比特清華大學教授

1. 求量子力學的所有觀點與概念以及實驗的過程

一、定義

在微觀領域中，某些物理量的變化是以最小的單位跳躍式進行的，而不是連續的，這個最小的單位叫做量子。
量子：震動的微粒子的解說——量子論
量子一詞來自拉丁語quantus，意為「多少」，代表「相當數量的某事」。在物理學中常用到量子的概念，量子是一個不可分割的基本個體。例如，一個「光的量子」是光的單位。而量子力學、量子光學等等更成為不同的專業研究領域。
其基本概念是所有的有形性質也許是"可量子化的"。"量子化" 指其物理量的數值會是一些特定的數值，而不是任意值。例如，
在(休息狀態)的原子中，電子的能量是可量子化的。這能決定原子的穩定和一般問題。
在20世紀的前半期，出現了新的概念。許多物理學家將量子力學視為了解和描述自然的的基本理論。
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二、歷史
量子物理是根據量子化的物理分支,在1900年以理論來建立。由於馬克斯•普朗克(M. Planck)釋所謂的黑體輻射。他的工作根本上合並了量子化用同樣方式,到了今天它仍被使用。但他嚴重地沖擊了古典物理學，需要了另外30年的研究,就是在量子論未確立之前。直到現在一些主張仍然不能被充分地了解。這里有很多需要學習的地方。包括科學的本質是怎麼出現。
不光是普朗克對這個新概念感到困擾。當時德國物理社會中黑體研究成為焦點。在10月、11月和12月會議前夕，對他的科學同事報告公開他的新想法。就這樣謹慎的實驗學家(包括F. Paschen，O.R. Lummer，E. Pringsheim，H.L. Rubens，和F. Kurlbaum)和一位理論家迎接最巨大的科學革命。
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三、黑體輻射量子方程
當物體被加熱,它以電磁波的形式散發紅外線輻射。這是了解清楚和明白最明顯的重要性。當物體變得熾熱，紅色波長部分開始變得可見。但是大多數熱輻射仍然是紅外線,除非直到物體變得像太陽的表面一樣熱。這是當時的實驗室內不能夠達成的而且只可以量度部分黑體光譜。
黑體輻射量子方程是量子力學的第一部分。在1900年10月7日面世。
能量 E、輻射頻率 f 及溫度 T 可以被寫成：
E=hf/(e^(hf/κT)-1)
h 是普朗克常數及 k 是玻爾茲曼常數。兩者都是物理學中的基礎。基礎能量的量子是 hf。可是這個單位正常之下不存在並不需要量子化。
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四、量子力學的誕生
從實驗中普郎克推算到h 及 k的數值。因此他在1900年12月14日的德國物理學學會會議中第一次發表能量量子化數值、 Avogadro-Loschmidt數的數值、一個份子模(mole)的數值及電荷單位。這數值比以前更准確。這代表量子力學的誕生。
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五、量子力學詮釋：霍金膜上的四維量子論
類似10維或11維的「弦論」＝振動的弦、震盪中的象弦一樣的微小物體。
霍金膜上四維世界的量子理論的近代詮釋（鄧宇等，80年代）：
振動的量子（波動的量子＝量子鬼波）＝平動微粒子的振動；振動的微粒子；震盪中的象量子（粒子）一樣的微小物體。
波動量子＝量子的波動＝微粒子的平動+振動
＝平動+振動
＝矢量和
量子鬼波的DENG'S詮釋：微粒子（量子）平動與振動的矢量和
粒子波、量子波＝粒子的震盪（平動粒子的震動）
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六、「波」和「粒子」統一的數學關系
振動粒子的量子論詮釋
物質的粒子性由能量 E 和動量 p 刻劃，波的特徵則由電磁波頻率 ν 和其波長 λ 表達，這兩組物理量的比例因子由普朗克常數 h（h=6.626*10^-34J•s） 所聯系。
E=hv , E=mc^2 聯立兩式，得：m=hv/c^2(這是光子的相對論質量，由於光子無法靜止，因此光子無靜質量）而p=mc
則p=hv/c（p 為動量）
粒子波的一維平面波的偏微分波動方程,其一般形式為
∂ξ/∂x=(1/u)(∂ξ/∂t) 5
三維空間中傳播的平面粒子波的經典波動方程為
∂ξ/∂x+∂ξ/∂y+∂ξ/∂z=(1/u)(∂ξ/∂t) 6
波動方程實際是經典粒子物理和波動物理的統一體,是運動學與波動學的統一.波動學是運動學的一部分,是運動學的延伸,即平動與振動的矢量和.對象不同,一個是連續介質,一個是定域的粒子,都可以具有波動性.（鄧宇等，80年代）
經典波動方程1,1'式或4--6式中的u,隱含著不連續的量子關系E=hυ和德布羅意關系λ=h/p,由於u=υλ，故可在u=υλ的右邊乘以含普朗克常數h的因子(h/h),就得到
u＝(υh)(λ/h)
=E/p
等關系u＝E/p，使經典物理與量子物理,連續與不連續(定域)之間產生了聯系,得到統一.
2.粒子的波動與德布羅意物質波的統一
德布羅意關系λ=h/p,和量子關系E=hv(及薛定諤方程)這兩個關系式實際表示的是波性與粒子性的統一關系, 而不是粒性與波性的兩分.德布羅意物質波是粒波一體的真物質粒子,光子,電子等的波動.
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七、參考書籍
■M. Planck，A Survey of Physical Theory，transl. by R. Jones and D.H. Williams，Methuen & Co.，Ltd.，London 1925 (Dover editions 1960 and 1993) including the Nobel lecture.
■J. Mehra and H. Rechenberg，The Historical Development of Quantum Theory，Vol.1，Part 1，Springer-Verlag New York Inc.，New York 1982.
■Lucretius，"On the Nature of the Universe"，transl. from the Latin by R.E. Latham，Penguin Books Ltd.，Harmondsworth 1951. There are，of course，many translations，and the translation's title varies. Some put emphasis on how things work，others on what things are found in nature.
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八、參看
量子力學
量子光學
量子信息
量子狀態
量子數
量子場論
量子計算機
量子密碼學
量子演算
磁束量子
量子化
次原子粒子
基本粒子
量子引力論

