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基于深度神经网络的遗传算法对抗攻击 被引量:1
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作者 范海菊 马锦程 李名 《河南师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期82-90,I0007,共10页
深度神经网络(deep neural network,DNN)能够取得良好的分类识别效果,但在训练图像中添加微小扰动进行对抗攻击,其识别准确率会大大下降.在提出的方法中,通过遗传算法得到最优扰动后,修改图像极少的像素生成对抗样本,实现对VGG16等3个... 深度神经网络(deep neural network,DNN)能够取得良好的分类识别效果,但在训练图像中添加微小扰动进行对抗攻击,其识别准确率会大大下降.在提出的方法中,通过遗传算法得到最优扰动后,修改图像极少的像素生成对抗样本,实现对VGG16等3个基于卷积神经网络图像分类器的成功攻击.实验结果表明在对3个分类模型进行单像素攻击时,67.92%的CIFAR-10数据集中的自然图像可以被扰动到至少一个目标类,平均置信度为79.57%,攻击效果会随着修改像素的增加进一步提升.此外,相比于LSA和FGSM方法,攻击效果有着显著提升. 展开更多
关键词 卷积神经网络 遗传算法 对抗攻击 图像分类 信息安全
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参量光源的频域多模特性对量子密钥分发系统的性能影响研究
2
作者 胡飞飞 黄昱 +4 位作者 洪丹轲 林旭斌 张思拓 覃楚珺 刘云 《量子光学学报》 北大核心 2025年第3期63-70,共8页
本研究探讨了自发参量下转换(Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC)光源的光谱特性对量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD)系统性能的影响。通过引入光谱自由度,对光子数分布进行了更为准确的建模,揭示了实际SPDC光... 本研究探讨了自发参量下转换(Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC)光源的光谱特性对量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD)系统性能的影响。通过引入光谱自由度,对光子数分布进行了更为准确的建模,揭示了实际SPDC光源的分布特性可能不同于传统的泊松或热分布。研究表明,不同光谱结构会导致安全密钥率的显著差异,错误的分布假设可能导致安全性问题。本文提出的模型可用于优化QKD系统的设计,提高量子通信的安全性和传输距离。 展开更多
关键词 自发参量下转换 标记单光子源 量子密钥分发
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量子身份认证研究进展
3
作者 王兴福 郑艳艳 +8 位作者 顾世浦 张琦 钟伟 杜明明 李喜云 沈淑婷 张安蕾 周澜 盛宇波 《物理学报》 北大核心 2025年第21期2-18,共17页
量子通信具有感知窃听的功能,这是其区别于经典通信而独有的优势,能够为信息安全提供新的保障.在实际应用中,量子通信具有绝对安全性的前提是所有通信方均是合法通信方,然而,这在实际通信环境中难以保证,为量子保密通信带来安全性隐患.... 量子通信具有感知窃听的功能,这是其区别于经典通信而独有的优势,能够为信息安全提供新的保障.在实际应用中,量子通信具有绝对安全性的前提是所有通信方均是合法通信方,然而,这在实际通信环境中难以保证,为量子保密通信带来安全性隐患.因此,在通信之前对通信方进行身份认证具有重要意义.量子身份认证利用量子力学基本原理在通信方之间实现单向或双向身份认证,并能确保身份认证码的绝对安全,在量子通信领域具有重要的研究价值.本文系统地梳理了量子身份认证协议的研究历程,根据所需的不同量子资源对基于单光子、纠缠态、连续变量、混合型变量的量子身份认证协议进行介绍,又根据身份认证过程中使用的量子协议类型,介绍了基于量子密钥分发、量子安全直接通信、量子隐形传态以及乒乓协议框架的量子身份认证协议,并分析各类协议在效率、安全性及实用化方面的优缺点.最后,详细地介绍了最新的量子身份认证协议——基于GHZ态的多方同步身份认证协议以及具有身份认证功能的极化-空间超编码的三方量子安全直接通信协议,并对量子身份认证的未来发展方向以及在量子通信领域的应用潜力进行展望.本综述可为未来量子身份认证的实用化发展提供理论支持. 展开更多
