El proceso de encontrar todas las ideas y conceptos de la mecánica cuántica y los experimentos.

En el campo microscópico, algunas cantidades físicas cambian a pasos agigantados dentro de la unidad más pequeña, en lugar de cambiar continuamente. Esta unidad más pequeña se llama cuanto.

Cuántico: Explicación de las partículas vibrantes - teoría cuántica

La palabra cuántico proviene del vocablo latino quantus, que significa "cuánto" y representa "una cantidad considerable de algo". El concepto de cuántica se utiliza a menudo en física. La cuántica es una entidad básica indivisible. Por ejemplo, un "cuanto de luz" es una unidad de luz. La mecánica cuántica, la óptica cuántica, etc. se han convertido en diferentes campos de investigación profesional.

El concepto básico es que todas las propiedades tangibles pueden ser "cuánticas". "Cuantización" significa que el valor de su cantidad física será un valor específico en lugar de un valor arbitrario. Por ejemplo,

En un átomo estacionario, la energía de un electrón se puede cuantificar. Esto determina la estabilidad de los átomos y los problemas generales.

En la primera mitad del siglo XX surgieron nuevos conceptos. Muchos físicos consideran la mecánica cuántica como una teoría fundamental para comprender y describir la naturaleza.

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En segundo lugar, la historia

La física cuántica es una rama de la física cuántica, establecida teóricamente en 1900. ¿Por Max? Planck emitió lo que se conoce como radiación de cuerpo negro. Su trabajo incorporó la cuantización esencialmente de la misma manera y todavía se utiliza hoy en día. Pero impactó seriamente a la física clásica y requirió 30 años de investigación, es decir, antes de que se estableciera la teoría cuántica. Hasta ahora, algunas ideas no se han entendido completamente. Hay mucho que aprender aquí. Incluyendo cómo surge la esencia de la ciencia.

Planck no fue el único preocupado por este nuevo concepto. En aquella época, el estudio de los cuerpos negros se convirtió en el centro de atención de la comunidad física alemana. En vísperas de las reuniones del 5438+00 de junio, 5438+01 de junio y del 12 de febrero, informó sus nuevas ideas a sus colegas científicos. De esta manera, experimentadores cautelosos (entre ellos F. Paschen, O.R. Loomer, E. Prinsheim, H.L. Rubens y F. Kullebaum) y un teórico marcaron el comienzo de la mayor revolución científica.

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3. Ecuación cuántica de la radiación del cuerpo negro

Cuando un objeto se calienta, emite radiación infrarroja en forma de ondas electromagnéticas. Ésta es la importancia más obvia de comprender la claridad. A medida que un objeto se calienta, la porción de longitud de onda roja comienza a hacerse visible. Pero la mayor parte de la radiación térmica sigue siendo infrarroja, a menos que el objeto se caliente tanto como la superficie del sol. En aquel momento esto no era posible en el laboratorio y sólo podía medir una parte del espectro del cuerpo negro.

La ecuación cuántica de la radiación del cuerpo negro es la primera parte de la mecánica cuántica. Publicado el 7 de octubre de 1900.

La energía e, la frecuencia de radiación f y la temperatura t se pueden escribir como:

E=hf/(e^(hf/κT)-1)

h es la constante de Planck, k es la constante de Boltzmann. Ambos son fundamentales para la física. El cuanto de energía fundamental es hf. Pero esta unidad no existe en circunstancias normales y no requiere cuantificación.

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Cuarto, el nacimiento de la mecánica cuántica

Los valores de h y k se calcularon a partir de Planck en el experimento. Por lo tanto, en la reunión de la Sociedad Alemana de Física del 19004 de febrero, publicó por primera vez valores numéricos para la cuantificación de energía, el número de Avogadro-Loschmidt, la unidad mol y la carga. Este valor es más preciso que antes. Esto representa el nacimiento de la mecánica cuántica.

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Verbo (abreviatura de verbo) Interpretación de la mecánica cuántica: teoría cuántica cuatridimensional en la película de Hawking

La “teoría de cuerdas” es similar a la décima dimensión o la undécima dimensión = cuerda vibrante, objetos pequeños que vibran como cuerdas.

Interpretación moderna de la teoría cuántica del mundo cuatridimensional en la película de Hawking (Deng Yu et al., 1980);

Cuántica vibracional (cuántica de onda = onda fantasma cuántica) = vibración de partículas traslacionales; partículas vibrantes; objetos diminutos como cuantos (partículas) oscilan.

