前言：中文期刊網精心挑選了量子力學基本原理的內容范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
量子力學基本原理的內容范文1
Kaiseralautern，Germany
Introduction to Quantum
Mechanics
Schrodinger Equation and
Path Integral
2006，805PP.
Hardback，USD：98
ISBN：9789812566911
H.J.W.繆勒―克斯特恩 著
上世紀二十年代由薛定鍔建立的波動方程，即薛定鍔方程和四十年代末由費曼建立的路徑積分方法，而今已經成為處理量子力學問題的兩種同等重要的方法。由于數學形式上簡單些，薛定鍔方程有更廣泛的應用，但在統計物理，特別是場量子化方面的重要應用，費曼路徑積分起著同樣的重要的作用。
本書力求通過解決量子力學的一些基本問題以及在各自主要的應用領域對這兩種方法詳細地進行比較，考查兩者的應用能力。從一些非平庸的例子，作者明確指出：對求解分立譜，薛定方程要容易得出；而處理散射問題，路徑積分方法更方便。
全書內容分為四大部分。第一部分是從第1-14章，介紹量子力學的起源､數學基礎､基本原理和一些標準應用。各章的目錄分別為：1.引言；2.哈密頓力學；3.量子力學的數學基礎；4.Dirac的右矢量和左矢量；5.薛定鍔方程和劉維爾方程；6.簡諧振子量子力學；7.格林函數；8.時間無關的微擾論；9.密度矩陣和極化現象；10.量子理論：一般形式；11.庫侖相互作用；12.量子力學穿透；13.線性勢；14.經典極限和WKB方法。第二大部分包括第15-20章。主要處理微擾論的一些應用。它們分別為：15.!次勢；16.屏蔽庫侖勢；17.周期勢；18.非簡諧振子勢；19.奇異勢；20.微擾展開數高階行為。第三大部分包括第21-26章。介紹路徑積分方法及其應用。各章內容分別為：21.路徑積分形式；22.經典場位形；23.路徑積分與瞬子；24.路徑積分和在一條線上的彈跳；25.周期性經典位形；26.路徑積分和周期性經典位形。第四大部分是本書的是后部分，它包括第27-29章，內容分別為：27.約束系統的量子化；28.量子―經典交義作為一種相變；29.結語。
本書敘述方法新穎，內容非常豐富，詳細地給出了所有的計算。對于從事理論物理學習和研究的高年級大學生､研究生和教師以及相關的研究人員，本書都是一本很有價值的參考書。
丁亦兵，教授
(中國科學院研究生院)
量子力學基本原理的內容范文2
關鍵詞 量子力學 教學改革 創新能力 研究性教學
中圖分類號：G643.0 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.07.017
Graduate Education Course Advanced Quantum Mechanics Teaching Reform
HU Ping， PENG Zhihua， GUO Ping， HU Jiwen
（College of Mathematics and Science， University of South China， Hengyang， Hu'nan 451001）
Abstract Postgraduate both the learning process to deepen the knowledge of the process is scientific ability， knowledge of scientific basis. From Graduate Teaching Mode existing problems， discusses the necessity of quantum mechanics graduate students in higher education， research teaching model introduced in the teaching process， improve the quality of teaching so that students master the basic principles of quantum mechanics， based on general ability， innovation ability has been greatly improved.