擴展閱讀：
1.M. Planck，A Survey of Physical Theory，transl. by R. Jones and D.H. Williams，Methuen & Co.，Ltd.，London 1925 (Dover editions 1960 and 1993) including the Nobel lecture.
2.J. Mehra and H. Rechenberg，The Historical Development of Quantum Theory，Vol.1，Part 1，Springer-Verlag New York Inc.，New York 1982.
3.Lucretius，"On the Nature of the Universe"，transl. from the Latin by R.E. Latham，Penguin Books Ltd.，Harmondsworth 1951. There are，of course，many translations，and the translation's title varies. Some put emphasis on how things work，others on what things are found in nature.
4.physics

量子態隱形傳輸
目錄[隱藏]
量子態隱形傳輸
中國實現世界上最遠距離的量子態隱形傳輸
多粒子量子糾纏態隱形傳輸與三旋理論
證實穿越大氣層可行

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量子態隱形傳輸
量子態隱形傳輸是一種全新通信方式,它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息,是未來量子通信網路的核心要素。利用量子糾纏技術,需要傳輸的量子態如同科幻小說中描繪的「超時空穿越」,在一個地方神秘消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方瞬間神秘出現。
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中國實現世界上最遠距離的量子態隱形傳輸
中國實現世界上最遠距離的量子態隱形傳輸 （2010年06月04日 08:53 來源：光明日報）
量子態隱形傳輸穿越大氣層證實為全球化量子通信網路奠定基礎。
由中國科大和清華大學組成的聯合小組成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸,16公里的傳輸距離比原世界紀錄提高了20多倍。實驗結果首次證實了在自由空間進行遠距離量子態隱形傳輸的可行性,為全球化量子通信網路最終實現奠定了重要基礎。
據聯合小組研究成員彭承志教授介紹,量子態隱形傳輸是一種全新通信方式,它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息,是未來量子通信網路的核心要素。利用量子糾纏技術,需要傳輸的量子態如同科幻小說中描繪的「超時空穿越」,在一個地方神秘消失,不需要任何載體的攜帶,又在另一個地方瞬間神秘出現。這一奇特的現象引起了學術界廣泛興趣。1997年,奧地利蔡林格小組在室內首次完成了量子態隱形傳輸的原理性實驗驗證。2004年,這個小組利用多瑙河底的光纖信道,成功地將量子態隱形傳輸距離提高到600米。但由於光纖信道中的損耗和環境的干擾,量子態隱形傳輸的距離難以大幅度提高。
2004年,中國科大潘建偉、彭承志等研究人員開始探索在自由空間實現更遠距離的量子通信。在自由空間,環境對光量子態的干擾效應極小,而光子一旦穿透大氣層進入外層空間,其損耗更是接近於零,這使得自由空間信道比光纖信道在遠距離傳輸方面更具優勢。這個小組2005年在合肥創造了13公里的自由空間雙向量子糾纏分發世界紀錄,同時驗證了在外層空間與地球之間分發糾纏光子的可行性。2007年開始,中國科大——清華大學聯合小組在北京八達嶺與河北懷來之間架設長達16公里的自由空間量子信道,並取得了一系列關鍵技術突破,最終在2009年成功實現了世界上最遠距離的量子態隱形傳輸,證實了量子態隱形傳輸穿越大氣層的可行性。
聯合小組在自由空間量子通信領域的一系列工作,得到了科技部重大科學研究計劃、中科院知識創新工程重大項目和國家自然科學基金項目等支持,並引起了國際學術界的廣泛關注,6月1日出版的英國《自然》雜志子刊《自然•光子學》以封面論文形式發表了這一研究成果。英國的《新科學家》、美國的《今日物理》、美國物理學會新聞網站均及時報道了這個研究成果。
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多粒子量子糾纏態隱形傳輸與三旋理論
王德奎（綿陽日報社，四川綿陽，621000 ）
摘要：環量子的三種自旋編碼和對DNA雙螺旋結構的孤立波模擬，奠定了量子信息學及其量子計算機新的理論基礎；而原子間量子態及多粒子糾纏態隱形傳輸的探索，會更多拓展三旋理論的這一基礎。
關鍵詞：量子計算機、量子信息學、量子糾纏、隱形傳輸、三旋理論
一、潘建偉教授的多粒子態隱形傳輸
量子信息學告訴人們：量子態是指原子、中子、質子等粒子的狀態，它可表徵粒子的能量、旋轉、運動、磁場以及其他的物理特性。1993年，美國物理學家貝尼特等人提出了「量子態隱形傳輸」的方案,即位將原粒子物理特性的信息發向遠處的另一個粒子，該粒子在接收到這些信息後，會成為原粒子的復製品。而在此過程中，傳輸的是原粒子的量子態，而不是原粒子本身。傳輸結束後，原粒子已經不具備原來的量子態，而有了新的量子態。因為製造量子計算機需要量子態的隱形傳輸，因此，實現原子間量子態隱形傳輸是奠定研製量子計算機的基礎之一。2004年6月，美國和奧地利的物理學家在沒有任何物理連接的情況下，實現了原子間的量子態隱形傳輸。與此同時，我國潘建偉教授等科學家已實現了五粒子糾纏態以及終端開放的量子態隱形傳輸，他們的實驗方法在量子計算和網路化的量子通信中也有重要的應用。