Fluctuación cuántica = fluctuación cuántica = traslación + vibración de partícula

=traslación + vibración

=suma vectorial

Par Deng Explicación de Ondas fantasma cuánticas: la suma vectorial de traslación y vibración de partículas microscópicas (cuánticas)

Onda de partículas, onda cuántica = vibración de partículas (vibración de partículas traslacionales)

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Sexto, la relación matemática unificada entre "onda" y "partícula"

Explicación cuántica de las partículas vibrantes

La naturaleza partícula de la materia se expresa en términos de energía e y momento p representan las características de la onda representadas por la frecuencia de la onda electromagnética ν y su longitud de onda λ. El factor de escala de estos dos conjuntos de cantidades físicas es la constante h de Planck (h = 6,626 * 10-34j?s).

E = HV, E = MC 2 son simultáneos, obtenemos: M = HV/C ^ 2 (esta es la masa relativista del fotón, por lo que el fotón no tiene masa en reposo porque no puede estar estacionario ) y p=mc.

Entonces p=hv/c (p es el momento)

La forma general de la ecuación de onda diferencial parcial de una onda plana unidimensional de una onda de partícula es

? ξ/?x=(1/u)(?ξ/?t) 5

¿Cuál es la ecuación de onda clásica para ondas de partículas planas que se propagan en un espacio tridimensional

? ξ/?x+? ξ/?y+? ξ/?z=(1/u)(?ξ/?t) 6

La ecuación de onda es en realidad la unificación de la física clásica de partículas y la física de ondas, y la unificación de la cinemática y la teoría de ondas. La teoría de ondas es parte de la cinemática y una extensión de la cinemática, que es la suma vectorial de traslación y vibración. Diferentes objetos, uno es un medio continuo y el otro es una partícula localizada, pueden tener fluctuaciones. (Traducido por Deng Yu et al., 1980)

La u en la ecuación de onda clásica 1, 1' o 4-6 implica la relación cuántica discontinua E=hυ y la relación de De Broglie λ = h/ p, dado que u=υλ, se puede multiplicar por el factor (h/h) que contiene la constante h de Planck en el lado derecho de u=υλ.

u=(υh)(λ/h)

=Electricidad/Electricidad

La relación de igualdad U = E/P hace que la relación entre la física clásica y Física cuántica, se unifica la conexión entre continuidad y discontinuidad (localización).

2. La unidad de las ondas de partículas y las ondas de materia de De Broglie.

La relación de De Broglie λ = h/p y la relación cuántica E = hv (así como la ecuación de Schrödinger) en realidad representan la relación unificada entre ondas y partículas, en lugar de la dicotomía entre partículas y ondas. Las ondas de materia de De Broglie son las fluctuaciones de partículas de materia real, fotones, electrones, etc.

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Siete. Libros de referencia

■M Planck, Un estudio de la teoría física, transl. Contiene las conferencias Nobel de R. Jones y D.H. Williams, Methuen & Co. Ltd., Londres 1925 (ediciones de Dover 1960 y 1993).

■J. Mehra y H. Rechenberg, Desarrollo histórico de la teoría cuántica, Volumen 1, Parte 1, Springer-Verlag New York, Inc., Nueva York 1982.

■Lucrecio, "Sobre la naturaleza del universo", trad. Del latín por R.E. Latham, Penguin Books Ltd., Harmondsworth 1951. Por supuesto, hay muchas traducciones, con distintos títulos. Algunos enfatizan cómo funcionan las cosas, otros enfatizan lo que hay en la naturaleza.

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Ocho, ¿lo has visto?

Mecánica cuántica

Óptica cuántica

Información Cuántica

Estado Cuántico

Números Cuánticos

Teoría Cuántica de Campos

Computadora Cuántica

Criptografía Cuántica

Cálculo Cuántico

Haz Magnético Cuántico

Conversión Digital

Partículas Subatómicas

Partículas Elementales

Teoría de la gravedad cuántica

Lecturas adicionales:

1.M Planck, Introducción a la teoría física, transl. Contiene las conferencias Nobel de R. Jones y D.H. Williams, Methuen & Co. Ltd., Londres 1925 (ediciones de Dover 1960 y 1993).

2.J. Mehra y H. Rechenberg, Desarrollo histórico de la teoría cuántica, Vol.1, Parte 1, Springer-Verlag New York, Inc., Nueva York 1982.

