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。
物理学前沿领域近期发展的一个显著特点是,许多最激动人心的发展成果迅速催生出新的精密测量应用。精密计量似乎常常是许多新物理学的首次应用。作为证据,考虑超导中的宏观量子效应,它导致了电压标准和从直流到太赫兹频率的新型探测器,所有这些都是在国家标准实验室中开创的。同样,量化霍尔效应也迅速导致了原子电阻单位的实现。冷却或捕获少量离子或原子的能力已经导致了对基本常数的更精确测定,并可能导致新的频率标准。在扫描隧道显微镜及其衍生产品的众多应用中,尺寸测量创新至关重要。
a-光子神经网络及其应用,杯子:E61I18001560005 Fotonic神经网络及其应用,杯子:E61I18001560005 B-核物理量子量子模拟的近期核物理学中的近期核物理学C-核物理学C-电子-phonon的理论-Phonon -Phonon的理论 - 具有强烈相对论效果的磁系统的相互作用(与融资欧盟Deligh-erc-2021-Adg有关),杯子:E63C22000860006在存在磁性和相对论效应的情况下创建电气理论(作为欧盟的一部分)量子材料中超快速相变的E63C22200860006 D理论(与融资有关)欧盟Delight-ERC-2021-ADG),杯子:E63C2200860006在具有强量子效应的材料(EU融资 - EU融资的背景下),超快相变ERC-2021-ADG),杯子:E63C22000860006
此前提出的测试引力“量子性”的实验主要集中在纠缠上——这是一种纯量子效应,其中物体的属性以非经典方式关联。在那些实验中,两个相距较远的重物体被置于高度离域的量子态,这意味着它们的波函数分散在很大的空间中。理论学家预测,如果引力本质上是量子的,那么两个物体之间的相互引力可能导致它们纠缠(见概要:引力的量子一面的测试)。“这些先前提议的主要问题在于,重物体的高度离域状态很难创造,”新工作的首席研究员拉米说。此外,纠缠极其脆弱,难以检测。
纳米技术的概念最早由著名物理学家理查德·费曼于 1959 年提出,并因此获得诺贝尔奖。扫描隧道显微镜和富勒烯的发明也使这一术语广为人知。纳米技术涉及设计和生产纳米级(~1 至 100 纳米)的物体。一纳米是十亿分之一(10-9)米。纳米材料是纳米技术的主要产品之一,包括纳米颗粒、纳米管、纳米棒等。纳米颗粒的表面积与体积比也很高。纳米颗粒可以表现出与块体材料截然不同的特性,因为在这个层面上量子效应可能很显著。简单地说,固体的机械、电气、光学、电子、催化、磁性等性质随着颗粒尺寸的大大减小而发生显著改变。例如:
在过去十年中,基于约瑟夫森效应的交流波形计量学研究活动非常活跃,旨在开发交流量子标准。这项研究预计将持续数年,扩展和改进已建立的标准并开发新的应用。基于热转换器的已建立交流电压标准通过电阻元件中散发的热量将交流值与直流值联系起来。它们的主要局限性在于它们仅提供 RMS 值,而数字仪器需要具有复杂幅度和相位信息的采样测量可追溯性。除了交流测量能力的提高外,量子效应在重新定义 SI 电气单位方面发挥着根本性作用,使它们能够直接实现。相关技术目前仅适用于少数欧洲 NMI。
量子信息处理的主要关注点 - 使用量子机械系统编码,存储和传输信息 - 是可以传达和检测到此类信息的精度。在这里,我回顾了如何利用量子效应来测量量子系统(量子Metrol-ogy),其精度超出了经典统计的范围。i提出了Fisher信息(FI)的概念,以了解如何超越参数估计中的标准量子限制(SQL)并接近Heisenberg限制(HL)。i还概述了击败SQL(例如垃圾)的特定探测和估计策略,其中一些已经在实验中实现了。最后,我讨论了量子启动如何容易受到噪声的影响,以及量子Fisher信息(QFI)在理解噪声计量学中量子脱位和精确限制中的作用。
对于超大的约瑟夫森连接,当量子效应变得重要时,已经预测了异常相变(DPT)[1]。这种过渡的物理起源是通过与耗散量子力学环境的相互作用来抑制该相的宏观量子隧穿。宏观量子隧道破坏了连接的超导性,而隧道的抑制会恢复超导性。因此,这种过渡通常称为超导体 - 绝缘体过渡(SIT)。sit是针对各种系统的,但是在单个约瑟夫森交界处的检测至关重要,因为它是预期这种过渡的最简单系统,而没有任何其他物理过程掩盖的风险,而在常规或随机的Josephson Junction阵列(如常规或随机的)系统中可能是可能的。在这封信中,我们介绍了我们对R = DV / DL与 /曲线的测量结果,对于各种单个小型隔离的Josephson连接,分流和未分离,具有不同的电容C和正常状态隧道阻力RT的值,我们已经检测到了两种类型的RL-Curves之间的跨界频率,这些RL-Curves具有与本质上的小型cortents syly Cortersents sybles conterents sybles conterents。根据此交叉,我们能够为约瑟夫森连接的整个相图映射[2]。观察到的相边界的位置与原始理论的预期不一致。但是,该理论要考虑到我们的电压测量值的有限准确性(即我们能够检测到的最小电压),很好地解释了观察到的相图。因此,任何DPT都是坐的,但反之亦然。我们的重要结论是,耗散相变(DPT)和超导体 - 绝缘体转变(SIT)的概念并不完全与以前相同。两者都伴随着热度的符号变化,传统上被认为是SIT的签名。我们认为,DPT的真实特征是我们实验中观察到的VI曲线的修改。我们的工作是在约瑟夫森相位临界的单一约瑟夫森(Josephson)中的量子效应的强烈证明和相位运动的带图。
外延石墨烯 (EG) 器件中的量子效应使得量子霍尔效应 (QHE) 电阻在 R H = R K / 2 = h /2 e 2 处达到稳定的水平,其中 R H 是霍尔电阻,R K 是冯·克利青常数 [1]–[3]。通过使用串联和并联连接作为构建块,我们可以构建量子霍尔阵列电阻标准 (QHARS),以提供多个量化电阻值 [4]–[9]。然而,基于多个量化霍尔电阻 (QHR) 器件的电阻网络通常会受到接触和互连处累积电阻的影响。在本文中,我们表明,通常在四个端子处测量以获得高精度的量化电阻也可以在应用超导分裂接触时通过消除不需要的电阻在两个端子处测量。虽然 QHE 器件的多串联 (MS) 互连已经得到了广泛的研究