关键词 量子身份认证 量子保密通信 量子纠缠
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基于动力学量子几何张量的多能级系统布居转移的优化控制
4
作者 李冠强 张育琦 +3 位作者 郭浩 董又娇 蔺治宇 彭娉 《物理学报》 北大核心 2025年第10期45-58,共14页
本文从量子几何的角度研究多能级系统布居转移的优化控制.首先,建立基于动力学量子几何张量对受激拉曼绝热通道(STIRAP)方案进行优化设计的一般理论框架.然后,以具有单光子失谐的Λ型三能级系统和三脚架型四能级系统为例,分别计算了体... 本文从量子几何的角度研究多能级系统布居转移的优化控制.首先,建立基于动力学量子几何张量对受激拉曼绝热通道(STIRAP)方案进行优化设计的一般理论框架.然后,以具有单光子失谐的Λ型三能级系统和三脚架型四能级系统为例,分别计算了体系的动力学量子几何张量和非绝热跃迁率,研究系统的布居转移动力学.此外,还讨论了拉比脉冲工作时间、幅度涨落以及单光子失谐等参数对转移过程的影响,揭示了系统的绝热共振转移现象.研究发现,利用动力学量子几何张量优化的STIRAP方案比传统的STIRAP方案具有更快更高效的布居转移. 展开更多
关键词 受激拉曼绝热通道 动力学量子几何张量 绝热布居转移 Λ型三能级系统 三脚架型四能级系统 暗态
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基于强相互作用核自旋系统的量子传感
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作者 李庆 季云兰 +3 位作者 刘然 Suter Dieter 江敏 彭新华 《物理学报》 北大核心 2025年第11期117-126,共10页
相互作用量子系统在精密测量领域正受到广泛的关注,尤其是量子关联态的实现以及相互作用系统的动力学研究,为量子资源提供了全新的研究方向,推动了基于相互作用系统的传感技术的深入探索.然而,现有研究主要局限于单一物理量的测量,如何... 相互作用量子系统在精密测量领域正受到广泛的关注,尤其是量子关联态的实现以及相互作用系统的动力学研究,为量子资源提供了全新的研究方向,推动了基于相互作用系统的传感技术的深入探索.然而,现有研究主要局限于单一物理量的测量,如何利用相互作用系统实现多物理量的精密测量仍亟待实验验证.本研究基于超低场条件下强相互作用核自旋系统,并结合高灵敏的原子磁力计实现信号读出,成功实现了三维矢量磁场的精密测量,测量精度达到10–11 T,方向分辨率高达0.2 rad.有效克服了传统方法中因外部参考场引入的校准误差和技术噪声的限制.通过实验上的优化,基于相互作用的传感器在测量精度上实现了5个数量级的提升,为开发超高精度的新型量子传感器开辟了全新的技术路径. 展开更多
关键词 核磁共振 量子传感 量子度量 核自旋相互作用
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量子随机性与量子随机数发生器的发展
6
作者 刘宇轩 白玉明 李俊林 《物理》 北大核心 2025年第10期679-689,共11页
随机数是信息安全的基石。信息加密的安全性来源于随机数的不可预测性,高随机性的随机数发生器是密码学的重要需求。随机性作为随机数最重要的性质一直被广泛讨论与研究。文章介绍了随机性的基本特性、随机数发生器的发展历程、量子随... 随机数是信息安全的基石。信息加密的安全性来源于随机数的不可预测性,高随机性的随机数发生器是密码学的重要需求。随机性作为随机数最重要的性质一直被广泛讨论与研究。文章介绍了随机性的基本特性、随机数发生器的发展历程、量子随机数发生器的量子优势及近年国内外在该领域的发展状况。 展开更多
关键词 量子随机数发生器 内禀随机性 量子性
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寻找量子引力的新策略
7
作者 周书华(编译) 《物理》 北大核心 2025年第5期361-361,共1页