3. Lucrecio, "Sobre la naturaleza del universo", trad. Del latín por R.E. Latham, Penguin Books Ltd., Harmondsworth 1951. Por supuesto, hay muchas traducciones, con distintos títulos. Algunos enfatizan cómo funcionan las cosas, otros enfatizan lo que hay en la naturaleza.

4. Física

Teletransportación del estado cuántico

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Teletransportación del estado cuántico

China ha logrado la teletransportación de estado cuántico más lejana del mundo.

Teletransporte y teoría de los tres espines del entrelazamiento cuántico de múltiples partículas

Demuestran que es factible viajar a través de la atmósfera

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Teletransportación de estado cuántico

La teletransportación de estado cuántico es un modo de comunicación completamente nuevo. Transmite información cuántica transportada por el estado cuántico en lugar de información clásica. Es el núcleo de la futura red de comunicación cuántica. elemento. Utilizando la tecnología de entrelazamiento cuántico, el estado cuántico que debe transmitirse es como "viajar a través del tiempo y el espacio" descrito en las novelas de ciencia ficción: desaparece misteriosamente en un lugar sin ningún portador y aparece misteriosamente en otro lugar en un instante.

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China ha logrado la teletransportación de estado cuántico más lejana del mundo.

China ha logrado la teletransportación de estados cuánticos más lejana del mundo (04 de junio de 2010 08:53 Fuente: Guangming Daily)

La teletransportación de estados cuánticos a través de la atmósfera ha demostrado ser un avance cuántico global Las redes de comunicación sientan las bases.

Un equipo conjunto compuesto por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad de Tsinghua logró con éxito la teletransportación cuántica a mayor distancia del mundo. La distancia de transmisión de 16 kilómetros es más de 20 veces mayor que el récord mundial original. Los resultados experimentales confirmaron por primera vez la viabilidad de la teletransportación de estados cuánticos a larga distancia en el espacio libre, sentando una base importante para la eventual realización de una red global de comunicación cuántica.

Según el profesor Peng Chengzhi, miembro de investigación del equipo conjunto, la teletransportación cuántica es un modo de comunicación completamente nuevo que transmite información cuántica transportada por estados cuánticos en lugar de información clásica. elementos centrales de la red. Utilizando la tecnología de entrelazamiento cuántico, el estado cuántico que debe transmitirse es como "viajar a través del tiempo y el espacio" descrito en las novelas de ciencia ficción: desaparece misteriosamente en un lugar sin ningún portador y aparece misteriosamente en otro lugar en un instante. Este extraño fenómeno ha despertado un amplio interés académico. Durante 1997, el grupo austriaco Chellinger completó la primera verificación experimental en interiores del principio de teletransportación cuántica. En 2004, este grupo aumentó con éxito la distancia de teletransportación cuántica a 600 metros utilizando canales de fibra óptica en el fondo del río Danubio. Sin embargo, debido a las pérdidas en el canal de fibra óptica y a las interferencias ambientales, es difícil aumentar significativamente la distancia de teletransportación cuántica.

En 2004, investigadores como Pan Jianwei y Peng Chengzhi de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China comenzaron a explorar comunicaciones cuánticas a mayor distancia en el espacio libre. En el espacio libre, el efecto de interferencia del entorno sobre el estado cuántico de la luz es muy pequeño, y una vez que el fotón penetra la atmósfera y entra al espacio exterior, su pérdida es cercana a cero, lo que hace que el canal del espacio libre sea más ventajoso que el óptico. Canal de fibra en transmisión de larga distancia. En 2005, el equipo estableció un récord mundial de distribución bidireccional de entrelazamiento cuántico en 13 kilómetros de espacio libre en Hefei, verificando la viabilidad de distribuir fotones entrelazados entre el espacio exterior y la Tierra. Desde 2007, un equipo conjunto de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad Tsinghua ha establecido un canal cuántico en el espacio libre de 16 kilómetros de longitud entre Badaling, Beijing y Huailai, Hebei, y ha logrado una serie de avances tecnológicos clave. Finalmente, en 2009, se logró con éxito la teletransportación cuántica a mayor distancia del mundo, lo que confirma la viabilidad de la teletransportación cuántica a través de la atmósfera.

