摘要。对单个量子系统(例如单个光子、原子或离子)的精确控制为一系列量子技术打开了大门。这一概念的目标是创建能够利用量子效应解决数据处理和安全信息传输问题以及比现有方法更有效地对周围世界参数进行高精度测量的设备。量子技术出现的关键一步是二十世纪下半叶的开创性工作,它首先展示了量子力学对自然的描述的矛盾性和正确性,其次,奠定并引入了成为现代量子技术基础的基本实验方法。2022 年诺贝尔物理学奖授予了 Alain Aspect、John Clauser 和 Anton Zeilinger,以表彰他们对纠缠光子的实验、建立贝尔不等式的违反以及开创量子信息科学。
本章的标题和许多思想都来自一本开创性的著作,即威廉·肖克利的《半导体中的电子和空穴》[1],该书出版于 1950 年,即晶体管发明两年后。1956 年,肖克利与布拉顿和巴丁共同因发明晶体管而获得诺贝尔物理学奖(图 1-1)。多年来,人们发现本章和下一章中介绍的材料对于深入了解各种半导体器件非常有用且必不可少。掌握这里介绍的术语、概念和模型将使您不仅能够理解当今存在的许多半导体器件,而且还能理解未来将发明的更多半导体器件。它还将使您能够与半导体器件领域的其他人进行知识交流。
Baker D,Hassabis D,Jumper J(2024)。 诺贝尔物理学奖2024。 从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。 Blanke SR,Blanke RV(1984)。 Schotten-Baumann反应有助于对极性化合物的分析:用于测定Tris(羟甲基)氨基甲烷(THAM)的应用。 j肛门毒素8(5):231–233。 Dhina MA,Kaniawati I,Yustiana YR(2023)。 在药房学习计划中学习基本物理学,并具有药房学生所需的系统思维技能。 动力:物理教育杂志8(1):55–64。 Ellman GL(1958)。 一种用于确定低浓度胃a的比色方法。 Arch Biochem Biophys 74(2):443–450。 Erdogan M,Kilic B,Sagkan RI,Aksakal F,Ercetin T等。 (2021)。 设计,合成和生物学评估是新的苯唑唑酮/苯甲噻唑酮衍生物作为针对阿尔茨海默氏病的多目标剂。 Eur J Med Chem 212:113124。 Gulcan Ho,Orhan IE(2021)。 具有不同杂环支架的双重单胺氧化酶和胆碱酯酶抑制剂。 Curr Top Med Chem 21(30):2752–2765。 Gulcan Ho,Mavideniz A,Sahin MF,Orhan IE(2019)。 苯咪唑衍生的化合物是为阿尔茨海默氏病的不同靶标而设计的。 Curr Med Chem 26(18):3260–3278。 Hopfield JJ,Hinton G(2024)。 诺贝尔物理学奖2024。 从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。 McCall RP(2007)。 物理学与药房专业的相关性。Baker D,Hassabis D,Jumper J(2024)。诺贝尔物理学奖2024。从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。Blanke SR,Blanke RV(1984)。Schotten-Baumann反应有助于对极性化合物的分析:用于测定Tris(羟甲基)氨基甲烷(THAM)的应用。j肛门毒素8(5):231–233。Dhina MA,Kaniawati I,Yustiana YR(2023)。 在药房学习计划中学习基本物理学,并具有药房学生所需的系统思维技能。 动力:物理教育杂志8(1):55–64。 Ellman GL(1958)。 一种用于确定低浓度胃a的比色方法。 Arch Biochem Biophys 74(2):443–450。 Erdogan M,Kilic B,Sagkan RI,Aksakal F,Ercetin T等。 (2021)。 设计,合成和生物学评估是新的苯唑唑酮/苯甲噻唑酮衍生物作为针对阿尔茨海默氏病的多目标剂。 Eur J Med Chem 212:113124。 Gulcan Ho,Orhan IE(2021)。 具有不同杂环支架的双重单胺氧化酶和胆碱酯酶抑制剂。 Curr Top Med Chem 21(30):2752–2765。 Gulcan Ho,Mavideniz A,Sahin MF,Orhan IE(2019)。 苯咪唑衍生的化合物是为阿尔茨海默氏病的不同靶标而设计的。 Curr Med Chem 26(18):3260–3278。 