美國國家標准與技術研究所的科學家是利用激光技術，對三個帶有正電荷的鈹原子的量子態進行操作。首先，他們利用量子糾纏技術使其中兩個原子的量子態完全一致。接著，他們准確地測量了這兩個原子的量子態，然後通過激光將它們的量子態復制到8微米外的另一個原子上。整個過程由計算機控制，僅耗時4毫秒，傳輸成功率達到78%。而另一個研究小組的奧地利因斯布魯克大學的科學家則採用鈣原子，同樣實現了量子態隱形傳輸，成功率為75%。其基本原理也是利用第三個原子為輔助，用激光將一個原子的量子態傳遞給另一個原子。但兩項實驗在具體方法上有所不同，奧地利小組使兩個原子距離相對較遠，以便用激光單獨地改變一個原子的狀態；美國小組則將原子冷卻以保持操作的可靠性。
為了進行遠距離的量子密碼通信或量子態隱形傳輸，事先需要讓距離遙遠的兩地共同擁有最大的「量子糾纏態」。所謂「量子糾纏」是指不論兩個粒子間距離多遠，一個粒子的變化都會影響另一個粒子的現象，即兩個粒子之間不論相距多遠，從根本上講它們還是相互聯系的。這是一種「神奇的力量」，可成為具有超級計算能力的量子計算機和「萬無一失」的量子保密系統的基礎。但由於在量子通信通道中存在種種不可避免的環境雜訊，「量子糾纏態」的品質會隨著傳送距離的增加而逐漸降低，也就是說，兩個粒子之間的糾纏會因傳播距離的增大而不斷退化，其糾纏數量也會隨之越來越少。這是導致量子通信手段目前只能停留在短距離應用上的根本原因。
量子計算機處理量子信息的基本信息單位是量子比特，但現有技術還不能使量子比特快速移動。美國國家標准與技術研究所的原子間量子態隱形傳輸技術，可以提升量子比特的移動速度，加快邏輯運算的速度。這以前科學家曾經成功地對光子進行量子態隱形傳輸，而光子主要用於量子通信，原子在量子計算中更有潛力。但多粒子糾纏態的制備與操縱，是近年來國際上蓬勃發展的量子物理與量子信息研究領域長盛不衰的研究熱點。此前，三粒子和四粒子之間的量子糾纏已在實驗上得到了實現，並被用來證明量子力學的非定域性，即一種被愛因斯坦稱為「遙遠地點間幽靈般的相互作用」。但是，在現實世界中，如何把量子糾纏應用到量子計算和量子通信中還面臨著巨大挑戰。為確保量子計算的可靠性，就必須掌握量子糾錯這一最關鍵的技術。但要實現普遍適用的量子糾錯，僅僅靠三粒子和四粒子之間的糾纏已無法滿足需要，須得同時把五個粒子糾纏起來，並加以相干控制才行。這在技術上難度極大，因此五粒子糾纏態的制備與操縱一直是國際上長期以來公認的高難課題。潘建偉教授等科學家利用五光子糾纏源，在實驗上還演示了一種新的「終端開放」的量子態隱形傳輸，即在不確定選擇某個粒子作為量子態輸出終端的情況下，先將一個粒子的量子態隱形傳輸到另外多個糾纏著的粒子上，盡管這些粒子分別在相距遙遠的不同地點，但只要通過適當操作，仍可將輸入的量子態在任意選定的一個粒子上讀出。這種新穎的量子隱形傳輸態正是量子糾錯和分布式量子信息處理中必須掌握的一項關鍵技術。這一研究成果被稱之為遠距離量子通信開辟了研究的新方向。
二、與愛因斯坦糾纏的量子力學非定域性
潘建偉1970年3月出生在浙江東陽，1987年考入中國科技大學。2003年，潘建偉由於在量子態隱形傳輸以及量子糾纏態純化實驗實現上的重要貢獻，他被奧地利科學院授予ErichSchmid獎，此獎為奧地利科學院授予40歲以下的青年物理學家的最高獎，兩年一度，每次一人。在最近的7年時間里，潘建偉做出5個首次：首次成功地實現了量子態隱形傳送以及糾纏態交換；首次成功實現三光子、四光子糾纏態，並利用多粒子糾纏態首次成功地實現了GHZ定理的實驗驗證；首次成功地實現了自由量子態的隱形傳送；首次實現糾纏態純化以及量子中繼器的成功實驗；首次取得五粒子糾纏態的制備與操縱。粒子中出現的「糾纏」現象，被愛因斯坦稱之為「遙遠地點間幽靈般的相互作用」，潘建偉教授和愛因斯坦的這一未解之謎「糾纏」，還須提到我國對粒子「糾纏」的這一有關的三旋理論科學研究。
南京大學博士生導師沈驪天教授說，三旋是決定物性的內稟運動，三旋理論不僅僅是在闡釋西方學者所主張的超弦理論，它在一定程度上還超越了西方弦理論家的視野，顯示出其獨特的創新思維——它將閉合的弦(弦圈、環量子)稱為類圈體(《三旋理論初探》4頁)。一維的弦圈，除了超弦理論所說的各種外在運動；還應有三旋理論所說的體旋——繞圈面內軸線的旋轉，面旋——繞垂直於圈面的圈中心軸線的旋轉，線旋——繞圈體內環狀中心線的旋轉(《三旋理論初探》5-6頁、32頁、105~107頁、356頁)這三種「內稟」運動。弦圈的「外在運動」決定物理學所觀察的粒子的「運動特性」，弦圈的「內稟運動」(三旋運動)則決定粒子的「物性」，或者說，集中地表現在「圈態密碼」觀念的提出：三旋理論指出三旋的體旋有二種狀態(正、反)，面旋有二種狀態(正、反)，線旋中的平凡線旋有二種狀態(正、反)，線旋中的非平凡線旋有四種狀態(左斜：正、反，右斜；正、反)；按單動(只做一種旋動)、雙動(同時做兩種旋動)、三動(同時做三種旋動)可以有62種不同的三旋狀態組合(《三旋理論初探》11頁、323頁、392頁)。而基本粒子的不同種類(基本粒子連同赫格斯粒子在內也恰恰有62種)及其各自的性質，則都由不同的三旋狀態組合決定；它們還分別對應於一定的流形的固有拓撲性質(《三旋理論初探》35~47頁)。三旋理論將表示各種基本粒子的「三旋狀態組合」稱為「圈態密碼」(圈態指弦圈的三旋狀態)。圈態密碼以弦圈的三旋狀態組合表示基本粒字子，較之人類對物質的認識史上的化學以分子式表示物質結構，原子物理學以質子、中子、電子的組合表示上百種原子，誇克理論以誇克組合表示數百種強子，堪稱又一座嶄新的里程碑；破譯「圈態密碼」不僅意味著找到形成各種粒子的圈態；而且還應當意味著建立起三旋狀態和現有物理學所認識的各種基本粒子屬性的聯系。
其實，有了三旋模型這種隱秩序，反過來對於愛因斯坦、波多爾斯基、羅森發現的量子EPR效應也好理解。