La serie de trabajos del equipo conjunto en el campo de las comunicaciones cuánticas en el espacio libre ha contado con el apoyo de importantes proyectos de investigación científica del Ministerio de Ciencia y Tecnología, importantes proyectos del Proyecto de Innovación del Conocimiento de la Academia China de Sciences y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, y ha recibido amplia atención por parte de la comunidad académica internacional. El 1 de junio, la revista británica "Nature" publicó un subnúmero "¿Nature?" Photonics publicó el resultado de esta investigación como artículo de portada. El "New Scientist" británico, el "Physics Today" estadounidense y el sitio web de noticias de la Sociedad Estadounidense de Física informaron los resultados de la investigación de manera oportuna.

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Teletransportación y teoría de tres espines de estados de entrelazamiento cuántico de múltiples partículas

Wang Dekui (Mianyang Daily, Mianyang, Sichuan, 621000 )

Los tres códigos de espín del anillo cuántico y la simulación de onda solitaria de la estructura de doble hélice del ADN han sentado una nueva base teórica para la ciencia de la información cuántica y su computadora cuántica. La exploración de la teletransportación entre estados cuánticos atómicos y estados entrelazados de múltiples partículas ampliará aún más los fundamentos de la teoría de los tres espines.

Palabras clave: ordenador cuántico, ciencia de la información cuántica, entrelazamiento cuántico, teletransporte, teoría del triple espín.

1. Teletransportación de múltiples partículas del profesor Pan Jianwei

La ciencia de la información cuántica le dice a la gente que el estado cuántico se refiere al estado de partículas como átomos, neutrones y protones, y puede representar el energía de partículas, rotación, movimiento, campo magnético y otras propiedades físicas. En 1993, el físico estadounidense Bennett y otros propusieron el plan de "teletransportación cuántica", que consiste en enviar información sobre las propiedades físicas de la partícula original a otra partícula en la distancia. Después de recibir esta información, la partícula se convertirá en la partícula original. réplica de la partícula. En este proceso, lo que se transfiere es el estado cuántico de la partícula original, no la partícula original en sí. Después de la transmisión, la partícula original tiene un nuevo estado cuántico en lugar del estado cuántico original. Debido a que la fabricación de computadoras cuánticas requiere la teletransportación de estados cuánticos, realizar la teletransportación de estados cuánticos entre átomos es una de las bases para el desarrollo de las computadoras cuánticas. En junio de 2004, físicos de Estados Unidos y Austria lograron la teletransportación de estados cuánticos entre átomos sin ninguna conexión física. Al mismo tiempo, científicos chinos como el profesor Pan Jianwei utilizaron terminales abiertos para lograr la teletransportación de estados entrelazados de cinco partículas y estados cuánticos. Sus métodos experimentales tienen importantes aplicaciones en la computación cuántica y las comunicaciones cuánticas en red.

Científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología utilizaron tecnología láser para manipular los estados cuánticos de tres átomos de berilio cargados positivamente. Primero, utilizaron tecnología de entrelazamiento cuántico para hacer idénticos los estados cuánticos de los dos átomos. Luego midieron con precisión los estados cuánticos de los dos átomos y utilizaron láseres para copiar sus estados cuánticos a otro átomo a 8 micrones de distancia. Todo el proceso está controlado por una computadora y toma sólo 4 milisegundos, con una tasa de éxito de transmisión del 78%. Otro equipo de investigación, científicos de la Universidad de Innsbruck en Austria, también utilizó átomos de calcio para lograr la teletransportación del estado cuántico, con una tasa de éxito del 75%. Su principio básico es transferir el estado cuántico de un átomo a otro átomo con la ayuda de un tercer átomo. Sin embargo, los dos experimentos diferían en sus métodos específicos. El equipo austriaco colocó dos átomos relativamente separados para cambiar el estado de un solo átomo con luz láser. Un equipo estadounidense enfría átomos para mantener la confiabilidad operativa.

