《量子通信》PPT课件

《《量子通信》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、从波粒二象性到量子通讯姓名：谢华学号：1007034138中北大学物理系2013.5.31.量子的起源与发展2.量子态纠缠发展过程3.从关联到量子态纠缠4.量子通信5.量子信息技术概述6.量子信息技术的世界前沿内容提纲：第一章量子的起源与发展一：从经典物理遇到的困难到量子假设二：波尔量子论三：德布罗意物质波假设四：薛定谔方程五：由薛定谔方程的线性性到量子叠加原理六：电子自旋从经典物理的困难到量子提出经典的电动力学和热力学等无法解释黑体辐射,光电效应，氢原子光谱等现象。普朗克提出量子假设波尔的量子理论波函数的概率统计意义薛定谔方程求解波函数德布罗意物质波假设经典物理学的困难力→牛顿力学规律；

2、电磁→麦克斯韦方程；光→光的波动理论；热→统计物理；黑体辐射和光电效，●黑体辐射和光电效应等现象使人们发现了光的波粒二象性，才开辟了量子力学这门学科。光的波粒二象性●光的波粒二象性：波动性和粒子性●波动性：双缝衍射实验●粒子性：黑体辐射和光电效应●黑体辐射公式：式中是黑体内频率在到之间的辐射能量密度，c是光k是波尔兹曼常数，T是黑体的绝对温度。●能量子假说：物质中的振子不能随便处于任意能量状态，它们只能处于某这些能量的特点是具有“不连续”性，在放出或吸收这些能量时，电子将从这些状态之一“飞跃”到另一状态，这就是普朗克提出的能量子假说。●光量子假说：爱因斯坦提出,电磁辐射不仅在被发射和吸收时

3、以能量为hv的微粒形式出现，而且以这种形式以速度c在空间运动。这种粒子叫作光量子或光子●光电效应：如何解释光电效应？当光射到金属表面上时，能量为hv的光子被电子所吸收。电子把这能量的一部分用来克服金属表面对它的引力，另一部分就是电子离开金属表面后的动能。这个能量关系可以写为：●光子波粒关系：原子结构的波尔理论●波尔的量子化条件：在量子理论中，角动量必须是h的整数倍。●玻尔的量子化理论：(1)电子只能沿着其中一组特殊的轨道运动。(2)电子沿这一特殊轨道运动，既不吸收能量，也不辐射能量即处于稳定状态，称为定态。(3)只有当电子由一定态跃迁到另一定态时，才能辐射或吸收能量即●索末菲的量子化条件：

4、q是电子的广义坐标，p是对应的广义动量，回路积分是沿运动轨道积一圈，n是正整数，称为量子数。微粒的波粒二象性●德布罗意在光有波粒二象性的启示下，提出微观粒子也具有波粒二象性的假说。●物质波假说：徳布罗意提出，不仅光子，所有的粒子在运动中都既表现有微粒的行为，也表现有波动的行为。此即为波动—微粒两相性。其两相性由和联系起来，此式称为德布罗意关系，与粒子运动相联系的波称为物质波或徳布罗意波。●自由粒子的平面波公式：●徳布罗意波长：●徳布罗意假说的正确性，在1927年为戴维孙和革末所作的电子衍射实验所证实。薛定谔方程薛定谔方程是一个用于描述量子力学中波函数的运动方程当势函数U(r,t)与时间t无

5、关时，薛定谔方程的解就可以写成式中Ψ(r)满足定态薛定谔方程由薛定谔方程的线性性到态叠加原理因为薛定谔方程是线性方程，所以如果Φ1和Φ2都是方程的解，那么，Φ1和Φ2的线性叠加Φ=с1Φ1+с2Φ2也是薛定谔方程的解，式中с1、с2是复数。这个结果的物理意义是：如果Φ1和Φ2描述了粒子的可能状态，则它们的线性叠加Φ也描述了系统的可能状态。2.反常塞曼效应1.钠黄线的精细结构3p3s5893Å3p3/23p1/23s1/2D1D25896Å5890Å钠原子光谱中的一条亮黄线=5893Å，用高分辨率的光谱仪观测，可以看到该谱线其实是由靠的很近的两条谱线组成。在弱磁场中，一条原子光谱线分裂成偶

6、数条谱线的现象。1912年反常塞曼效应，特别是氢原子的偶数重磁场谱线分裂，无法用轨道磁矩与外磁场相互作用来解释，因为这只能分裂谱线为（2n+1）重，即奇数重。一、提出电子自旋的实验根据：1.实验描述（2）银原子磁矩只有两种取向,即空间量子化的。施特恩-盖拉赫实验是发现电子具有自旋的最早实验之一。二、电子自旋的实验证实:施特恩-盖拉赫实验（1922年）基态银原子束通过非均匀磁场后，分离成朝相反方向的两束。2.说明（1）银原子具有磁矩，在非均匀磁场作用下受力的作用而发生偏转。只能取两个值，且是的倍。若将空间的任意方向取为方向，则，（1）每个电子都具有自旋角动量，在空间任何方向上的投影为了解释施

7、特恩-盖拉赫实验，Uhlenbeck（乌仑贝克）和Goudsmit（哥德施密特）于1925年提出了电子自旋假设。三、电子自旋假设（1925）第二章量子纠缠的发展过程一：量子力学随机性的争论二：爱因斯坦与波尔的争论提出EPR佯谬三：贝尔不等式的提出四：1982年法国阿斯派克特证明贝尔不等式五：量子纠缠被证明量子力学创立过程的争论我们现在都知道量子力学描述的是微观粒子的一种概率，由于量子力学描述的物理实在具有无法消除的随机性