眾所周知，潘建偉進行遠距離的量子密碼通信科普演示：五顆骰子在電腦上滾來滾去，生動地表現了五粒子相互「糾纏」中的情景；但正如愛因斯坦「上帝不會投骰子」之所言，五粒子其實不是五骰子，也絕不是靠投骰子、碰運氣，而是來自量子態疊加原理及其應用，其研究工作是和愛因斯坦、波多爾斯基、羅森發現的量子EPR效應有糾纏的，即跟愛因斯坦迷惑一輩子的量子力學非定域性有糾纏。但三旋模型卻能為前人所不了解的量子力學非定域性特性提供解答的理論幫助，即量子力學非定域性與三旋的關系，道理類似指南針在地球各地除兩極外，都能定向相同指向南方，是因為地球磁場對指南針的作用引起的，因此也說明如太空梭或人造衛星離開地球，或在受磁性材料干擾的地方，用指南針定向是不適用的；但科學家們卻找到了一種陀螺羅盤，不需靠磁力線的作用來定向，而是利用陀螺本身的多層自旋來定向的；這種自旋定向的原理，揭示了自然界中自旋調制耦合功能的EPR效應普遍存在。然而在宏觀物體身上是很難做到。非粒子量子圈態線旋客體，因為三旋是它的自然屬性。因此是一種天然的超級陀螺羅盤。在EPR實驗中之所以曾經耦合過去的光子，在分開以後還會出現整體效應，這正是因為象陀螺羅盤在出發之前經調制一樣，耦合過的光子，它們象經過調制的陀螺一樣，離開地面的陀螺羅盤的方位測量，是跟它調制配對時的陀螺羅盤的方向測量一致的，因此在EPR測量中，兩者的量子效應是一樣的。所以說，三旋理論是多粒子量子糾纏態隱形傳輸理論入門的基礎理論之一。
曾有人把量子纏結看成是超光速，但這不是嚴格證明。一是，三旋理論證明，任何量子本身就是一個類似超級陀螺儀的三旋陀螺，量子之間進行纏結，類似陀螺儀使用前進行的測量與標准之間作的調整校對，所以陀螺儀使用中間產生的任何測量信息，使用者之間都是明確的，即是「超光速」的。其二，超光速測量不能排除時間克隆。量子概率克隆應用於量子信息提取和量子態識別，是量子隱形傳態的一個主要途徑，類似電子傳真、電子郵件；基因復制出一個古代的「冰人」，並不等於已經超光速地追上了遠古的時間。正是從量子信息學的基礎出發，有學者證明能夠用3個基本部件構建出通用量子計算機：纏結粒子、量子移物器和每次處理單個量子比特的門。例如從移物器製造兩量子比特的方法是採用經仔細修飾的纏結對把兩個量子比特從門的輸入傳送到門的輸出，而修飾纏結對的方法恰好是讓門的輸出接收適當處理的量子比特。這樣，對兩個未知的量子比特執行量子邏輯的任務就簡化為准備預先定義的特殊纏結對並進行傳輸的任務。顯然，使移物成功率達到100%所需的完整貝爾態測量本身就是一種兩量子比特的處理過程。由於各個粒子的狀態彼此緊密相關，一旦某個粒子的狀態因受到測量而確定下來，其它粒子的狀態也隨之確定。但區區幾個量子比特不足以實現任何稍微復雜的運算功能，要製造出實用的量子計算機，就必須掌握大量粒子實現「纏結」狀態的技術。
但過去的量子態隱形傳輸實驗，在確定傳輸量子態成功的同時，必須以破壞被傳輸的量子態為代價，這就使其不可能在量子通訊和量子計算中有進一步的應用。潘建偉教授及其同事在研究中發現，適當降低被傳輸量子態的亮度可在不破壞被傳輸態的條件下成功傳輸量子態。這一研究成果，與高精度的糾纏態純化一起，可從根本上解決目前在遠距離量子通訊中由「退相干效應」帶來的困難，並將極大地推動可容錯量子計算的實驗研究。 如今潘建偉開展的一項實驗表明，不管兩個粒子之間的距離有多遠，哪怕其間全是「自由空間」，二者也有根本的互相聯系，其中一個粒子狀態的變化都會影響到第二個粒子的狀態。而且，兩個相距遙遠的光子即使在沒有光纖聯結和存在雜訊干擾的情況下，也可以糾纏在一起。而在他們開展以上實驗之前，兩個粒子間的量子糾纏要麼發生在相對很短的距離，要麼將兩個粒子通過光纖聯結起來。然而，也許今後能解開愛因斯坦之謎密鑰的三旋理論，更會形成超級量子計算機和「萬無一失」的密碼系統的基礎而做出貢獻。
三、量子計算機原理與量子信息學基礎
目前最快的超級計算機，對一個400位的阿拉伯數字進行因子分解，要耗時上百億年，而具有相同時鍾脈沖速度的量子計算機，只需大約一分鍾。因此，人們一旦擁有了一台量子計算機，那麼目前的密碼系統將毫無保密性可言！潘建偉教授的量子糾纏經典信息處理的最基本單元是比特，即二進制數0或1；而一個按照一定數學規則給出的隨機二進制數據串構成一個密鑰，經典通信中最難解決的問題是密鑰分配問題。如果密鑰分配不是絕對保密，經典密碼通信也就不可能絕對保密。但潘建偉等科學家最近開展的研究發現，基於量子力學線性疊加原理和不可克隆定理的量子密鑰分配，卻可以從根本上解決密鑰分配這一世界性難題。雖然目前美國馬薩諸塞州技術研究所與洛斯阿拉莫斯國家實驗室，研製量子計算機運算器已成事實，但由於沒有三旋理論的指導，西方量子計算機原理中存在有紕漏。例如Neil Gershenfeld等人闡釋量子計算機能同時處於多個狀態且能同時作用於它的所有不同狀態的量子陀螺原理圖時，對量子位不動的幾種陀螺旋轉，就分辨不清，明顯的錯誤是把陀螺繞Y軸的體旋稱為「進動」，這是不確切的。其原因是體旋實際比面旋復雜。而這一點卻讓量子計算機原理研究的專家所忽視，這類量子計算機原理中的紕漏，與量子計算機以量子態作為信息的載體有關。
因為，人們已提出用光子、電子、原子、離子、量子點、核自旋以及超導體中的庫柏對等物理系統作為量子比特的方案，這使量子行為與經典物理的聯系更緊密，但它也揭示出經典物理概念天生的不足，從而，非引入三旋概念莫屬。即Neil Gershenfeld等人闡釋量子計算機能同時處於多個狀態且能同時作用於它的所有不同狀態的量子陀螺原理圖，也類似陀螺或廻轉儀，它們的進動和公轉，是旋轉概念中不好區分的一個問題，把自旋的定義轉換成截面的定義來看待三旋，就很明白了。
（1）面旋：用一系列平行的截面來切一個作自旋的物體，如果能在每個截面內找到一個且僅有一個不動的轉點的旋轉，稱為面旋。如果由這些不動點組成的轉軸與截面正交，這些截面就稱為面旋正面，這條轉軸就稱為面旋軸，也稱面旋Z軸。
（2）體旋：物體作面旋，面旋軸只有一條，而面旋正面卻有很多個，並且物體還可以繞其中一個面旋正面內的一條軸作旋轉，這稱為體旋。而這個面旋正面就稱為體旋面，這根轉軸稱為體旋軸。但過這個面旋正面不動點的體旋軸還可以有許多條，因此在體旋面內選定一條作體旋X軸，那麼體旋面內過不動