Para llevar a cabo una comunicación criptográfica cuántica a larga distancia o una teletransportación de estado cuántico, es necesario tener el mayor "estado de entrelazamiento cuántico" en dos lugares distantes de antemano. El llamado "entrelazamiento cuántico" se refiere al fenómeno de que no importa qué tan separadas estén dos partículas, los cambios en una afectarán a la otra, es decir, no importa qué tan separadas estén dos partículas, están fundamentalmente relacionadas entre sí. . Se trata de un "poder mágico" que podría convertirse en la base de los ordenadores cuánticos con superpotencia informática y sistemas de seguridad cuánticos "infalibles". Sin embargo, debido al inevitable ruido ambiental en los canales de comunicación cuántica, la calidad del "estado entrelazado cuántico" disminuirá gradualmente a medida que aumenta la distancia de transmisión, es decir, el entrelazamiento entre dos partículas disminuirá a medida que aumenta la distancia de transmisión. continúa empeorando, el número de enredos será cada vez menor. Ésta es la razón fundamental por la que los métodos de comunicación cuántica actualmente sólo pueden utilizarse en aplicaciones de corta distancia.

La unidad de información básica para que las computadoras cuánticas procesen información cuántica son los qubits, pero la tecnología existente no puede hacer que los qubits se muevan rápidamente. La tecnología de teletransportación de estados cuánticos interatómicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología puede aumentar la velocidad de movimiento de los qubits y acelerar las operaciones lógicas. Los científicos ya han logrado teletransportar fotones en estado cuántico. Los fotones se utilizan principalmente para las comunicaciones cuánticas, y los átomos tienen un mayor potencial en la computación cuántica. Sin embargo, la preparación y manipulación de estados entrelazados de múltiples partículas es un foco de investigación duradero en los campos de la física cuántica y la información cuántica, y ha florecido a nivel internacional en los últimos años. Anteriormente, el entrelazamiento cuántico entre tres y cuatro partículas se había realizado experimentalmente y se había utilizado para demostrar la no localidad de la mecánica cuántica, que es lo que Einstein llamó una interacción similar a un "fantasma entre lugares distantes". Sin embargo, en el mundo real, cómo aplicar el entrelazamiento cuántico a la computación y las comunicaciones cuánticas todavía enfrenta enormes desafíos.

Para garantizar la confiabilidad de la computación cuántica, debemos dominar la tecnología más crítica de corrección de errores cuánticos. Sin embargo, para lograr una corrección universal del error cuántico, ya no es suficiente entrelazar tres partículas y cuatro partículas al mismo tiempo y controlarlas de forma coherente. Esto es técnicamente extremadamente difícil, por lo que la preparación y manipulación de estados entrelazados de cinco partículas ha sido un problema reconocido internacionalmente desde hace mucho tiempo. El profesor Pan Jianwei y otros científicos también utilizaron una fuente de entrelazamiento de cinco fotones para demostrar una nueva teletransportación de estado cuántico "abierto", es decir, bajo la condición de una selección incierta de una partícula como terminal de salida del estado cuántico, el estado cuántico de una partícula. puede ser teletransportado a otras partículas enredadas. Aunque las partículas se encuentran en lugares muy diferentes, con las manipulaciones adecuadas aún es posible leer el estado cuántico de entrada en cualquier partícula elegida. Esta novedosa teletransportación cuántica es una tecnología clave que debe dominarse en la corrección de errores cuánticos y el procesamiento distribuido de información cuántica. El resultado de esta investigación se denomina comunicación cuántica a larga distancia y abre una nueva dirección de investigación.

En segundo lugar, la no localidad de la mecánica cuántica entrelazada con Einstein

Pan Jianwei nació en Dongyang, Zhejiang, en marzo de 1970, y fue admitido en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. en junio de 1987. En 2003, Pan Jianwei recibió el Premio ErichSchmid de la Academia de Ciencias de Austria por sus importantes contribuciones en la realización de experimentos de purificación de estados de entrelazamiento y teletransportación cuántica. Este premio es el máximo galardón que concede la Academia de Ciencias de Austria a jóvenes físicos menores de 40 años y se concede cada dos años. En los últimos siete años, Pan Jianwei ha creado cinco primicias: la primera realización exitosa de teletransportación e intercambio de estados entrelazados de estados cuánticos, la primera realización exitosa de estados entrelazados de tres y cuatro fotones, y el primer uso exitoso de multi- estados entrelazados de partículas para lograr GHZ Verificación experimental del teorema. Por primera vez se logró con éxito la teletransportación de un estado cuántico libre. Por primera vez se logró la purificación de estados entrelazados y experimentos exitosos con repetidores cuánticos; por primera vez se obtuvo la preparación y manipulación de estados entrelazados de cinco partículas. El fenómeno del "entrelazamiento" de partículas fue lo que Einstein llamó "interacciones espeluznantes entre lugares distantes". Este misterio sin resolver del profesor Pan Jianwei y Einstein también debe mencionarse en la investigación científica de nuestro país sobre el "entrelazamiento" de partículas.

