼容的可能过程,即任何遵循假设 [ 定律 ] 的过程,例如伯恩斯坦例子中的电磁辐射。
量子计算是旨在实现量子系统及其操纵的多方面研究领域。本论文讨论了在追求完全操作的量子计算机时的两种著名方法的组合 - 基于Majorana Quasiparticles的电路量子电动力学和拓扑量子计算。在电路量子电动力学中,量子信息被存储到小型超导电路元件中,这些电路元件与微波范围的电磁辐射相互作用允许非常有效地处理量子信息。这种方法已被证明对控制和读数超导Qubits非常有用,即携带Quantu信息的小电路元素。由于在微波谐振器中可以实现的极点耦合非常强,因此电路量子电动力学架构对于执行高度敏感的量子测量特别有用。超导性本身是一种有趣的物质状态,显示出各种不同的现象。尤其是,超导体中拓扑阶段的发现为量子计算打开了新的视野。一个认可的拓扑超导性的系统是一种半导体 - 驱动器纳米线,其末端发生了特殊的零模式。这些所谓的Majorana零模式非常可靠,因此非常适合容忍故障的量子计算。本文的第一部分研究了Majorana零模式与电磁辐射与微波频率的耦合。在此处考虑的光耦合机械词是针对位于电压偏置超导隧道连接处的Majorana零模式出现的。在Majorana零模式存在下微波辐射的发射产生的相干辐射会在通常的约瑟夫森频率的一半发射。根据该分数Josephson辐射,我们为Majorana Qubits提出了一个微波读数方案。像往常一样,用于电路量子电动力学的典型测量值,拟议的读数实现了Majorana量子量子的量子非解析测量。在论文的最后一部分中,我们提出了一种新的方案,用于实施测量诱导的纠缠量之间的远程超导Qubit,这是量子通信所需的。通过检测单个光子,该光子通过一个马赫德尔的干涉测量设置,确定性的纠缠具有单发效率。该方案基本上依赖于量子位和光子之间的强耦合。
光是一种能量形式,其行为可以用波和粒子的性质来描述。电磁辐射的某些性质,例如它从一种介质传播到另一种介质时的折射,可以通过将光描述为波来得到最好的解释。其他性质,例如吸收和发射,最好将光视为粒子来描述。自 20 世纪前 25 年量子力学发展以来,电磁辐射的确切性质仍不清楚。尽管如此,波和粒子行为的双重模型为电磁辐射提供了有用的描述。1.1 发光发光是一门与光谱学密切相关的科学,光谱学是研究物质吸收和发射辐射的一般规律。自古以来,海洋和腐烂有机物中的细菌、萤火虫和萤火虫等发光生物的存在就让人类既困惑又兴奋。对发光这一主题的系统科学研究始于 19 世纪中叶。 1852 年,英国物理学家 GCStokes 发现了这一现象,并提出了发光定律,即现在的斯托克斯定律,该定律指出发射光的波长大于激发辐射的波长。1888 年,德国物理学家 E. Wiedemann 在文献中引入了“发光”(弱辉光)一词。某些物质吸收各种能量后发光而不产生热量的现象称为发光。发光是在各种激发源下获得的。发射光的波长是发光物质的特性,而不是入射辐射的特性。发光系统不断消耗能量来驱动发射过程。通用术语“发光”包括各种各样的发光过程,这些过程的名称源于为其提供动力的各种能量。光致发光包括荧光和磷光,是众多发光类别之一。为了说明发光的多样性,下面介绍一些最常见的发光类型:1. 电致发光:电流通过电离气体时产生。例如气体放电灯。2. 放射性发光:从放射性衰变释放的高能粒子中获取能量。例如发光的镭表盘。3. 摩擦发光:源于希腊语 tribo,意为摩擦。当某些晶体受到压力、挤压或破碎时,就会发出这种发光。例如某些类型的糖晶体。4. 声致发光:在暴露于强声波(压缩)的液体中产生这种发光。5. 化学发光:从化学反应中获取能量。化学键的断裂提供了能量。