2. 清華大學教授怎麼被騙

清華大學一抄名教師遭遇電信詐襲騙被「捲走」1760萬元引發社會廣泛關注。北青報記者獲知，這名教師遭遇的是典型的「冒充公檢法」電信詐騙，即詐騙團伙冒充政府部門工作人員通過「話術」引導被騙者將錢款打入「安全賬號」。盡管近年來警方和銀行都在防此類電信詐騙方面做了很多宣傳工作，但是仍有人不慎上當。
近年來，本市警方和銀行在防電信詐騙方面做了很多工作。網傳的一些防騙技巧稱「接到自稱公檢法人員電話一律掛斷」，甚至「誤傷」了一些真正的公檢法工作人員，朝陽法院民一庭宋曉佩法官表示，民事案件的初次送達，一般都是通過電話送達方式，比如會撥打原告留下的被告電話，向被告傳達案件情況，但一些當事人會誤以為法官是詐騙者，將電話掛掉。

3. 跪求清華大學教授名單

你去清華主頁上的「院系設置」里的「師資隊伍」里，都能看到。

4. 清華大學美國研究所有哪些著名教授

清華大學並沒有美國研究所。
近似的有：
清華大學中美關系研究中心

清華大學-美國斯克利普斯研究所。

5. 計算機發展史上都有哪些重要的科學家

1、查爾斯·巴貝奇Charles Babbage

查爾斯·巴貝奇Charles Babbage——通用計算機之父（發明了機械式計算機），他設計出世界上第一台計算機。他於1823年設計出來的世界上第1台計算機小型差數機，雖然沒有製成，但其基本原理於92年後被應用於巴勒式會計計算機。

