量子传感器的发明人是谁（量子传感器的发明人是谁啊）

本篇百科问答的知识要给大家谈谈量子传感器的发明人是谁，以及量子传感器的发明人是谁啊对应的知识点，希望对学习有所帮助。

文章目录：

• 1、量子力学的创始人是谁
• 2、量子力学的创始人是谁?
• 3、重力测量进入量子时代
• 4、中国学者成功研制单自旋量子传感器的作用是什么？
• 5、量子通信技术发明者
• 6、玻尔发明了什么？是量子力学，还是电磁感应？

量子力学的创始人是谁

量子理论的主要创立者都是沃纳·海、保罗·狄、埃尔温。

1925年，泡利25岁，海森堡和恩里克·费米（EnricoFermi）24岁，狄拉克和约当23岁。薛定谔是一个大器晚成者，36岁。玻恩和玻尔年龄稍大一些，值得一提的是他们的贡献大多是阐释性的。

爱因斯坦的反应反衬出量子力学这一智力成果深刻而激进的属性：他拒绝自己发明的导致量子理论的许多关键的观念，他关于玻色－爱因斯坦统计的论文是他对理论物理的最后一项贡献，也是对物理学的最后一项重要贡献。

扩展资料：

1923年路易·德布罗意（LouisdeBroglie）在他的博士论文中提出光的粒子行为与粒子的波动行为应该是对应存在的。他将粒子的波长和动量联系起来：动量越大，波长越短。

这是一个引人入胜的想法，但没有人知道粒子的波动性意味着什么，也不知道它与原子结构有何联系。然而德布罗意的假设是一个重要的前奏，很多事情就要发生了。

量子力学的创始人是谁?

量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的。

量子力学的发展革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识。量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象。

这些现象后来也被非常精确的实验证明。除通过广义相对论描写的引力外，所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写。

扩展资料：

量子力学并没有支持自由意志，只是于微观世界物质具有概率波等存在不确定性，不过其依然具有稳定的客观规律，不以人的意志为转移，否认宿命论。

第一，这种微观尺度上的随机性和通常意义下的宏观尺度之间仍然有着难以逾越的距离。第二，这种随机性是否不可约简难以证明，事物是由各自独立演化所组合的多样性整体，偶然性与必然性存在辩证关系。

自然界是否真有随机性还是一个悬而未决的问题，对这个鸿沟起决定作用的就是普朗克常数，统计学中的许多随机事件的例子，严格说来实为决定性的。

在量子力学中，一个物理体系的状态由波函数表示，波函数的任意线性叠加仍然代表体系的一种可能状态。对应于代表该量的算符对其波函数的作用；波函数的模平方代表作为其变量的物理量出现的几率密度。

参考资料来源：百度百科—量子力学

重力测量进入量子时代

华中 科技 大学 杨玉坤、周敏康 编译自Michael Allen. Physics World ，2021，(12)：44

本文选自《物理》2022年第1期

人们熟知的量子技术大多与计算相关，一台好的、功能强大的计算机在解决复杂问题上是非常有吸引力的。计算机作为数据处理工具，无论是量子的还是经典的，都是将数据转换成信息后，才被用于工业、医学等领域，但前提是要有用来采集这些关键数据所必需的高质量传感器。

实际上，新型传感器和新的信息收集方式已引发诸多技术上和经济上的革命，“如果我们回顾 历史 ，就会发现诺贝尔奖总是与传感器的发明相关，比如1901年伦琴(Wilhelm Röntgen)因发现X射线而获诺贝尔奖”，来自英国伯明翰大学的量子物理学家Kai Bongs说道，“当时没有人知道那是什么，但如今几乎每一家医院、机场扫描仪以及很多工业上的质量控制机等都在使用X射线，它们能让我们看到物体内部的信息，这是之前看不到的。”

图1 量子重力仪因其更快速、更准确的特性而具有很多潜在的工程上的应用

Bongs是英国量子传感与计时技术中心的学术带头人，该中心作为英国国家量子技术项目之一，拥有超过110个子项目，总资金达1.2亿英镑，其目的是促进量子传感器如磁传感器和重力传感器等方面的创新和商业化。这些技术在很多方面都有应用，包括气候、通讯、能源、交通、医疗和城市发展等。

“当我们谈论量子传感器时，我们指的是利用量子效应，如叠加或可能的纠缠，”Bongs说道。叠加指的是粒子能够同时处于两个量子态或同时沿两条路径传播。“当这两条路径重新汇合时，波包在两条路径之间的差别将会在末端产生量子干涉现象，这使得我们能够以非常高的精度测量造成这种差别的物理场。”Bongs解释道。

这种量子效应被Bongs和他的同事们用于制备基于原子干涉的量子重力梯度仪，在该仪器中，两团原子分别处于不同的高度，并沿两个不同的路径演化，意味着这两团原子会感受到不同高度处差别极小的重力场，其干涉条纹的相位将包含重力及梯度的信息。