量子引力理论试图将引力和量子力学结合起来。一项名为“来自时空量子纠缠的引力”(GQuEST)的桌面实验将使用一种新型干涉仪来搜索此类理论预测的一种物理效应,这种干涉仪可以记录光子数而不是测量干涉图案。GQuEST团队计算了他们设备... 量子引力理论试图将引力和量子力学结合起来。一项名为“来自时空量子纠缠的引力”(GQuEST)的桌面实验将使用一种新型干涉仪来搜索此类理论预测的一种物理效应,这种干涉仪可以记录光子数而不是测量干涉图案。GQuEST团队计算了他们设备的灵敏度,并表明它检测预期信号的速度比传统干涉仪快100倍。 展开更多
关键词 量子引力 时空量子纠缠 光子数 GQuEST 干涉仪
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狄拉克:The Eigentutor in the era of quantum mechanics(下)
8
作者 曹则贤 《物理》 北大核心 2025年第3期189-197,共9页
狄拉克引入相对论量子力学方程的文章Thequantum theory of the electron,收稿日期是1928年1月2日。泡利引入泡利矩阵描述磁电子的那篇文章,收稿日期是1927年5月3日。狄拉克引用了泡利的这篇文章,以及Charles Galton Darwin,The electro... 狄拉克引入相对论量子力学方程的文章Thequantum theory of the electron,收稿日期是1928年1月2日。泡利引入泡利矩阵描述磁电子的那篇文章,收稿日期是1927年5月3日。狄拉克引用了泡利的这篇文章,以及Charles Galton Darwin,The electron as a vector wave,Roy.Soc.Proc.,A116,227—253(1927)一文{此文的前驱是Charles Galton Darwin,The electron as a vectorwave,Nature 119,282—284(1927)}。达尔文明确地指出电子的波函数应该是个矢量{是说波函数自身应该是个多分量的存在},是量子力学发展过程中重要的一步。笔者识见短浅,没在中文语境中见到有人提及。 展开更多
关键词 狄拉克 相对论量子力学 泡利 波函数
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量子多模下的非局域量子纠缠制备研究进展
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作者 李涛 王雪琦 解志浩 《物理学报》 北大核心 2025年第16期81-91,共11页
非局域量子纠缠是未来量子网络的一种核心资源.局域产生的量子纠缠在通过量子信道传输时呈现指数衰减的分发效率,大幅降低了量子网络节点之间生成非局域量子纠缠的效率.该问题在涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术中将进一步加剧.空... 非局域量子纠缠是未来量子网络的一种核心资源.局域产生的量子纠缠在通过量子信道传输时呈现指数衰减的分发效率,大幅降低了量子网络节点之间生成非局域量子纠缠的效率.该问题在涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术中将进一步加剧.空间多模、时间多模以及频率多模等经典多模技术在一定程度上加快了非局域量子纠缠的生成速率,但并未提升单次信道传输效率.量子多模技术基于单光子的高维编码,能够在一次量子信道传输中,在量子网络节点间同时生成多对非局域量子纠缠.因此,量子多模有望提升涉及多对非局域量子纠缠的实际量子技术的性能.本文介绍了基于量子多模的非局域量子纠缠生成机制,讨论基于高维单光子传输和高维双光子纠缠分发的量子多模技术在实现非局域量子纠缠中的特点,分析量子多模在加速非局域量子逻辑纠缠生成中的应用,并展望其在构建大规模量子网络中的潜在优势. 展开更多
关键词 量子网络 量子多模 高维光子 并行量子纠缠
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在弯曲时空中检验量子理论
10
作者 徐仁新 《物理》 北大核心 2025年第9期656-656,共1页