Hopfield JJ,Hinton G(2024)。 诺贝尔物理学奖2024。 从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。 McCall RP(2007)。 物理学与药房专业的相关性。Dhina MA,Kaniawati I,Yustiana YR(2023)。在药房学习计划中学习基本物理学,并具有药房学生所需的系统思维技能。动力:物理教育杂志8(1):55–64。Ellman GL(1958)。 一种用于确定低浓度胃a的比色方法。 Arch Biochem Biophys 74(2):443–450。 Erdogan M,Kilic B,Sagkan RI,Aksakal F,Ercetin T等。 (2021)。 设计,合成和生物学评估是新的苯唑唑酮/苯甲噻唑酮衍生物作为针对阿尔茨海默氏病的多目标剂。 Eur J Med Chem 212:113124。 Gulcan Ho,Orhan IE(2021)。 具有不同杂环支架的双重单胺氧化酶和胆碱酯酶抑制剂。 Curr Top Med Chem 21(30):2752–2765。 Gulcan Ho,Mavideniz A,Sahin MF,Orhan IE(2019)。 苯咪唑衍生的化合物是为阿尔茨海默氏病的不同靶标而设计的。 Curr Med Chem 26(18):3260–3278。 Hopfield JJ,Hinton G(2024)。 诺贝尔物理学奖2024。 从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。 McCall RP(2007)。 物理学与药房专业的相关性。Ellman GL(1958)。一种用于确定低浓度胃a的比色方法。Arch Biochem Biophys 74(2):443–450。Erdogan M,Kilic B,Sagkan RI,Aksakal F,Ercetin T等。(2021)。设计,合成和生物学评估是新的苯唑唑酮/苯甲噻唑酮衍生物作为针对阿尔茨海默氏病的多目标剂。Eur J Med Chem 212:113124。Gulcan Ho,Orhan IE(2021)。 具有不同杂环支架的双重单胺氧化酶和胆碱酯酶抑制剂。 Curr Top Med Chem 21(30):2752–2765。 Gulcan Ho,Mavideniz A,Sahin MF,Orhan IE(2019)。 苯咪唑衍生的化合物是为阿尔茨海默氏病的不同靶标而设计的。 Curr Med Chem 26(18):3260–3278。 Hopfield JJ,Hinton G(2024)。 诺贝尔物理学奖2024。 从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。 McCall RP(2007)。 物理学与药房专业的相关性。Gulcan Ho,Orhan IE(2021)。具有不同杂环支架的双重单胺氧化酶和胆碱酯酶抑制剂。Curr Top Med Chem 21(30):2752–2765。Gulcan Ho,Mavideniz A,Sahin MF,Orhan IE(2019)。 苯咪唑衍生的化合物是为阿尔茨海默氏病的不同靶标而设计的。 Curr Med Chem 26(18):3260–3278。 Hopfield JJ,Hinton G(2024)。 诺贝尔物理学奖2024。 从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。 McCall RP(2007)。 物理学与药房专业的相关性。Gulcan Ho,Mavideniz A,Sahin MF,Orhan IE(2019)。苯咪唑衍生的化合物是为阿尔茨海默氏病的不同靶标而设计的。Curr Med Chem 26(18):3260–3278。Hopfield JJ,Hinton G(2024)。诺贝尔物理学奖2024。从https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2024/summary/检索。McCall RP(2007)。物理学与药房专业的相关性。Am J Pharm Educ 71(4):第70条。pal R,Pandey P,Amjad TM(2023)。物理学在药物剂型制剂中的主导作用。Goya Journal 16(5):125–138。 Pillai JA,Cummings JL(2013)。 阿尔茨海默氏病预性阶段的临床试验。 医疗诊所,97(3),439–457。 Pourhassan B,Hendi SH,Upadhyay S,Sakalli I,Saridakis EN(2023)。 (非)线性电荷BTZ黑洞的热波动。 