大多数经典的重力仪可以等效为悬挂有质量的弹簧，通过测量弹簧的伸缩来反映重力的变化，其缺点是弹簧本身也会受地面振动的影响而拉伸，这意味着这种仪器需要不断地校准才能使用，并且每一次读数都需要等待足够长的时间以平均地面振动带来的背景噪声的影响，这些振动包括驶过的卡车、火车和低强度的地震活动以及其他的振动等。

虽然弹簧式重力仪非常灵敏，但量子重力仪仍有优势所在：不管地面如何振动，量子重力仪只有一个整体的运动模式，没有类似弹簧的弹性特征。量子重力仪的装置、原子团以及探测原子下落的激光会一起运动。“你可以消除不必要的敏感源，”Bongs说，“同时你也可以抑制地面振动等噪声，提高灵敏度。”他补充道。

在土木工程方面，重力传感器被用来探测地下的质量分布的差异，以帮助找到被掩埋的基础设施如管道、隧道和旧矿井等。其他技术如探地雷达虽然也用于此项工作，但不同的是，它们是主动技术，必须向地下发射信号，其探测距离受限于信号的传播衰减。“重力的真正优势在于它是被动的，我们不必预先输入信号，我们只需要在地面上测量就行了。”来自伯明翰的土木工程师Daniel Boddice解释道。只要地下物质在地表产生足够大的引力信号，我们就能探测到。

Bongs承认，尽管重力传感器具有很大的潜力，但它们甚至在地球物理中也不常用，主要原因是：为了消除振动噪声的影响，你必须在一个位置探测足够长的时间，积累大量的数据，因此代价昂贵。来自伯明翰的土木工程师Nicole Metje认为产生噪声信号的不只是地震振动，“当你身处像公共交通、人员走动、钻井作业等环境中时，那些都会产生振动。” Boddice补充道，“量子传感器的真正优势在于我们能在更多的地方使用它，且能测得更快、更有效、更准确。”

最近Metje和Boddice利用量子重力仪在铁轨上探测涵洞(在铁轨下起排水作用的管道或结构)。如果其被堵塞的话，道床就会被水浸透，产生所谓的“湿床”，这会影响轨道的稳定性，并产生类似倾角的结构问题，从而影响列车安全运行的速度，导致延误。这些涵洞可能被深埋在轨道之下，使得确定它们的位置和评估其状况变得困难。由于探地雷达的探测深度有时无法满足需求，而且工程师通常只有夜间几个小时的时间进行测量，因此在这种情况下，Metje认为重力传感器比其他任何方法都更有效。然而现有的基于弹簧的重力传感器测量速度很慢，但量子重力传感器由于没有振动产生的噪音，所以测量速度更快，而且也不需要是静止的。因此这种量子传感器可以安装在火车上，在火车行驶时扫描铁轨。伯明翰小组已在英国的部分铁轨上进行了测试。

来自RSK(一家英国环境与工程咨询公司)小组的George Tuckwell研究了如何将量子重力仪用于土木工程上的问题，RSK在早期通过评估地面状况帮助客户降低建筑项目的风险，他们绘制出地面地图，以确定基岩和地下水的变化，以及地面上的其他自然和人工变化，如垃圾填埋场和采矿作业。这就避免了那些可能带来资金流失和延误的不可预见风险对项目的影响。

量子重力仪还可以被用于增强导航系统的有效性，近年来人们越来越重视GPS导航误差引起的载体位置偏离。特别是在海洋导航领域，当轮船收到错误的导航信号时，轮船就会错误估计其所处的真正位置，敌对势力或海盗很可能利用这种失误对轮船进行劫持和破坏，甚至引导轮船到敌对势力的海域范围——重现21世纪版本的Cornish沉船事故的导引灯笼。

如果我们能绘制出准确的重力网，轮船就能利用其携带的量子重力仪记录重力值并与重力网比较，以确定自身的位置。理论上，重力仪能够完全密封在盒子里，与外界隔离，这使得它不会被非法侵入。即使有人截断了轮船的通信、卫星和雷达导航系统甚至一切可以连接外界的工具，重力仍能进行导航。“唯一能够显著干预重力传感器的方式就是改变重力信号，而这意味着要搬动一座山那么大的质量。” Bongs解释道。

的确，重力仪能用来“探测看不见的信号”，法国μQUANS首席执政官Bruno Desruelle 博士这么说道。该公司利用绝对量子重力仪研究意大利Etna火山山顶附近的地质活动已长达1年，研究者将很快就能得到并发布Etna火山的新信息。