近期提议的一项实验或可揭示量子论和广义相对论之间未知的关联。虽然诞生于一百年前的量子论如今取得了巨大成功,但仍存在一个明显的疑问:物质的属性是量子化的,而由物质的存在所确定的时空却似乎是连续的;这会导致若干深刻问题。时空... 近期提议的一项实验或可揭示量子论和广义相对论之间未知的关联。虽然诞生于一百年前的量子论如今取得了巨大成功,但仍存在一个明显的疑问:物质的属性是量子化的,而由物质的存在所确定的时空却似乎是连续的;这会导致若干深刻问题。时空是否具有不可分割的量子单元?当然这些单元或许不像物质那样一步一步地可分割。若如此,时空量子是否具有可观测的特征并牵连到其他物理领域?为此,美国伊利诺伊大学的Covey及其同事给出一个解决方案,涉及地球周围弯曲时空中量子态属性的测量。 展开更多
关键词 广义相对论 弯曲时空 量子理论 量子态
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量子里程碑:平行宇宙的萌芽
11
作者 汪力(编译) 《物理》 北大核心 2025年第7期507-507,共1页
量子力学的多宇宙解释认为,一次测量会导致多个独立世界的产生。量子物理学常以波粒二象性、纠缠等概念挑战人们的想象力,但或许没有哪种理论像“多宇宙解释”这般颠覆认知:该理论宣称,每做一次量子测量时,都会为每个可能的结果产生独... 量子力学的多宇宙解释认为,一次测量会导致多个独立世界的产生。量子物理学常以波粒二象性、纠缠等概念挑战人们的想象力,但或许没有哪种理论像“多宇宙解释”这般颠覆认知:该理论宣称,每做一次量子测量时,都会为每个可能的结果产生独立的宇宙。 展开更多
关键词 波粒二象性 量子力学 多宇宙解释 平行宇宙
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量子信息处理专题编者按
12
作者 龙桂鲁 盛宇波 周澜 《物理学报》 北大核心 2025年第21期1-1,共1页
2025年诺贝尔物理学奖颁给了三位在量子领域做出突出贡献的物理学家.量子信息是量子力学与信息技术相结合的新兴交叉学科,涉及物理学、计算机科学与技术、电子信息科学与技术等领域.量子信息包含量子计算、量子通信、量子精密测量三大... 2025年诺贝尔物理学奖颁给了三位在量子领域做出突出贡献的物理学家.量子信息是量子力学与信息技术相结合的新兴交叉学科,涉及物理学、计算机科学与技术、电子信息科学与技术等领域.量子信息包含量子计算、量子通信、量子精密测量三大研究方向.量子计算聚焦量子计算机研发及适配算法设计,旨在通过量子力学基本原理实现算力突破.量子通信具有感知窃听的能力,理论上具有无条件安全性,可为通信提供高级别的安全性保护.量子精密测量通过操控量子态可突破经典测量精度极限,实现高精度测量.量子科技是国际前沿,世界各国高度重视量子科技的发展.受《物理学报》编辑部委托,我们邀请了国内若干活跃在该领域前沿的专家撰稿,组织了以短篇综述为主的“量子信息处理”专题,从不同视角为读者呈现量子信息科技领域的前沿进展,旨在促进学术交流并激发新的研究思路. 展开更多
关键词 量子精密测量 量子通信 诺贝尔物理学奖
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专家访谈:丹娜·左哈尔教授谈量子管理
13
作者 刘洁 周凯虹 +2 位作者 梁宏伟 徐晓松 丹娜·左哈尔 《计算物理》 北大核心 2025年第5期520-527,共8页
联合国宣布2025年为“国际量子科学与技术年”(International Year of Quantum Science and Technology,IYQ),用于纪念现代量子力学诞生100周年。1925年,德国物理学家海森堡发表《运动学和力学关系的量子力学重新诠释》一文,奠定了量子... 联合国宣布2025年为“国际量子科学与技术年”(International Year of Quantum Science and Technology,IYQ),用于纪念现代量子力学诞生100周年。1925年,德国物理学家海森堡发表《运动学和力学关系的量子力学重新诠释》一文,奠定了量子力学的理论基础,标志着现代量子力学的诞生。现代量子力学在原子和亚原子尺度上揭示了物质和能量的行为规律,成为20世纪最重要的科学突破之一。在过去的百年间,量子理论不仅深刻重塑了物理学、化学、工程学及生物学的学科范式,更成为一系列颠覆性技术的核心理论基础。从晶体管、激光器、稀土永磁体到LED照明,从互联网架构、计算机、太阳能电池到核磁共振成像与全球卫星导航系统,这些现代科技的诞生与高速发展,其根本驱动力源于量子力学对物质世界基本规律的深刻洞见。 展开更多