Key words Quantum Mechanics; teaching reform; innovative ability; research teaching
自上個世紀80年初期恢復研究生教育，我國的研究生教育進入了蓬勃發展的時期。①隨著我國高等教育的發展，研究生教育規模的也迅速擴大，研究生教育質量已成為一個全社會關注的焦點問題。我國研究生的素質關系到國家的未來發展，研究生教育是為國家培養現代化建設、發展科技培養高水平、高層次人才;研究生教育是我國站上世界知識經濟高點的重要支持;同時也是高校實現由教學型向研究型轉變的重要基礎。研究生教育不同于本科生教育，研究生教育不僅包含課程教學，同時包含了社會實踐、學位論文等諸多環節。②然而作為科研能力、自主創新能力發展的基礎――課程教學不僅要傳授知識，更重要的是要指導研究生思考，是提高研究生培養質量的根本。
研究生教學質量是整個研究生教育的一個重要部分，如何合理利用現有教學資源條件，使得研究生教學質量能夠穩步提高，則成為研究生管理的首要解決問題之一。自上個世紀80年代以來，高等教育改革逐漸興起，其主要目標就是培養創新型人才，教育界越來越多地關注教學方法創新研究。首先，研究性教學，是一種能有效引導學生主動探究、培養學生創新能力的教學方式，引起全世界各地的教育及其相關部門的關注。目前，教育部實施研究生科研創新項目研究計劃， 現在全國已有100多所大學參加這項計劃。其次，在過去的幾十年中，國內外在總結以前高等教育成果與不足的基礎上，以培養創新型人才為教育主要目標，對原有的傳統高等教育模式進行了改革。
自從20世紀50年代美國施瓦布教授首先提出學生的學習過程和科學家的研究過程是一致的以來，研究性學習引起了人們的廣泛關注，提出了各種相關的理論。③④⑤ 然而，現在國內的高校課堂教學大部分都是基于傳統教學模式：教師教學――課堂講授為主的教學模式。而研究性學習，則主要是以研究問題為基礎、由學生主動提出問題、并設計解決方案、解決問題，并在這一過程中獲得知識、培養相應的能力，基于此中方式來展開教學與研究的教學模式在國內現有的教學理念與教學資源條件下，應用并不廣泛。尤其是在相對較為抽象難懂的理工類課程如量子力學課程教學中應用更是甚少。⑥研究生教育主要是培養學生的科研能力與素養，首先要在“研究”的培養上下功夫，而研究生課程教學正好提供了這一平臺。在本文中主要以高等量子力學課程教學為主要研究內容，探討如何進行課堂教學改革。
自1978年國內恢復研究生招生制度以來，高等量子力學就被列為物理系各專業研究生必修的學位課程之一，同時高等量子力學也是報考博士研究生的考試科目之一，在原來本科階段“量子力學”的基礎上進行深化和拓展，主要是提供學生在后學研究工作中要用的一些知識和方法。量子理論已經成為解決物理學、生命科學、信息科學和材料科學等理論問題的關鍵。
量子力學作為一門微觀物理課程，與經典物理學相比，有一個很明顯的差異：其中很多理論很難與日常生活和經驗對應，涉及的理論、概念非常抽象，同時涉及非常多的數學知識，如（線性代數、Hilbert 空間、群論、數學物理方法和復變函數等），內容繁多，知識結構廣泛，使得學生理解起來有非常大的困難，同時容易誘使學生陷入復雜繁瑣的計算，而失去對量子力學學習的興趣。目前，從我校物理系碩士研究生的實際情況來看，學生的量子力學知識水平參差不齊，有的學生以前沒有學習過量子力學，有的學生學量子力學學時非常短，同時每個研究方向對量子力學的需求也不盡相同。 因此，量子力學成為教師公認難教的課程、學生公認難學的課程。 高等量子力學的教學效果將直接影響學生以后的科學研究創新能力與論文水平。為了培養研究生日后的科研能力，我們主要從教學內容和教學方法上進行了改革探討。