El profesor Shen, supervisor de doctorado en la Universidad de Nanjing, dijo que el triple giro es un movimiento intrínseco que determina las propiedades físicas. La teoría del triple espín no sólo explica la teoría de las supercuerdas defendida por los estudiosos occidentales, sino que también va más allá de la visión de los teóricos de cuerdas occidentales hasta cierto punto, mostrando su pensamiento innovador único: combina cuerdas cerradas (bucles de cuerdas y cuantos de anillo). cuerpo cíclico ("Estudio preliminar sobre la teoría del triple espín", página 4). Para un círculo de cuerda unidimensional, además de los diversos movimientos externos mencionados en la teoría de supercuerdas, también debería haber tres tipos de rotaciones corporales: rotación alrededor del eje interior de la superficie circular, rotación de superficie: rotación alrededor del eje central de la círculo perpendicular a la superficie circular y rotación de línea: gire alrededor de la línea central del círculo (páginas 5-6, 32, 105 ~ 107, 356). El "movimiento externo" de la cuerda determina las "características de movimiento" de las partículas observadas en física, mientras que el "movimiento interno" de la cuerda (movimiento de tres espines) determina las "propiedades físicas" de las partículas. En otras palabras, se propone el concepto de "código de estado cíclico": la teoría de los tres espines establece que el espín del cuerpo de tres espines tiene dos estados (positivo y negativo), y el espín de la superficie tiene dos estados (positivo y negativo). adelante y atrás) el estado de triple giro tiene 62 combinaciones diferentes según acción simple (se realiza solo un giro), acción doble (se realizan dos giros al mismo tiempo) y tres acciones (se realizan tres giros al mismo tiempo); ) (estudio preliminar sobre la teoría del triple espín, 11, págs. 323, 392). Los diferentes tipos de partículas elementales (62 en total, incluida la partícula de Heggs) y sus respectivas propiedades están determinadas por diferentes combinaciones de los tres estados de espín; también corresponden a la topología inherente de ciertas variedades. Propiedades (Estudio preliminar de la teoría de las tres rotaciones, págs. 35-47). La teoría de los tres espines se refiere a la "combinación de estados de tres espines" que representa varias partículas elementales como el "código de estado del anillo" (el estado del anillo se refiere al estado de tres espines de una cuerda). El cifrado cíclico representa partículas elementales mediante combinaciones de tres estados de cadenas. En comparación con la química en la historia de la comprensión humana de la materia, la física atómica utiliza una combinación de protones, neutrones y electrones para representar cientos de átomos, y la teoría de los quarks utiliza una combinación de quarks para representar cientos de hadrones. Este es otro hito completamente nuevo. Descifrar el "código del círculo" no sólo significa encontrar los círculos que forman varias partículas; también debería significar establecer la relación entre el estado de tres espines y las propiedades de varias partículas básicas reconocidas por la física existente.

De hecho, con el orden implícito del modelo de los tres espines, el efecto EPR cuántico descubierto por Einstein, Podolsky y Rosen se puede entender a la inversa.

Como todos sabemos, Pan Jianwei realizó una demostración a larga distancia de comunicación criptográfica cuántica: cinco dados rodaron en la computadora, mostrando vívidamente la escena de cinco partículas "entrelazándose" entre sí; Como dijo Einstein, "Dios no juega a los dados", estos cinco tipos de partículas no son en realidad cinco dados, ni se basan en tirar dados para probar suerte, sino que provienen del principio de superposición de estados cuánticos y sus aplicaciones. Su trabajo de investigación está entrelazado con el efecto EPR cuántico descubierto por Einstein, Podolsky y Rosen, es decir, está entrelazado con la no localidad de la mecánica cuántica que Einstein ha desconcertado durante toda su vida. El modelo de tres espines puede proporcionar ayuda teórica para resolver la no localidad de la mecánica cuántica, es decir, la relación entre la no localidad de la mecánica cuántica y los tres espines. Esto es similar a cómo una brújula puede señalar lo mismo. punto en la tierra excepto los dos polos La dirección es sur, debido al efecto del campo magnético de la tierra en la brújula, también significa que si el transbordador espacial o satélite sale de la tierra o es interferido por sustancias magnéticas, es no es aplicable el uso de la brújula para orientarse; sin embargo, los científicos han descubierto un girocompás que no se basa en este principio de orientación del giroscopio, que no se basa en líneas de campo magnético, sino que se utiliza para orientarse; El efecto EPR de la función de acoplamiento de modulación de espín es omnipresente en la naturaleza. Sin embargo, es difícil hacer esto en objetos macroscópicos. Una línea de estado de anillo cuántico que no es una partícula hace girar un objeto porque el triple giro es su propiedad natural. Por lo tanto, es una súper girocompás natural. En un experimento EPR, los fotones acoplados se separan para producir un efecto general. Esto se debe precisamente a que los fotones acoplados son iguales a los giroscopios modulados. Cuando están modulados y emparejados, la medida de orientación al abandonar el suelo es la misma que la de una brújula giroscópica. Entonces, en la medición de EPR, los efectos cuánticos de ambos son los mismos. Por lo tanto, la teoría de los tres espines es una de las teorías básicas que introduce la teoría de teletransportación de estados entrelazados cuánticos de múltiples partículas.