关键词 现代量子力学 国际量子科学与技术年
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光电效应实验教学中截止电压变化原因的探讨
14
作者 郑晓 刘丰宁 张国锋 《大学物理》 2025年第6期48-52,62,共6页
在光电效应实验教学中,通过测量不同频率下的截止电压,可以计算出普朗克常数,从而验证爱因斯坦光电效应方程的正确性,并加深对光的量子特性的理解.爱因斯坦的光电效应方程表明,截止电压是光频率的函数,而与光强度无关.然而,实验中发现... 在光电效应实验教学中,通过测量不同频率下的截止电压,可以计算出普朗克常数,从而验证爱因斯坦光电效应方程的正确性,并加深对光的量子特性的理解.爱因斯坦的光电效应方程表明,截止电压是光频率的函数,而与光强度无关.然而,实验中发现截止电压的变化与光强度有关,因为光强度影响光电子的发射数量.不过,一旦达到饱和状态,光强度对截止电压便不再产生影响.此外,暗电流的存在也会影响截止电压的测量,带来误差.对这些因素的系统分析,有助于学生全面理解光电效应及其量子性质. 展开更多
关键词 光电效应 普朗克常数 截至电压
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量子技术标准化发展研究
15
作者 杨宏 郭雄 +1 位作者 张弛 汪晶晶 《信息技术与标准化》 2025年第10期75-82,共8页
为体系化开展我国量子技术标准化工作,介绍了量子技术国际标准化发展,包括主要国际标准化组织、欧盟标准组织的标准布局情况,重点总结了主要国际、区域标准化组织标准发展,梳理了我国量子技术相关领域标准化发展情况以及目前已发布、在... 为体系化开展我国量子技术标准化工作,介绍了量子技术国际标准化发展,包括主要国际标准化组织、欧盟标准组织的标准布局情况,重点总结了主要国际、区域标准化组织标准发展,梳理了我国量子技术相关领域标准化发展情况以及目前已发布、在研的标准项目情况,分析了国内外量子技术标准的差距,并从技术组织、标准布局、技术领域、国际化4个方面给出了现阶段量子技术标准化发展的重点方向,以期为我国下一阶段更好开展量子技术标准化以及标准国际化工作提供参考。 展开更多
关键词 量子 量子技术 量子标准 标准化
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ISO/IEC 23837:2023量子密钥分发的安全测评国际标准研究
16
作者 石竑松 刘宏伟 《信息技术与标准化》 2025年第9期19-23,共5页
围绕量子密钥分发技术,对由我国主导研制的ISO/IEC 23837:2023《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》进行研究,阐述了该系列标准(由两部分组成)的编制背景、内容范围和技术特点,重点说明了ISO/IEC 23837:2023的使用方法和应用进... 围绕量子密钥分发技术,对由我国主导研制的ISO/IEC 23837:2023《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》进行研究,阐述了该系列标准(由两部分组成)的编制背景、内容范围和技术特点,重点说明了ISO/IEC 23837:2023的使用方法和应用进展。最后,论述了开展量子密钥分发技术国际标准化的意义,并探讨了对国际标准研制工作的相关思考,为后续开展国际标准化工作提供参考。 展开更多
关键词 量子密钥分发 安全测评 通用评估准则 国际标准
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百年量子争论
17
作者 赵丹 《科学画报》 2025年第11期6-9,共4页
100年前,一个与经典物理学完全不同的新物理学——量子力学诞生。联合国将2025年定为“国际量子科学与技术年”。在这百年间,群英荟萃,共同推动物理学大踏步地进入量子力学时代。
关键词 国际量子科学与技术年 量子力学 百年争论 物理学
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量子力学角动量理论之缺陷与修正 被引量:1
18
作者 汪克林 曹则贤 《物理》 北大核心 2025年第5期344-351,共8页
