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无漏洞贝尔实验与局域实在论的证伪
摘要： 量子力学与局域实在论严格不相容。贝尔等人已证明，原则上可以通过实验区分局域实在论与量子力学。大量实验试图证伪局域实在论，但在严格局域性条件下始终未能闭合探测漏洞，从而为其观测结果保留了局域实在论解释的可能性。2015年开展的三项实验消除了这些重大漏洞的阻碍来检验局域实在论。这三项实验共同收集了大量数据集，所有数据均显示对局域实在论存在强烈违背，且为量子力学提供了有力支持。本文回顾了贝尔检验的理论基础及相关漏洞，以及这些最新实验采用的方法及其观测结果的意义。
关键词： 局域实在论，CHSH不等式，无漏洞贝尔实验，CH不等式，量子力学
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用量子场方法推进光学相干断层扫描技术 第一部分：一阶关联、单光子干涉与量子噪声
摘要： 光学相干断层扫描已成为心脏病学和眼科学领域的重要成像技术，其他应用也在研究中。通过量子场方法处理该技术，光学相干断层扫描（OCT）成像可能取得重大进展。本文是该主题系列研究的第一部分，采用全场量子化方法阐述了OCT一阶关联的量子基础。具体而言，将一阶关联视为沿不可区分路径的单光子干涉线性叠加。光子与电磁场（EM）均以量子谐振子模型进行描述。虽然作者认为二阶量子关联研究将引发该领域更大范式转变（将在第二部分探讨），但本文仍给出了一阶量子关联研究的进展成果。特别讨论了真空涨落经探测器端口产生的测距误差、光子计数误差及位置概率幅不确定性（并附解决方案）。此外，研究第二部分二阶关联时需要掌握量子场论原理及一阶关联知识。
关键词： 斑块、量子力学、干涉测量法、眼科学、噪声、真空、心脏病学、关节炎、光学相干断层扫描
更新于2025-09-23 15:22:29
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单个光子的量子力学
摘要： 研究表明，在闵可夫斯基（构型）时空中，针对二阶双旋子场ψph的狄拉克（型）方程为单个自由光子提供了位置空间表示下的洛伦兹协变量子力学波函数方程。该方程避开了以往（多位学者）尝试建立量子力学光子波函数方程时遇到的所有障碍。特别地，它表明光子波函数ψph能产生守恒的非负玻恩规则型量子概率，且其概率流密度四维矢量在洛伦兹变换下正确变换。此外，相关光子狄拉克哈密顿量的本征值与光子动量算符的矢量本征值分别给出了熟知的爱因斯坦关系式E=?ω和p=?k。更重要的是，这些自旋1的波动模式无需对初始数据施加额外约束即可自动满足横波特性。文中还对其他建立光子波函数方程的方案作了简要评述。
关键词： 概率流、波函数、量子力学、光子、狄拉克型方程、玻恩规则、爱因斯坦关系、横向模式、洛伦兹协变
更新于2025-09-23 15:21:21
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在分布式环境中开发E91量子密码协议模拟器
摘要： 本研究工作的目标是开发一款能够模拟量子密码学主要协议之一——E91协议行为的应用程序。为实现该目标，必须对量子力学的主要概念、原理和定理进行全面研究，并考察其他量子密码协议及其当前发展状况?；谑占乃凶柿希τ贸绦虻目⒐ぷ髡狡舳菏紫让魅沸枨蠖ㄒ?，继而实施开发，随后进行测试，从而整合全部分析与设计成果。研究结果表明，该应用程序在量子终极密钥安全分发方面具有优劣势。尽管本工作主要聚焦于模拟E91协议行为的实现开发，但其本质具有示范性意义。
关键词： 量子力学、量子协议E91、远程方法调用（RMI）、量子密码学、E91模拟器、分布式编程
更新于2025-09-23 15:21:01
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非线性光学 || 非线性光学极化的量子力学理论
摘要： 在本章中，我们运用量子力学定律推导非线性光学极化率的显式表达式。获取这些表达式的动机至少包含三方面：(1) 这些表达式展现了非线性光学极化率的功能形式，从而揭示了极化率如何依赖于偶极跃迁矩和原子能级等材料参数；(2) 这些表达式呈现了极化率的内在对称性；(3) 这些表达式可用于预测非线性极化率的数值。对于原子蒸汽体系，这些数值预测尤为可靠——因为量子力学表达式中出现的原子参数（如原子能级和偶极跃迁矩）通常具有高精度已知值。此外，由于自由原子的能级非常尖锐（与大多数固体中允许能量呈宽频带分布的情况相反），通过共振增强技术可获得极大的非线性极化率数值。图3.1.1以三次谐波产生为例，示意性地展示了非线性光学极化率共振增强的原理：该图(a)部分用第一章引入的虚能级描述三次谐波产生过程，(b)部分则用实线水平线标示真实原子能级。当某个真实原子能级与所讨论过程的某个虚能级近乎重合时，辐射与原子间的耦合会变得特别强，从而使非线性光学极化率显著增大。
关键词： 共振增强、量子力学、非线性光学极化率、三次谐波产生、偶极跃迁矩、原子能级
更新于2025-09-23 15:21:01
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光机械贝尔测试