在教學內容上，結合本校教學時限（48學時）和本校學生的特點、學生的研究方向，主要目標是將量子力學的知識應用到其它領域，避免冗長的理論計算，激發學生的創新熱情。重點學習量子力學的形式理論、微擾理論、對稱性和守恒定律、量子散射理論等。
在教學方法上，根據學生的知識基礎和教學內容的特點，改變傳統的教學方式，采用學生為主的教學方式。傳統的教學方式主要是以教師講授為主的灌輸式、填充式，由于量子力學本身的特點，這些教學方法對量子力學的教學實效非常有限。一方面，一個主角的表演使得本身比較枯燥的量子力學課堂毫無生氣，學生面對復雜繁瑣的數學推導，思維跟不上教師的節奏，學生的學習熱情下降。另一方面，學生本身的角色沒有改變，自主學習、自主思考沒有可鍛煉的平臺。教師考慮到自然科學的特點，一定要從知識的傳承角度出發，這樣教師要去貫徹啟發式的教學方式。學生學一門課，學的是前人從實踐中總結出來的間接知識。一個好的教師，應當引導學生設身處地去思考，自己是否也能根據一定的實驗現象，通過分析和推理去得出前人已認識到的規律？自然科學中任何一個新的概念和原理，總是在舊概念和原理與新的實驗現象的矛盾中誕生的。⑦作為教師，要充分利用新舊理論的矛盾提出問題，讓學生思考問題，并設計一套完成的解決方案。在量子力學的課堂教學中，筆者結合實際情況，主要采取的是學生講授為主、教師輔導的方式。盡管學生對量子力學知識的理解有限，但是一方面可以促使學生在課前預習;另一方面學生為了準備一堂課，要查閱相關資料，這樣就可以極大地提高學生查找資料的能力，拓展學生知識面。作為教師，從學生講授中也可以得到一些啟發，諸如學生對一個問題理解的切入點與教師理解的不同，從而教師可以調整日后的課堂教學，使得課堂教學的內容從抽象化為通俗。
將科學研究融入到課堂教學，也是實現課堂教學改革的有效方式之一。研究生不僅要學習知識，更要的是做科學研究，寓教于研同樣可以提高教學效果。在課題教學中，針對一個主題，在講授基本知識的同時，更多的引入與之相關的前沿知識，并要求學生設計相關的問題，展開調查研究，以論文、學術報告的方式提交研究成果。通過此種方式，研究生的科學研究能力得到鍛煉，創新思維能力得到培養，符合我們培養創新型人才的目標。
本文結合本校研究生的實際情況以及量子力學學科特色，我們主要從從教學內容、教學方法兩方面探討高等量子力學課程的教學改革。隨著我國高等教育的發展，研究生課程教學改革還有待進一步地深化，這樣才能提升我國研究生教育的整體水平，為祖國的發展培養更多的人才，日益增強國家的綜合國力。
本文得到南華大學教學改革研究課題，2014XJG49;南華大學研究生教學改革研究項目 資助
注釋
① 周萍.量子力學研究性教學[J]. 中國科教創新導， 2011（17）： 89-90
② 高芬.美國高校研究生教學中的“教”與“學”――以美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校教育學院為例[J].學位與研究生教育，2011（3）：73-77.
③ 沈元華.設計性、研究性物理實驗介紹[J].物理實驗，2004（2）：33-37.
④ 顧沛.把握研究性教學、推進課堂教學方法改革[J].中國高等教育研究，2009， （7） ：3 1-33 .
⑤ 陳興文，白日霞，李敏.開展研究性教學培養大學生創新能力[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2009（1）：123-125.