Algunas personas alguna vez creyeron que el entrelazamiento cuántico es más rápido que la velocidad de la luz, pero esto no es una prueba estricta. 1. La teoría de los tres espines demuestra que cualquier cuanto en sí es un giroscopio de tres espines similar a un súper giroscopio. El cuanto está entrelazado, lo cual es similar al ajuste y calibración entre la medición y el estándar antes de usar el giroscopio. Por lo tanto, el usuario conoce claramente cualquier información de medición generada por el giroscopio, es decir, la "velocidad superligera". En segundo lugar, las mediciones superluminales no pueden descartar la clonación temporal. La aplicación de la clonación probabilística cuántica en la extracción de información cuántica y la identificación de estados cuánticos es una forma importante de teletransportación cuántica, similar al fax electrónico y al correo electrónico. La clonación genética de un antiguo "hombre de hielo" no significa que haya alcanzado los tiempos antiguos a una velocidad superligera. Es sobre la base de la informática cuántica que algunos académicos han demostrado que se puede construir una computadora cuántica universal con tres componentes básicos: partículas entrelazadas, desplazadores cuánticos y puertas que procesan qubits individuales a la vez. Por ejemplo, una forma de crear dos qubits a partir de un desplazador es transportar los dos qubits desde la entrada de la puerta a la salida de la puerta modificando cuidadosamente el par entrelazado, mientras que modificar el par entrelazado solo para permitir que la salida de la puerta reciba qubits procesados ​​correctamente. . De esta manera, la tarea de realizar lógica cuántica en dos qubits desconocidos se reduce a la tarea de preparar un par entrelazado especial predefinido y transmitirlo. Obviamente, la medición completa del estado de Bell necesaria para lograr una tasa de éxito del 100% para un objeto en movimiento es en sí misma un proceso de dos qubits. Debido a que el estado de cada partícula está estrechamente relacionado entre sí, una vez que se mide y determina el estado de una partícula, también se determinan los estados de otras partículas. Sin embargo, unos pocos qubits no son suficientes para realizar funciones computacionales ligeramente complejas. Para crear una computadora cuántica práctica, debemos dominar la tecnología para lograr el estado "entrelazado" de una gran cantidad de partículas.

Sin embargo, en experimentos previos de teletransportación de estados cuánticos, se determinó que la teletransportación de estados cuánticos tenía éxito, pero al mismo tiempo fue destruida, lo que resultó en su incapacidad de usarse más en comunicaciones cuánticas y computación cuántica. El profesor Pan Jianwei y sus colegas descubrieron en su investigación que al reducir adecuadamente el brillo del estado cuántico transmitido, el estado cuántico se puede transmitir con éxito sin destruir el estado transmitido. El resultado de esta investigación, junto con la purificación de estados entrelazados de alta precisión, puede resolver fundamentalmente las dificultades causadas por el "efecto decoherencia" en las comunicaciones cuánticas de larga distancia actuales y promoverá en gran medida la investigación experimental sobre la computación cuántica tolerante a fallas. Un experimento realizado ahora por Pan Jianwei muestra que no importa qué tan separadas estén dos partículas, incluso si hay "espacio libre" entre ellas, están fundamentalmente relacionadas entre sí, y un cambio en el estado de una partícula afectará el estado. de la segunda partícula. Además, dos fotones que están muy separados pueden entrelazarse incluso en ausencia de conexiones de fibra óptica y de interferencias de ruido.