int jour mod d Phys D 32(16):2350110。Goya Journal 16(5):125–138。Pillai JA,Cummings JL(2013)。 阿尔茨海默氏病预性阶段的临床试验。 医疗诊所,97(3),439–457。 Pourhassan B,Hendi SH,Upadhyay S,Sakalli I,Saridakis EN(2023)。 (非)线性电荷BTZ黑洞的热波动。 int jour mod d Phys D 32(16):2350110。Pillai JA,Cummings JL(2013)。阿尔茨海默氏病预性阶段的临床试验。医疗诊所,97(3),439–457。Pourhassan B,Hendi SH,Upadhyay S,Sakalli I,Saridakis EN(2023)。(非)线性电荷BTZ黑洞的热波动。int jour mod d Phys D 32(16):2350110。
量子物理学家和神经科学家一直试图从人脑中寻找相关的量子效应。Umezawa 等提出脑细胞中存在量子动力学自由度空间分布完全有序的可能性,并针对多脑细胞系统提出了改善量子动力学自由度空间分布的物理模型 [2]。彭罗斯和萨梅罗夫的意识量子模型(ORCH OR)认为意识产生于细胞膜微管中,蛋白质电子是产生意识活动的场所。1963 年诺贝尔物理学奖获得者维格纳认为意识可以通过波函数坍缩,使不确定状态转变为确定状态,从而改变客观世界。英国南安普顿大学的脑电图(EEG)实验证实,思维过程本质上是量子化的 [3, 4]。越来越多的物理学家和认知科学家认为量子和意识之间存在着深刻而重要的内在联系。
SQUID:约瑟夫森效应是由于量子力学隧道效应,超电流在两个弱连接的超导体之间流动的现象。 B.D.约瑟夫森因发现这一效应获得了1973年诺贝尔物理学奖。 SQUID(超导量子干涉装置)利用约瑟夫森效应产生的量子干涉,被称为超灵敏磁场传感器,其分辨率可达5aT(5×10-18T)。这是一种广泛用作MEG(脑磁图)和MCG(心磁图)的传感器。 心磁图 (MCG) 自 2003 年起在日本纳入保险范围。用于诊断心律失常、心力衰竭和心肌梗塞。脑磁图 (MEG) 于 1990 年代引入日本。自 2000 年以来,它已成为多通道。2004 年,术前神经磁诊断设备纳入保险范围。2012 年,保险范围扩大到包括感觉和运动障碍的诊断。
在2022年,反对宇宙存在的有力论点的科学家被授予诺贝尔物理学奖。Vedanta的原则是永恒的。Advaitha Siddhanta认为宇宙不存在,并且自我意识的观察者或见证人的存在确实是导致宇宙出现的原因。来自量子物理分支的数据赢得了诺贝尔奖,这两个主张都支持了这两个主张。Vedanta和量子力学之间有几个连接,它们超出了表面水平。现代科学研究证实了世界上最古老的哲学的发现。Advaita Vedanta为量子力学的明显不兼容的特征提供了简单的解释。经过几个世纪的细致研究,印度拉什斯的知识终于被发现了。宇宙通常被接受为爱因斯坦之前的客观现实。过去,时间和空间不仅是概念,而且是本身的普遍现实。无论我们在宇宙中的位置,我们始终可以计算空间中任意两个位置之间的确切时间和距离。
2022 年诺贝尔物理学奖授予了阿斯派克特 (Aspect)、克劳泽 (Clauser) 和蔡林格 (Zeilinger),以表彰他们“对纠缠光子的实验,证明了贝尔不等式的违反并开创了量子信息科学” [1]。在本文中,我们描述了我们自己使用纠缠光子违反 CHSH 不等式(一种贝尔不等式)的实验。我们使用 qutools quED 纠缠演示器仪器通过自发参量下转换产生纠缠偏振光子。我们测量了旋转基底中的光子偏振,并计算出纠缠光子的 CHSH 相关值 | S | = 2.123±0.030>2 和非纠缠光子的 | S | <2。我们还生成了非经典相关曲线,描述了纠缠和非纠缠光子在连续偏振器角度范围内的偏振测量巧合。我们的结果证明了纠缠的非局域性,并阐明了对光子对极化测量的非经典相关性的更好的理解。
背景:计算能力的提升在我们现代生活中占据了很大一部分比重的计算机还要强大:比 25 年前房间大小的计算机还要强大的手机、全球近一半人口的互联网接入、以及由强大的超级计算机推动的药物发现。社会已经开始依赖性能随时间呈指数级增长的计算机。计算机性能的大部分提升来自于数十年来计算机部件的小型化,诺贝尔物理学奖获得者理查德费曼在 1959 年向美国物理学会发表的演讲“底部有足够的空间”中预见了这一趋势。1975 年,英特尔创始人戈登摩尔预测了这种小型化趋势的规律性,现在称为摩尔定律,直到最近,计算机芯片上的晶体管数量每两年就会翻一番。不幸的是,半导体小型化作为提高计算机性能的可行方法已经失去动力——“底部”没有太多空间。如果增长
