量子通信基础理论学习教案.ppt
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPT 页数:58 大小:7.4MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学二、量子(liàngzǐ)的概念量子(liàngzǐ)世界的奇妙性特性:每时刻的位置(wèizhi)、速度完全确定,有确定的运行轨迹,遵从牛顿力学。微观粒子2.1量子力学基本(jīběn)假设一、公设1——量子状态(zhuàngtài)假设概率密度波函数的平方是某个态出现的概率,但是为什么薛定谔引入它,他自己也无法解释,只是用这个方程从理论推导的结果与实验都是相符合的(有点儿与普朗克常数的引入相似),因而这个方程是正确的。而恰恰量子力学用概率的方式描述(miáoshù)微观世界是很多人甚至包括爱因斯坦等大物理学家都质疑的“上帝不能掷筛子”。所以反映微观世界的规律是概率性的,这与经典世界完全不同。所以费曼就说对于量子力学的概率性是不能问为什么的。基于上述波函数的描述(miáoshù),如果总之,量子世界的粒子不再遵从经典力学,而是量子力学量子力学处理的是不可观测量是概率。反映自然界的基本规律是概率性。经典世界的基本规律是确定性。态叠加原理量子(liàngzǐ)系统的状态表示为“薛定谔猫”——宏观(hóngguān)量子叠加态薛定谔想要阐述的物理问题是:微观世界遵从量子叠加原理;那么,如果自然界确实按照量子力学运行的话,宏观世界也应遵从量子叠加原理。薛定谔的实验装置巧妙地把微观放射源与宏观的猫联系起来,最终诞生出这只死活不定的薛定谔猫,结论似乎否定了宏观世界存在可以区分的量子态的叠加态。然而(ránér),随着量子光学的发展,人们研究各种制备宏观量子叠加态的方案,1997年科学家终于在离子阱中观察到这种“薛定谔”猫态,即一个被观察的粒子在同一时间里处于两个不同的状态。按狄拉克的表述,公设1:任一孤立的物理(wùlǐ)系统,将对应一个矢量空间,它是一个复空间(Hilbert空间),系统状态将由这空间中的一个单位矢量表示。一个二维的状态空间,这个(zhège)空间的基矢为和,其中利用状态空间的线性性质,可以简单证明在量子信息中非常著名的单量子态不可克隆(kèlónꞬ)定理。二、公设(gōngshè)2——力学量假设若对于状态和,算符满足三、公设3——量子态演化(yǎnhuà)假设三、公设(gōngshè)3——量子态演化假设五、公设5——复合(fùhé)系统公设五、公设5——复合(fùhé)系统公设五、公设(gōngshè)5——复合系统公设(gōngshè)五、公设(gōngshè)5——复合系统公设(gōngshè)五、公设5——复合(fùhé)系统公设四、公设(gōngshè)4——量子测量假设四、公设4——量子测量(cèliáng)假设四、公设(gōngshè)4——量子测量假设小结(xiǎojié)(x,y,z,t)包括体系的全部信息(xìnxī),决定着体系全部可观测的性质。微观粒子的状态用波函数来描述,波函数是坐标和时间的函数,不含时间的波函数称为定态波函数。波函数本身没有物理意义,但它包含了体系的全部信息空间某点附近找到粒子的概率正比于波函数绝对值的平方:可以通过算符得到体系的各种物理性质;波函数的对称性和光谱(guāngpǔ),化学键和化学反应有关。波函数描述的波为概率波。同一个量子态概率分布的相对大小相同。例如:Ψ和kΨ(k为常数)描述同一个态。(a)违反(wéifǎn)单值条件归一化过程(guòchéng)物理量与算符力学量比较(bǐjiào)上式两端,即有本征态、本征值和波函数与Schrödinger方程(fāngchéng)厄米算符本征值是实数(shìshù)对于质量为m,具有确定(quèdìng)能量E的粒子,其运动状态(波函数)符合定态薛定谔(Schrödinger)方程假设4若1,2,…n为某一微观体系可能的状态(zhuàngtài),由它们线性组合所得的也是该体系可能存在的状态(zhuàngtài),即力学(lìxué)量的平均值一维势箱中粒子,对应能量E1,对应能量E2。求体系在状态时,能量的平均值。/薛定谔的猫泡利)原理(yuánlǐ)Pauli(泡利)原理(yuánlǐ)对于(duìyú)电子等费米子,描述其运动状态的全波函数必须是交换反对称波函数。泡利)原理(yuánlǐ)课堂小结本次课是量子通信技术中的基本理论,量子力学(liànɡzǐlìxué)的5个基本假设,比较难以理解,希望同学们结合量子物理的知识去学习。感谢您的观看(guānkàn)!内容(nèiróng)总结