图2 量子绝对重力仪用于研究火山特性

测量火山附近的重力变化是很重要的，因为它将给我们提供岩石、气体和岩浆等地下物质的密度变化。重力增加很可能意味着致密物质如岩浆的流入，而密度减小(重力减小)意味着存在渗坑。“这类研究的想法是，利用测量火山表面的重力来反演地下的地球物理过程，以获得火山内部运动更深入的理解。”Desruelle解释道。

量子重力仪已进入到实用阶段，Desruelle以他们的具体应用实例说道。“只要你想知道地下的质量分布，你就会在各种活动中用到量子重力传感器，这包括水文学、地震学，以及探测缝隙、渗坑、隧道和空腔的土木工程项目。很多人都对大地测量学的仪器感兴趣，”他补充说，“所以他们想要进一步了解地球圈层和重力分布图，很多研究机构被分配在不同区域进行重力网的绘制。”

对于工程上和地球物理方面的应用，原子下落的两个不同路径仅仅分开几毫米远，但只要增大仪器的尺寸就能极大地提高灵敏度，可以用来探测未知的不可见的物质，而这种物质(暗物质、暗能量)占了宇宙物质的85%以上。

截至今年1月，英国的研究与创新基金会资助了价值达3100万英镑的7个项目，希望利用量子技术解决基础物理中的重大难题。其中3个是发展量子增强干涉仪和传感器以寻找暗物质——探测轴子等候选物或检验时空的量子化理论等。通常科学中的颠覆性发现是在新技术和既有理论相融合的基础上完成的，我们或许还处在量子传感的黎明时期，但它已为我们指明一条更好的道路，并引导我们 探索 宇宙最深处的奥秘，这非常引人入胜和令人期待。

中国学者成功研制单自旋量子传感器的作用是什么？

寻找粒子物理标准模型之外的新粒子，对物理新探索非常重要。记者从中国科学技术大学获悉，该校杜江峰院士团队近期成功研制出用于搜寻“类轴子粒子”的单电子自旋量子传感器，将搜寻的力程拓展到亚微米尺度。国际权威学术期刊《自然·通讯》日前发表了该成果。

新粒子的发现，可用于填补当前粒子物理学、天体物理和宇宙学等方面的理论缺陷，例如粒子质量等级问题、强CP疑难、正反物质不对称性以及暗物质和暗能量的物理本质。

近年来，国际学界发展了一系列精巧的实验装置，在20微米以上的力程范围内开展了电子与核子相互作用的搜寻。但要在更短的力程范围内开展实验研究，则面临一系列挑战：如何构筑一个尺寸足够小的传感器？如何设计传感器的几何形状从而允许电子和核子充分接近？如何提升传感器的灵敏度，从而给出有意义的限定？如何有效隔离好环境噪声，尤其是不可避免的电磁噪声？

近期，杜江峰领导的中科院微观磁共振重点实验室团队与中科大天文学系、国家同步辐射实验室科研人员合作，提出并实现了一种全新的探测方法，即将金刚石近表面NV色心的电子自旋，用作传感器来搜寻小于20微米范围的电子与核子相互作用。他们制备了离金刚石表面10纳米以内的NV色心作为探测器，开发了相应的电子学设备和量子控制方法，解决了上述制约短力程探索的系列难题。实验表明，新传感器可以探索的力程范围是0.1微米到23微米，为电子—核子相互作用的探索提供了新的观测约束。

据介绍，这一新方法也可以推广到其它自旋相关的新相互作用的研究，从而为利用单自旋量子传感器来研究超出标准模型的新物理提供了可能性，有望激发宇宙学、天体物理和高能物理等多个科学领域的广泛兴趣。《自然·通讯》审稿人高度评价该工作，认为这种新颖的实验方法，为直接探测较大质量的类轴子开辟了实验窗口。

量子通信技术发明者

法国物理学家艾伦·爱斯派克特（Alain Aspect）和他的小组成功地完成了一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”（quantum entanglement）的现象确实存在，这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。 从笛卡儿、伽利略、牛顿以来，西方科学界主流思想认为，宇宙的组成部份相互独立，它们之间的相互作用受到时空的限制（即是局域化的）。 量子纠缠证实了爱因斯坦的幽灵——超距作用（spooky action in a distance）的存在，它证实了任何两种物质之间，不管距离多远，都有可能相互影响，不受四维时空的约束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。

在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。量子通信是由量子态携带信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信概念的提出，使爱因斯坦的“幽灵（Spooky）” ——量子纠缠效益开始真正发挥其真正的威力。

1993年，在贝内特提出量子通信概念以后，6位来自不同国家的科学家，基于量子纠缠理论，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

1997年在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”，作为信息载体的光子本身并不被传输。

经过二十多年的发展，量子通信这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展，主要涉及的领域包括：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。

玻尔发明了什么？是量子力学，还是电磁感应？

波尔提出了量子假说，电磁感应磁生电是法拉第，电生磁是奥斯特。

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