量子力學基本原理的內容范文3
【關鍵詞】中學 化學教學 量子空間論
【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）10-0154-01
（小敘）：課篇第一章節細讀、研讀、探透性知識點。
1.尋找研究方法 2.課題的研究內容
3.課題研究的一些成果 4.鞏固建筑語錄
【序言】
化學是在分子、原子層次上研究物質性質、組成、結構與變化規律的科學。化學不斷地發展著，目前，人們發現和合成的物質已有幾千萬種，其中很多是自然界中原本不存在的；這極大地改善了人類的生存和發展條件，豐富了人們的生活。
例如：
1.納米銅（1nm=10?9m ）具有超塑延展性，在室溫下可拉長50多倍而不出現裂紋。
2.用隔水透氣的高分子薄膜做的鳥籠。
3.單晶硅為信息技術和新能源開發提供了基礎材料。
4.用玻璃鋼制成的船體。
總之，作為實用的、富于創造性的中心學科，化學在能源、材料、醫藥、信息、環境和生命科學等研究領域以及工農業生產中發揮著其他學科所不能替代的重要潛質作用。近年來，“綠色化學”的提出，使更多的化學生產工藝和產品向著環境友好的方向發展，化學必將使世界變得更加絢麗光彩。
【尋找研究方法】
第一單元 走進化學世界；
1.物質的變化和性質
2.化學是一門以實驗為基礎的科學
3.走進化學實驗室
第二、三單元 我們周圍的空氣與自然界的水；空氣、氧氣（氧氣的制?。⑺慕M成、分子和原子、水的凈化。“愛護水資源”。
第四、五單元 物質構成的奧妙、簡單統計應用；原子的構成、元素、離子、化學式與化合價 ：
如何正確書寫化學方程式”？利用化學方程式的簡單計算？
第六、七單元 C與C的氧化物燃料及其利用；
分析：金剛石、石墨和C60 （1.CO2 的制??？ 2.CO2 與CO的區別、聯系？）
應用：燃燒和滅火？燃料和熱量？
環保問題：“燃料對環境的影響”
自留田地：“石油和煤的綜合利用？”
第八、九單元 金屬與溶液的問題；
熟記、認識：金屬、金屬材料、金屬的化學性質；
金屬資源的利用和保護、溶液的形成；
溶解度、溶質的質量分數。
第十、十一、十二單元 酸與堿 、鹽與化肥 、“化學與生活”。
生活中常見的：1.酸與堿
2.酸與堿之間會發生什么反應
3.鹽
4.化學肥料
人體：1.人類重要的營養物質
2.化學元素與人體健康
3.有機合成材料
學生自認化學常用儀器。學習“附錄”相關記錄 。
【課題的研究內容】
無機化學中量子（分子、原子）力學論
量子化學（Quantum chemistry）是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基礎原理和方法研究化學問題的一門基礎科學。研究范圍包括穩定和不穩定分子的結構、性能及其結構與性能之間的關系；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應等問題。
量子化學是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基本原理和方法，研究化學問題的一門基礎科學。
1927年海特勒和倫敦用量子力學基礎原理討論氫分子結構問題，說明了兩個氫原子能夠結合成一個穩定的氫分子的原因，并且利用相當近似的計算方法，算出其結合能。由此，使人們認識到可以用量子力學原理討論分子結構問題，從而逐漸形成了量子化學這一分支學科。
【課題研究的一些成果】
生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的復制與突變、藥物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用，甚至可以有目的地修飾酶的結構，設計并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧妙，進而調控基因的復制與突變，使之造福于人類；可以根據藥物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。