角动量理论是量子力学的重要内容。基于角动量分量同三维转动生成元具有同样的基本对易关系的考量,则由基本对易关系就得到了分立的本征值谱(J^(2),J_(z))~(j(j+1),m)。又由于球坐标系下角动量平方J^(2)与动能算符的角部分相同,角动量... 角动量理论是量子力学的重要内容。基于角动量分量同三维转动生成元具有同样的基本对易关系的考量,则由基本对易关系就得到了分立的本征值谱(J^(2),J_(z))~(j(j+1),m)。又由于球坐标系下角动量平方J^(2)与动能算符的角部分相同,角动量就这样被纳入了波力学方程,由此解得的定态波函数是(H,J^(2),J_(z))的共同本征函数。然而,不同于波函数理论体系,在后来发展的算符—态矢理论体系中,态矢携带关于系统的全部信息。将角动量用必要的三组独立产生—湮灭算符表示,并在算符—态矢理论体系中考察角动量算符,会发现定态不必然还是(H,J^(2),J_(z))的共同本征态。以在球坐标系和直角坐标系下皆可分离变量的严格可解三维各向同性谐振子为依据,作者详细研究了定态对应的态矢子空间中的(H,J^(2),J_(z))本征值谱问题。在给定总粒子数n的情形下,即限制在特定的n所决定的子空间中,算符—态矢表示给出的角动量分量J_(z)具有分立的本征值而角动量的本征值却可以是连续变化的,而这正反映出角动量算符J=x×p的根本性质。当角动量分量本征值(以ℏ为单位)接近总粒子数n时,基于态矢的计算与基于波函数的计算其结果是一致的,原因是n一定的定态被限制在态矢空间中的一个由等能面所定义的子空间中了。认识到既有的量子力学角动量理论的一些缺陷,则此前涉及轨道角动量之物理效应的相关表述都有修正的必要。 展开更多
关键词 角动量 轨道角动量 转动生成元 基本对易关系 拉普拉斯算符 本征值谱 共同本征态 波函数 态矢量 态矢空间 三维谐振子
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三味中微子振荡的量子资源特性研究 被引量:1
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作者 王光杰 宋学科 +1 位作者 叶柳 王栋 《物理学报》 北大核心 2025年第7期38-53,共16页
中微子振荡是一个有趣的物理现象,其量子性能够在宏观距离的振荡上得以保持并被检测到.中微子振荡的量子资源特性是一个值得探索的主题,这种在粒子物理学和量子信息学之间建立起的联系,对于研究基本粒子的基本性质以及探索将中微子作为... 中微子振荡是一个有趣的物理现象,其量子性能够在宏观距离的振荡上得以保持并被检测到.中微子振荡的量子资源特性是一个值得探索的主题,这种在粒子物理学和量子信息学之间建立起的联系,对于研究基本粒子的基本性质以及探索将中微子作为一种资源应用于量子信息处理的可能性而言,都有着重要意义.因此,中微子物理学与量子信息理论的交叉研究受到了越来越多的关注.这篇综述主要介绍利用量子资源理论来表征三味中微子振荡的量子资源特性,包括量子纠缠、量子相干、量子非局域性和熵不确定度等.除此之外,还介绍了三味中微子振荡中的量子资源理论的权衡关系,主要基于单配性关系和完全互补性关系,这些权衡关系可以帮助我们有效理解量子资源如何在中微子振荡中转化和分配.中微子振荡的量子信息理论研究仍处于不断发展中,期望本综述能为该领域的发展带来启示. 展开更多
关键词 中微子振荡 量子关联 量子资源 权衡关系
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泡利:得天独厚的量子理论构造者 被引量:1
20
作者 曹则贤 《物理》 北大核心 2025年第1期31-41,共11页
泡利是量子论、量子力学和量子场论的构造主角之一。不相容原理、矩阵力学解氢原子问题、泡利方程、自旋—统计定理以及预言中微子等是人们熟知的泡利的几项成就。此外,就对物理学的理解与阐释能力而言,泡利也是罕有其匹的。关注泡利的... 泡利是量子论、量子力学和量子场论的构造主角之一。不相容原理、矩阵力学解氢原子问题、泡利方程、自旋—统计定理以及预言中微子等是人们熟知的泡利的几项成就。此外,就对物理学的理解与阐释能力而言,泡利也是罕有其匹的。关注泡利的成长过程有助于我们理解什么是合格的教育。真受过教育者做科学的范儿会彰显一份从容。 展开更多
关键词 反常塞曼效应 不相容原理 二值性 自旋 泡利方程 自旋—统计定理
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