Antes de realizar el experimento anterior, el entrelazamiento cuántico entre dos partículas se producía en una distancia relativamente corta o conectando las dos partículas a través de una fibra óptica. Sin embargo, tal vez en el futuro, la teoría de los tres espines que puede desbloquear la misteriosa clave de Einstein forme la base y contribuya a las computadoras supercuánticas y a los sistemas de criptografía "infalibles".

3. Los principios de los ordenadores cuánticos y las bases de la informática cuántica

El superordenador más rápido tarda decenas de miles de millones de años en descomponer un número arábigo de 400 dígitos, y lo mismo velocidad del pulso del reloj Una computadora cuántica tarda sólo alrededor de un minuto. Por lo tanto, una vez que la gente tenga computadoras cuánticas, ¡el sistema de criptografía actual no tendrá ninguna confidencialidad! Profesor Pan Jianwei La unidad de procesamiento de información clásica del entrelazamiento cuántico es un bit, es decir, un número binario 0 o 1, y una cadena de datos binarios aleatorios dada de acuerdo con ciertas reglas matemáticas constituye una clave. Problema de distribución de claves. Si la distribución de claves no es absolutamente confidencial, las comunicaciones criptográficas clásicas tampoco pueden serlo. Sin embargo, una investigación reciente de Pan Jianwei y otros científicos ha descubierto que la distribución de claves cuánticas basada en el principio de superposición lineal de la mecánica cuántica y el teorema de la no clonación puede resolver fundamentalmente el problema mundial de la distribución de claves. Si bien es cierto que el MIT y el Laboratorio Nacional de Los Álamos han desarrollado unidades de computación cuántica, los principios de las computadoras cuánticas occidentales son defectuosos porque no hay ninguna guía de la teoría de los tres espines. Por ejemplo, cuando Neil Gershenfeld y otros explicaron el diagrama esquemático de un giroscopio cuántico que una computadora cuántica puede estar en múltiples estados y puede actuar en todos sus diferentes estados simultáneamente, no pudieron distinguir entre qubits fijos. El error obvio es llamar "precesión" a la rotación del cuerpo del giroscopio alrededor del eje Y, lo cual es inexacto. La razón es que la rotación del cuerpo es en realidad más compleja que la rotación de la cara. Sin embargo, este punto ha sido ignorado por los expertos que estudian los principios de las computadoras cuánticas. Los fallos en el principio de este tipo de ordenador cuántico están relacionados con el uso de estados cuánticos como portadores de información.

Desde que se propuso utilizar fotones, electrones, átomos, iones, puntos cuánticos, espines nucleares y sistemas físicos equivalentes a Cooper en superconductores como qubits, la conexión entre el comportamiento cuántico y la física clásica se ha hecho más estrecha. pero también revela los defectos inherentes al concepto de la física clásica, por lo que es necesario introducir el concepto de tres espines. Es decir, Neil Gershenfeld y otros explicaron que una computadora cuántica puede estar en múltiples estados al mismo tiempo y puede actuar en todos sus diferentes estados al mismo tiempo. También son similares a los giroscopios o giroscopios, cuya precesión y revolución son difíciles de distinguir en términos de rotación. Está claro que la definición de espín se traduce en la definición de sección transversal para tratar estos tres espines.

(1) Rotación de superficie: utilice una serie de secciones paralelas para cortar el objeto girado. Si en cada sección se puede encontrar uno y sólo un punto fijo de rotación, se llama rotación de cara. Si el eje de rotación compuesto por estos puntos fijos es ortogonal a la sección transversal, estas secciones transversales se denominan frentes de onda de rotación de superficie. Este eje de rotación se denomina eje de rotación de superficie, también llamado eje Z de rotación de superficie.

(2) Giro del objeto: cuando un objeto gira en un plano, el giro del plano tiene un solo eje, pero el giro del plano tiene múltiples caras. El objeto también puede girar alrededor de un eje cuando se enfrenta a uno de los. rotar. A esto se le llama rotación del cuerpo. El frente de esta superficie se llama superficie del cuerpo y este eje se llama eje del cuerpo. Sin embargo, puede haber múltiples ejes de rotación del cuerpo que pasen por el punto fijo en el frente de esta superficie, por lo que si selecciona un eje de rotación del cuerpo en la superficie de rotación del cuerpo, no pasará por la superficie de rotación del cuerpo.