【鞏固建筑語錄】
化學中常見“離子反應”包括：“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”和“離子反應及其發生的條件”兩部分。
無機化學中最關鍵的是要有實觀性：基礎高層次的“化學方程式”們。
其次，稀土元素中的各種化學量變、質變及各種物理、化學性反應。
再次，金屬的利用、及高等積存用途。
還有，就是氣體的大力層存在行式。如同：水、陸、空，人類的生活方式。
參考文獻：
[1]初中九年級化學上、下冊課本，人民出版社出版，2011年版。
量子力學基本原理的內容范文4
在信息時代，網絡安全是一個嚴峻的問題。信息安全已經得到了各國政府的高度重視，一方面要保護自己的安全，另一方面要攻擊對方，信息保護的升級刻不容緩。
1 現代密碼學
現代密碼學的基本思想是發送方使用加密算法和密鑰，將要保密的信息變成數字發送給接收方。密鑰是隨機數0、1，將其與要傳送的數字明文放在一起，用加密算法把它們變成密文，密文就是傳送的信息。接收方使用事先定好的相應的解密算法，反變換將明文提取出。
密碼體制分為兩類：一類叫對稱密鑰(非公開密鑰)，它的加密密鑰和解密密鑰相同，通信雙方需要事先共享相同的密鑰，關鍵在于如何安全地傳遞密鑰。其中有一種一次一密(one time pad)的密碼，用與明文等長的二進制密鑰與明文異或得密文，并且每個密鑰使用一次就銷毀，根據香農的證明一次一密是無法破譯的。
另一類叫非對稱密鑰(公開密鑰)，加密密鑰和解密密鑰不相同，加密密鑰公開，發送者發送密鑰與明文混合之后的密文，接受者使用不相同的密鑰解出密文。從公開的加密密鑰推導出解密密鑰需要耗費極巨大的資源，雖然原則上可破解，但實際做不到，所以，在當今社會受到廣泛使用。
一旦量子計算機研制成功，它可以更快速的破解數學難題，公開密鑰就面臨了嚴峻挑戰。
2 量子密碼
無論采用哪種方法，都無法避免“截取-重發”的威脅。為了應對強大的量子計算機，需要無條件安全的一次一密的加密方案;但必須解決密鑰分配的安全性，可以借助于量子信息作為密鑰傳輸的工具。一次一密不可破譯加上密鑰傳輸不可以竊聽，從理論上就可以做一個“絕對安全”的量子保密通信。
量子密碼是利用信息載體(例如光子等粒子)的量子特性，以量子態作為符號描述的密碼，它的安全性是由量子力學的物理原理保障的。
①測量塌縮理論：除非該量子態本身即為測量算符的本征態，否則對量子態進行測量會導致“波包塌縮”，即測量將會改變最初的量子態。②不確定原理：不能同時精準測量兩個非對易物理量。③不可克隆原理：無法對一個未知的量子態進行精確的復制。④單個光子不可再分：不存在半個光子。
3 量子通信
量子通信，廣義是指量子態從一個地方傳送到另一個地方，內容包括量子隱形傳態、量子糾纏交換、量子密鑰分配;狹義上是指量子密鑰分配或基于量子密鑰分配的密碼通信。本文講述的是狹義的量子通信。
3.1 單光子的偏振態
本文介紹采用BB84協議實現的量子通信，在發送者和接收者之間用單光子的偏振態作為信息的載體。有兩種模式：一個是直線模式，光子偏振態的偏振方向是垂直或者水平，如圖1所示;一個是斜線(對角)模式，光子偏振態的偏振方向與垂直線稱45 ?觷角，如圖2所示。
3.2 基于BB84協議下的“制備-測量”
依照慣例，密碼學家稱發送者為Alice，接收者為Bob。Alice隨機用直線模式或對角模式發出光子，并記錄下不同的指向。Bob也隨機決定用兩種模式之一測量接收到的光子，同時記下采用檢偏器的模式和測量結果值。傳送結束后，Alice與Bob聯絡，Bob告訴Alice他分別采用哪種模式測量，然后Alice會告訴Bob哪些模式是錯誤的，這一過程無須保密。之后他們會刪除使用錯誤模式測量的光子，而正確模式測量出的光子按照統一規定變成0、1碼后，就成為量子密鑰。