他還利用計數機來計算工人的工作數量、原材料的利用程度等。他把這叫做「管理的機械原則」。

2、艾倫·麥席森·圖靈Alan Mathison Turing

艾倫·麥席森·圖靈（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英國數學家、邏輯學家，被稱為計算機科學之父，人工智慧之父。

1931年圖靈進入劍橋大學國王學院，畢業後到美國普林斯頓大學攻讀博士學位，第二次世界大戰爆發後回到劍橋，後曾協助軍方破解德國的著名密碼系統Enigma，幫助盟軍取得了二戰的勝利。

圖靈對於人工智慧的發展有諸多貢獻，提出了一種用於判定機器是否具有智能的試驗方法，即圖靈試驗，至今，每年都有試驗的比賽。此外，圖靈提出的著名的圖靈機模型為現代計算機的邏輯工作方式奠定了基礎。

3、約翰·阿塔那索夫

約翰·阿塔那索夫(John Vincent Atanasoff)是保加利亞移民的後裔，1903年10月4日生於美國紐約州哈密爾頓，是保加利亞科學院外籍院士。曾獲得計算機先驅獎、1990年IEEE授予的「電氣工程里程碑獎」、布希授予的全國技術獎章。

1970年，保加利亞政府授予的Bulgarian Order of Cyril and Methodius，First Class。1978年，入選依阿華州發明家名人堂。1983年，依阿華州立大學校友會授予他傑出成就獎。1995年6月15日，在馬里蘭州的家中去世，享年92歲。

4、馮·諾依曼

馮·諾依曼（John von Neumann，1903~1957），原籍匈牙利，布達佩斯大學數學博士。20世紀最重要的數學家之一，在現代計算機、博弈論、核武器和生化武器等領域內的科學全才之一，被後人稱為「計算機之父」和「博弈論之父」。

第二次世界大戰期間為第一顆原子彈的研製作出了貢獻。為研製電子數字計算機提供了基礎性的方案。晚年，研究自動機理論，著有對人腦和計算機系統進行精確分析的著作《計算機與人腦》。

主要著作有《量子力學的數學基礎》（1926）、《計算機與人腦》（1958）、《經典力學的運算元方法》、《博弈論與經濟行為》（1944）、《連續幾何》（1960）等。

5、姚期智

姚期智，1946年出生於中國上海，計算機學家，2000年圖靈獎獲得者，美國國家科學院院士、美國藝術與科學學院院士。

2004年起在清華大學任全職教授，同年當選為中國科學院外籍院士；2005年出任香港中文大學博文講座教授；2011年擔任清華大學交叉信息研究院院長；2017年2月姚期智放棄美國國籍成為中國公民，正式轉為中國科學院院士，歸屬於信息技術科學部 。

姚期智的研究方向包括計算理論及其在密碼學和量子計算中的應用，最先提出量子通信復雜性，提出分布式量子計算模式，後來成為分布式量子演算法和量子通訊協議安全性的基礎 。

6. 清華大學教授的工資很高嗎一個月大概能拿多少工資

清華大學教授，代表了國內最權威的學術，是國家的學術瑰寶。那麼，清華大學教授工資是不是出奇的高？但是，事實上，清華大學教授的工資卻並不像他的學術權威和個人權威那麼高，他們的工資並不比其他大學教授的工資高。
一、教授工資是按照國家規定發放。
大學教授的工資是由國家基本工資、講課的課時費、學校獎金福利三部分組成。大學教授分成一級教授、二級教授、三級教授、四級教授四個檔次。
基本工資方面：同其他大學教授或者是國家公職人員一樣，教授的基本工資跟本人的級別和工齡有直接的關系級別越高，工資越高；工齡越高，工資越高。其他大學教授也是如此，只是北京的工資水平要高，清華大學教授的總體工資要高於其他省市的教授工資
學校獎金福利：獎金福利跟學校有很大的關系。同一學校，獎金和福利待遇一樣。主要的獎勵有十三個月工資、帶薪休假、寒暑假、五險一金、職業年金等，有的也提供住房補貼、交通補貼和購車補貼等福利，但是，這些都是統一的，不會因為級別而有所不同。
講課課時費方面：課時費與教授的級別有直接關系。教授級別越高，學校的課時費就會越高。這個不難理解，課時費是教授上課的報酬，教授級別高，代表學術水平也高，他的講課含金量也越高。這其實是實力越強，報酬越高的體現。清華大學的教授，根據個人級別不同，課時費也是不一樣的。
總體來看，清華大學教授的工資並不是與眾不同的。在同等條件下， 清華大學和其他大學教授的工資相差無幾。
具體而言，清華大學教授的工資在北京屬於是中等收入水平，並不值得人羨慕
二、清華大學教授收入並不低。
清華大學作為國內最好的大學，清華大學教授也是國內甚至是世界上最權威的專家學者。在工資之外，他們還有一些其他的收入。
首先，清華大學教授科研成果多。艾瑞深中國校友會網(Cuaa.Net)最新發布校友會2019中國大學技術轉讓收入排名100強，清華大學技術轉讓收入最多，高達14.17億，雄居校友會2019中國大學技術轉讓收入排名首位。清華大學教授也成為最會賺錢的教授。因此，清華大學教授學術水平高，他們的科研成果轉化收入也是很高的。
其次，清華大學教授講座收入高。清華大學教授作為國內最權威學者，深受國內其他高校、企業的追捧。清華大學教授也經常被邀請舉辦各種講座講課，而且他們的勞務費是非常高的。對他們而言，這也是一筆不菲的工資外收入。
最後，清華大學教授著作版權費用高。清華大學教授學術研究多，學術成果多。他們將他們的研究成果匯編成冊，形成專門的書籍。書籍的銷售費用和版權費用，也是非常高的收入。
總體而言，清華大學教授的工資外收入是非常高。這是與他們的學術成就和個人威望呈正相關的。
三、清華大學教授，最令人關注的不是工資，而是學術成就。
清華大學教授是國家最寶貴的財富，是我們的智庫，更是我們國家和人民的珍寶。
清華大學教授最重要的是他們的學術成就。他們的研究成果，代表了國內最先進的學術成果，更是引領著國家的未來和發展。有他們，我們國家才會進步，才會發展，民族振興的路上，依靠他們。
我們對清華大學教授的最大關注點，應該是他們的科研成果和學術研究，而不是他們的工資這些小事。更何況，他們的工資和收入都是他們自己憑借自己的能力和學術爭取的，無可厚非。而他們的學術成績，才應該是國人關心和關注的。

