EEE 434-591:工程师的量子力学 孟涛教授 本课程的内容(包括讲座和其他教学材料)均受版权保护。学生不得在课外分享,包括上传、出售或分发课程内容或在课程进行期间所做的笔记。任何课堂录音仅供参加本课程的学生在参加本课程期间使用。录音和录音摘录不得分发给他人。 课程描述:本课程的目的是加深对量子力学的理解。本课程将简要概述历史,并以波包为例介绍量子力学波函数及其概率解释。课程将介绍薛定谔波动方程,并讨论与现代电子设备相关的解决方案。将特别关注的现象之一是隧道效应,它允许电子“跨越”障碍。本课程还介绍了电子在超小型设备中遇到的电位以及有助于解释氢原子原子轨道的中心对称电位。本课程还将介绍薛定谔波动方程的近似解技术以及微扰理论,这有助于在已知电位受到微小扰动的情况下找到波动方程的解。
在本文中,我们构建了一个可解的球形黑洞内部量子动力学玩具模型,该模型具有下降球形标量场激发。我们首先讨论了当关注深层内部区域 r ≪ M(包括奇点)时,如何使用无质量标量场的康托夫斯基-萨克斯解来模拟发射霍金辐射的实际黑洞的量子引力动力学的某些方面。此外,我们表明,在 r ≪ M 范围内,在合适的变量中,KS 模型在经典和量子层面上都变得精确可解。重新审视受圈量子引力启发的量子动力学。我们提出了一种自然的聚合物量化,其中旋转群轨道的面积 a 被量化。聚合物(或圈)动力学与远离奇点的薛定谔动力学密切相关,具有从聚合物处理中自然出现的连续极限形式。与质量相关的狄拉克可观测量被量化,并显示具有与所谓的 ϵ 扇区相关的无限退化。这些的适当连续叠加是基本希尔伯特空间中明确定义的分布,并满足连续薛定谔动力学。
量子力学的主要特征是不确定性原理、波粒二象性、能量量化和经典概率定律的修正。生物学关注的是自然系统如何运作——从理解遗传编码信息的复制方式,到获得复杂多步反应的机械模型。最近,研究人员一直在问,量子力学(通常是物理学的领域)是否也需要理解一些生物过程。这个领域包括理论和实验方面的有趣发展,以及多学科的讨论,本书记录了最新的进展。埃尔温·薛定谔在他著名的著作《生命是什么?》(薛定谔,1944 年)中指出,量子力学解释了生物及其细胞过程的稳定性,因为我们通过量子力学了解了分子的稳定性和结构。量子效应在化学系统的不同状态之间产生有时很大的能量间隙这一事实也很重要。电子能级之间的这种能隙使生物体能够捕获和存储光子从太阳携带的能量,并通过光诱导化学反应看到周围的世界。达维多夫在《生物学和量子力学》(Davydov,1982 年)中的观点是,量子力学与纯态孤立系统最为相关,因此对处于热平衡统计状态的生物系统意义不大。如果我们抛开量子力学是解释分子及其反应的性质所必需的这一事实——显然在从酶的作用到表型的遗传表达以及生物体构造的生化过程中都很重要——那么量子生物学就确定了
摘要 量子生物学是基础物理学和生物学交叉领域的新兴领域,有望为生物秩序的性质和起源提供新的见解。我们讨论了 QBCL(细胞水平的量子生物学)的几个要素,这是一个旨在将量子概念的范围扩展到高于生物组织的分子水平的研究项目。我们提出了一种新的通用方法来解决生物系统中环境引起的退相干和宏观叠加问题,强调这些概念的“基础依赖”性质。我们引入了“形式叠加”的概念,并将其与薛定谔猫(即宏观上不同状态的叠加)区分开来。后者的概念提出了一个真正的基础问题,而前者既不与常识也不与观察相矛盾,可以用来描述细胞的“决策”和适应。我们强调,“形式叠加”概念的解释应该涉及细胞中分子事件之间的非经典相关性。此外,我们描述了如何更好地理解生命物理学,从而为驱动进化适应的机制(即“基础依赖选择”,BDS)提供新的见解。我们还讨论了 BDS 的实验测试以及合成生物学在弥补“可进化机制”漏洞方面的潜在作用。关键词:薛定谔猫、密度算子、退相干、纳米生物学、系统生物学、合成生物学、本征态、适应性突变、细胞凋亡、细胞决策