摘要： 过去几十年来，对贝尔不等式的实验检验始终处于理解量子力学及其影响的前沿。这些针对物理系统特定测量设置的严格界限，源自经典物理学最根本的概念——特别是物体的属性独立于测量而明确定义（实在性），且仅受局域相互作用影响（局域性）。违反这些界限明确表明被测系统不遵循经典行为，且无需任何关于量子理论有效性的假设。该研究还被应用于量子技术领域，用于验证设备生成量子随机数、分发密钥及量子计算的适用性。本文报道了涉及宏观大质量机械系统的贝尔不等式违反现象。我们通过两个硅基光力振荡器（每个约含1010个原子）的振动运动与两个光学模式之间构建了光-物质纠缠态。该量子态使我们能在公平采样假设下，以超过4个标准差的显著性违反贝尔不等式，直接证实了光力系统的非经典行为。
关键词： 贝尔测试、量子力学、纠缠、非经典行为、光机械学
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用密度泛函理论（DFT）对喹喔啉衍生物电子与光伏效应的理论研究
摘要： 本研究考察了基于十五种有机染料的太阳能电池光伏特性。采用B3LYP/6-311G(d,p)方法获取部分喹喔啉衍生物的几何结构并优化其电子性质、光学及光伏参数。结果表明：运用CAM-B3LYP方法结合极性分裂价层6-311G(d,p)基组与可极化连续介质模型(PCM)，通过含时密度泛函理论(TD-DFT)能有效预测化合物的激发能和光谱特性。这些分子的HOMO与LUMO能级对电子注入和染料再生过程具有积极影响。能隙ΔEg、短路电流密度Jsc、光捕获效率LHE、注入驱动力ΔGinject、总重组能λtotal及开路光电压Voc等参数，可对这些染料的反应活性进行定性预测。
关键词： 计算方法学、TD-DFT（含时密度泛函理论）、能量、PCM（极化连续介质模型）、光电子学、粒子物理学、量子力学、光伏技术、物理学、喹喔啉衍生物、理论计算机科学、太阳能电池、分子物理学
更新于2025-09-23 15:19:57
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量子电子学与非线性光学导论 || 物质的原子-分子理论漫谈
摘要： 从基础物理学中我们很清楚，物质由分子和原子组成。根据原子与分子之间相互作用的性质和强度，物质会呈现以下聚集态之一：气态、液态、固态或等离子态。量子电子学研究所有这些状态，我们将按照粒子间相互作用程度递增的顺序来探讨它们。首先简要介绍孤立原子。
关键词： 量子力学、量子电子学、原子分子理论、物质状态、薛定谔方程
更新于2025-09-23 15:19:57
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视网膜质子化席夫碱的不同氢键环境控制着通道视紫红质-2中的光异构化
摘要： 通过量子力学/分子力学方法研究了通道视紫红质-2（ChR2）光循环的初始事件——反式到顺式的光异构化过程，同时考虑了基态中视网膜环境的柔性特征。采用从头算多组态理论水平处理生色团，我们能够基于泵浦-探测光谱学合理解释实验发现，阐明ChR2相较于其他视紫红质所呈现的更复杂独特机制。特别地，研究发现氢键模式差异会导致不同激发态参与反应，由此可推定最有效的氢键构型。此外，通过模拟红外光谱表征光异构化后首个光循环中间体P500的结构，并与现有实验数据对比验证。该结果源自基于密度泛函理论的半经验方法描述生色团的大规模分子动力学模拟，明确鉴定了从视网膜Schiff碱接受质子的抗衡离子：谷氨酸E123的侧链。
关键词： 傅里叶变换红外光谱、量子力学/分子力学、视黄醛席夫碱、光异构化、通道视紫红质-2、氢键、激发态、分子动力学
更新于2025-09-23 06:53:35
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 时间顺序的贝尔不等式实验违背
摘要： 纠缠是量子力学的一个预言，它表明我们的物理定律无法用局域因果模型来描述。这引发了诸多争论，包括爱因斯坦著名的观点——量子力学是不完备的理论，我们或许终将发现能用局域因果模型描述的更深层理论。然而，无漏洞的贝尔不等式违背实验证明事实并非如此。贝尔定理独立于量子力学，它揭示任何试图取代量子力学的理论都必须具有某种非局域性。此后，学界利用不同物理系统进行了多次违背贝尔不等式的实验，最终实现了三项无漏洞实验[1-3]。最新的理论[4,5]与实验技术[6,7]使我们得以研究量子力学预言的新现象——即不存在固定因果顺序的过程。先前对该效应的实验检验都需假设量子力学能正确建模实验结果。但正如贝尔研究之前的纠缠现象，这些结果仍可能被其他具有确定因果顺序的理论解释。于是自然产生疑问：这类过程真实存在，还是量子力学的假象？我们通过构建时间顺序的贝尔不等式[8]证明这些效应确实存在。该不等式的违背（独立于量子力学）意味着所研究过程的时间顺序必定真正不确定。随后我们展示如何利用两个具有纠缠控制量子比特的量子开关系统[6,7]（见图1）来违背该不等式。
关键词： 量子力学、贝尔不等式、量子开关、纠缠、时间顺序
更新于2025-09-16 10:30:52