7. 中國物理學的發展前景如何

中新社北京3月15日電（記者馬海燕）北京時間3月15日凌晨，《科學》雜志在線發文，宣布中國科學家領銜的團隊首次在實驗上發現量子反常霍爾效應。這一發現或將對信息技術進步產生重大影響。

這一發現由清華大學教授、中國科學院院士薛其坤領銜，清華大學、中國科學院物理所和斯坦福大學的研究人員聯合組成的團隊歷時4年完成。在美國物理學家霍爾1880年發現反常霍爾效應133年後，終於實現了反常霍爾效應的量子化，這一發現是相關領域的重大突破，也是世界基礎研究領域的一項重要科學發現。

由於人們有可能利用量子霍爾效應發展新一代低能耗晶體管和電子學器件，這將克服電腦的發熱和能量耗散問題，從而有可能推動信息技術的進步。然而，普通量子霍爾效應的產生需要用到非常強的磁場，因此應用起來將非常昂貴和困難。但量子反常霍爾效應的好處在於不需要任何外加磁場，這項研究成果將推動新一代低能耗晶體管和電子學器件的發展，可能加速推進信息技術革命進程。

美國科學家霍爾分別於1879年和1880年發現霍爾效應和反常霍爾效應。1980年，德國科學家馮·克利青發現整數量子霍爾效應，1982年，美國科學家崔琦和施特默發現分數量子霍爾效應，這兩項成果分別於1985年和1998年獲得諾貝爾物理學獎。

「量子反常霍爾效應」研究獲突破

中國科學網

由中國科學院物理研究所和清華大學物理系的科研人員組成的聯合攻關團隊，經過數年不懈探索和艱苦攻關，最近成功實現了「量子反常霍爾效應」。這是國際上該領域的一項重要科學突破，該物理效應從理論研究到實驗觀測的全過程，都是由我國科學家獨立完成。

量子霍爾效應是整個凝聚態物理領域最重要、最基本的量子效應之一。它是一種典型的宏觀量子效應，是微觀電子世界的量子行為在宏觀尺度上的一個完美體現。1980年，德國科學家馮·克利青（Klaus von Klitzing）發現了「整數量子霍爾效應」，於1985年獲得諾貝爾物理學獎。1982年，美籍華裔物理學家崔琦（Daniel CheeTsui）、美國物理學家施特默（Horst L. Stormer）等發現「分數量子霍爾效應」，不久由美國物理學家勞弗林（Rober B. Laughlin）給出理論解釋，三人共同獲得1998年諾貝爾物理學獎。在量子霍爾效應家族裡，至此仍未被發現的效應是「量子反常霍爾效應」——不需要外加磁場的量子霍爾效應。

「量子反常霍爾效應」是多年來該領域的一個非常困難的重大挑戰，它與已知的量子霍爾效應具有完全不同的物理本質，是一種全新的量子效應；同時它的實現也更加困難，需要精準的材料設計、制備與調控。1988年，美國物理學家霍爾丹（F. Duncan M. Haldane）提出可能存在不需要外磁場的量子霍爾效應，但是多年來一直未能找到能實現這一特殊量子效應的材料體系和具體物理途徑。2010年，中科院物理所方忠、戴希帶領的團隊與張首晟教授等合作，從理論與材料設計上取得了突破，他們提出Cr或Fe磁性離子摻雜的Bi2Te3、Bi2Se3、Sb2Te3族拓撲絕緣體中存在著特殊的V.Vleck鐵磁交換機制，能形成穩定的鐵磁絕緣體，是實現量子反常霍爾效應的最佳體系［Science，329，61（2010）］。他們的計算表明，這種磁性拓撲絕緣體多層膜在一定的厚度和磁交換強度下，即處在「量子反常霍爾效應」態。該理論與材料設計的突破引起了國際上的廣泛興趣，許多世界頂級實驗室都爭相投入到這場競爭中來，沿著這個思路尋找量子反常霍爾效應。