代数方式:克利福德、海森堡和狄拉克对量子基础的遗产。BJ Hiley。2024 年 3 月 1 日摘要。罗杰·彭罗斯两周前的演讲得出结论,广义相对论(等效原理)和量子力学(叠加原理)的基本原理之间的冲突导致了两个现实,一个是经典的,一个是量子的。该论点基于薛定谔图景。在这次演讲中,我着手表明,如果使用海森堡图景,那么只有一个现实。论证从海森堡群结构开始,该结构具有经典和量子域的基本正交和辛对称性。克利福德认识到群在古典物理学中的作用,它在产生众所周知的正交泡利、狄拉克和彭罗斯扭子代数方面起着根本性的作用。辛对称性隐藏在冯·诺依曼的一篇被忽视的论文中,而冯·诺依曼实际上发现了 Moyal 星积代数。冯·诺依曼的论文导致了 Stone-von Neumann 定理,该定理表明,各种图像、薛定谔、海森堡、相互作用等在幺正变换下是等价的。我将展示 Bohm 版本的非相对论薛定谔方程是如何从星积代数中产生的。该乘积必然会引入一种新的能量质量,即“量子势能”,DeWitt (1952) 表明其几何起源与标量曲率张量有关。该结构揭示了共形重标度出现背后的原因,希望能够更好地理解静止质量问题。
印度人普遍迷信,这是薛定谔认为特别成问题的印度文化特征之一。他说,目前的科学知识水平是人类历史上的巅峰成就。他认为印度哲学不是科学的替代品,而是更好地理解科学方法的一种方式。他知道,在两个独立发展了几个世纪的概念之间建立共同点是困难的。在鼓励认真考虑印度哲学思想的同时,他告诫西方思想要谨慎行事。他说:“我认为我们现在可以利用适量的东方思想来振兴我们的西方思维方式。我觉得一些东方哲学现在可能会对我们有好处。”
为了成功,这个过程需要一种非常特殊的资源光学纠缠,即所谓的离散变量量子比特和连续变量薛定谔猫量子比特之间的“混合纠缠态”。为了实现贝尔态测量,混合纠缠的单光子部分被用来干扰输入量子比特,然后进行增强的单光子检测。为了验证,输出量子比特的特征是通过一种称为“量子断层扫描”的过程来计算输入和输出量子比特之间的保真度,这是一种评估过程质量的典型方法。对于任何输入量子比特,都确认了高于经典极限的转换。
1. 简介 量子计算是一种利用量子现象进行计算的新范式。目前,有噪声中型量子 (NISQ) 计算机 [1] 的出现,加上量子计算霸权的最新进展 [2, 3],人们对这些设备的兴趣日益浓厚,因为它们可以比传统机器更快地执行计算任务。在许多近期应用 [4, 5] 中,量子机器学习 (QML) [6, 7] 领域被认为是利用 NISQ 计算机的一种有前途的方法,包括应用于高能物理 [8, 9] 等不断发展的研究领域。如今,量子处理单元 (QPU) 基于两种主要方法。第一种方法基于量子电路和基于量子逻辑门的模型处理器,最流行的实现者是 Google [10]、IBM [11]、Rigetti [12] 或英特尔 [13]。第二种方法采用退火量子处理器,例如 D-Wave [14, 15] 等。这些设备的开发和量子优势的实现 [16] 表明,未来几年将发生计算技术革命。然而,在 QPU 技术发展的同时,我们仍然必须对量子计算进行经典模拟,这一直是量子研究的基石,以阐述新的算法和应用。从理论角度来看,它是测试和开发量子算法的基本工具,而从实验角度来看,它为基准和错误模拟提供了平台。基于电路的量子计算机可以使用薛定谔或费曼方法进行经典模拟 [17, 18]。前者基于跟踪完整量子态并通过专门的矩阵乘法程序应用门。后者受到费曼路径积分的启发,可用于通过对不同历史(路径)求和来计算最终状态的振幅。薛定谔的方法是内存密集型的,因为它需要存储完整的
简介:月球背面地震仪 (FSS) 最近被选为 NASA PRISM(月球表面有效载荷和研究调查)计划的一部分,计划于 2024 年或 2025 年发射,它将向薛定谔陨石坑运送两台地震仪(均已通过 InSight 火星任务的飞行验证 [1])。垂直甚宽带 (VBB) 地震仪是有史以来最灵敏的飞行地震仪 [2],而短周期 (SP) 传感器是可用于太空应用的最灵敏、最成熟的紧凑型三轴传感器 [2]。FSS 是一个自给自足的有效载荷,具有独立的电源、通信和热控制,可在漫长的月夜中生存和运行,其寿命将比商业运载着陆器更长,并提供能够回答关键科学问题的长期地震实验。