在磁性摻雜的拓撲絕緣體材料中實現「量子反常霍爾效應」，對材料生長和輸運測量都提出了極高的要求：材料必須具有鐵磁長程有序；鐵磁交換作用必須足夠強以引起能帶反轉，從而導致拓撲非平庸的帶結構；同時體內的載流子濃度必須盡可能地低。最近，中科院物理所何珂、呂力、馬旭村、王立莉、方忠、戴希等組成的團隊和清華大學物理系薛其坤、張首晟、王亞愚、陳曦、賈金鋒等組成的團隊合作攻關，在這場國際競爭中顯示了雄厚的實力。他們克服了薄膜生長、磁性摻雜、門電壓控制、低溫輸運測量等多道難關，一步一步實現了對拓撲絕緣體的電子結構、長程鐵磁序以及能帶拓撲結構的精密調控，利用分子束外延方法生長出了高質量的Cr摻雜（Bi，Sb）2Te3拓撲絕緣體磁性薄膜，並在極低溫輸運測量裝置上成功地觀測到了「量子反常霍爾效應」。該結果於2013年3月14日在Science上在線發表，清華大學和中科院物理所為共同第一作者單位。

該成果的獲得是我國科學家長期積累、協同創新、集體攻關的一個成功典範。前期，團隊成員已在拓撲絕緣體研究中取得過一系列的進展，研究成果曾入選2010年中國科學十大進展和中國高校十大科技進展，團隊成員還獲得了2011年「求是傑出科學家獎」、「求是傑出科技成就集體獎」和「中國科學院傑出科技成就獎」，以及2012年「全球華人物理學會亞洲成就獎」、「陳嘉庚科學獎」等榮譽。該工作得到了中國科學院、科技部、國家自然科學基金委員會和教育部等部門的資助。（中科院物理研究所作者：薛其坤等）

8. 量子計算機之路：革命尚未成功，我們仍有機會

編者按：

2016年11月18日，中科院軟體所研究員楊超與清華大學副教授薛巍、付昊桓等人聯合北師大組成的研究團隊憑借在「神威·太湖之光」上運行的「千萬核可擴展全球大氣非靜力雲分辨模擬」應用，一舉摘下國際高性能計算應用領域最高獎—戈登貝爾獎。同時，中科院計算機網路信息中心基於「神威·太湖之光」的「鈦合金微結構演化相場模擬」也成功入圍，獲得提名。

高性能計算能力是國家重要科技實力的體現，中科院、科技部率先部署和支持了高性能計算相關規劃與建設。到2016年，中國科學院高性能計算環境已為我國科研服務20年，支撐了多個國家重大規劃、千餘項國家各類科研項目。

雖然中國高性能計算已經取得了里程碑性的成績，不過科研工作者的腳步從未停止。他們已經在思考，未來的發展方向在哪裡，並將目光瞄向了「天然的超級計算機」—量子計算機。

本文根據郭光燦院士在「紀念HPC@CAS20周年學術研討會」上的報告整理、編輯而成，並經本人審閱。

一、「杞人憂天」的物理學家們與量子計算機的誕生

量子計算機的誕生，和著名的摩爾定律有關，還和「杞人憂天」的物理學家們有關。

眾所周知，摩爾定律的技術基礎是不斷提高電子晶元的集成度（單位晶元的晶體管數）。集成度不斷提高，速度就不斷加快，我們的手機、電腦就能不斷更新換代。

整體來看，量子計算現在正處於「從晶體管向集成電路過渡階段」。

五、尚未研製成功的量子計算機，我們仍有機會！

很多人都問，實際可用的量子計算機究竟什麼時候能做出來？

中國和歐洲估計需要15年，美國認為會更快，美國目前的發展確實也更快。

量子計算是量子信息領域的主流研究方向，從90年代開始，美國就在這方面花大力氣研究，在硬體、軟體、材料各個方面投入巨大，並且它有完整的對量子計算研究的整體策劃，不僅各個指標超越世界其他國家，各個大公司的積極性也調動了起來。

美國的量子計算機研製之路分3個階段：第一階段政府主導，主要做基礎研究；第二階段，企業開始投入；第三階段，加快產出速度。

反觀中國的量子計算機發展，明顯落後，軟體、材料幾乎沒有人做，軟硬體是相輔相成的，材料研究也需提早做准備。「十三五」重大研究計劃，量子計算機應當「三駕馬車」一起發展，硬體、軟體、材料三個都要布局。

盡管落後，畢竟量子計算機尚未研製成功，我們仍有機會，只是時間已越來越緊迫！只要能發揮我國制度的優越性，集中資源有步驟地合理布局、支持，仍然大有可為！

出品：科普中國

製作：中國科學技術大學 郭光燦 中國科普博覽

監制：中國科學院計算機網路信息中心

「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。

本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。

9. 清華碩士敲詐比特幣構成犯罪嗎

以不雅視頻敲詐價值740萬元比特幣，以為敲詐虛擬貨幣可避免法律制裁，殊不知虛擬貨幣也是財產，也可能構成犯罪。近日，福建省福州市晉安區人民檢察院以敲詐勒索罪對犯罪嫌疑人庄某提起公訴。

經辦該案的檢察官介紹，盡管國家禁止比特幣作為貨幣在市場上流通使用，但比特幣在國際網路上仍然可以進行場外交易，作為一種特定的虛擬產品，也代表著個人現實生活中實際享有的財產，具有實際價值，索要比特幣，這種「新操作」仍然構成敲詐勒索罪。目前，福州市晉安區任免檢察院以敲詐勒索罪未遂對犯罪嫌疑人庄某提起公訴。

內容來源：網易新聞

10. 清華大學計算機系教師名單

清華大學計算機科學與技術系在職教師名錄是可以在官方網站查得到的，名單如下截圖表：