3.3 發生竊聽
根據“海森堡測不準原理”，任何測量都無法窮盡量子的所有信息。因此，竊聽者想要復制一個完全相同的光子是根本不可能的事情。同時，任何截獲或測量量子密鑰的操作都會改變量子狀態，竊聽者只得到無意義的信息，而信息合法接受者也可以從量子態的改變，知道存在竊聽者。
密碼學家通常稱竊聽者為Eve，同Bob一樣只能隨機選擇一種測量模式，當她采用錯誤的測量方式對某一光子測量時，由于波包塌縮，光子的偏振態會改變。比如，Eve使用對角模式測量直線模式下的光子態，光子態會塌縮為對角模式。之后即使Bob選擇了正確的測量模式測量該光子，Bob可能會得到不符合編碼信息的測量結果，這就產生了誤差，具體通信過程如圖3所示。
Eve竊聽一個光子采用錯誤測量模式的概率是50%;采用錯誤模式時，信息可能變成0，也可能變成1，他有25%的概率被發現。但密鑰并非一個光子組成，光子數越多被發現的概率就會越高。當誤碼率低于閾值，就可以稱這個密碼是安全的;當誤碼率超過閾值，就稱密碼被竊聽，重新再制備新的密鑰，一直檢查到密鑰在建立過程中沒有竊聽者存在，接下來進行一次一密的傳送。通過這種方式能保證密鑰本身安全，并且加密密文不可破譯，這就是量子通信的安全性所在。
3.4 量子信道與經典信道
發送方通過量子信道傳送量子態光子，接收方用兩種不同類型的檢偏器測量，檢測出0、1組成的量子密鑰，還需要一個經典信道。因為是采用一次一密方式，所以經典信道需要定時傳送同步信號。
4 量子通信現狀
由于量子通信技術的各種優勢，國際上的一些國家，特別是美國、日本、歐盟都投入了大量的人力物力，進行量子通信的理論與實驗研究。2002年美國BBN公司，哈佛大學和波士頓大學開始聯合建造DARPA網絡。2010年日本在三個政府機構之間使用量子密鑰分配技術，并與2010年10月在東京演示了一個城域量子保密通信網。2010年西班牙馬德里建成歐盟第一個城域QKD網絡。我國也在量子通信技術的道路上不斷發展。2012年“金融信息量子通信驗證網”是世界首次利用量子通信網絡實現金融信息的傳輸。2012年黨的“十”期間在部分核心部位部署量子通信系統。2013年量子保密通信“京滬干線”正式立項，打造廣域量子通信網絡。
5 結 語
量子通信還有一些技術難題未攻破，例如信道的干擾，設備的非理想特性，身份驗證、密鑰存儲等技術需要進一步改良等等。雖然理想情況量子密碼不可破，但在實際中還有一些漏洞需要考慮。在未來幾年，相信我國在中央、地方政府及相關部門大力支持下，通過相關科研團隊的努力，量子通信技術會不斷完善，量子通信產業也必將取得飛速發展。
量子力學基本原理的內容范文5
在霍爾效應發現約100年后，1980年，德國科學家馮?克利青發現了“整數量子霍爾效應”，并于1985年獲得諾貝爾物理學獎。1982年，美籍華裔物理學家崔琦、美國物理學家施特默等發現“分數量子霍爾效應”，不久由美國物理學家勞弗林給出了理論解釋，并且他預言存在帶有分數電荷的準粒子，該預言在1997年得到了實驗證實。他們三個人共同獲得1998年諾貝爾物理學獎。
1988年，美國物理學家霍爾丹提出可能存在不需要外磁場的量子霍爾效應，這一點對量子霍爾效應的實際應用有極為重要的意義。但是多年來一直未能找到能實現這一特殊量子效應的材料體系和具體物理途徑，使得這種“量子反?；魻栃钡奶剿鞒蔀槎嗄陙碓擃I域的一個的極具挑戰性的任務。最近，中國科學家在這方面取得了一些突破性進展，引起了國內外廣泛的關注。
量子霍爾效應是凝聚態物理中一種非常奇特的現象，它是一種典型的宏觀量子效應，是微觀電子世界的量子行為在宏觀尺度上的一個完美體現。它不僅深刻地反映了物理學的基本原理，也使物理學乃至數學的拓撲研究中一些現代概念得到了具體的實現，同時還提供了實現凝聚態物理與粒子物理交叉的難得的機會。作者認為它值得做為物理學所有相關專業的研究生修習的一門課程。
本書是以服務于教學為宗旨的一部教科書，對于量子霍爾效應涉及的各方面知識和最新發展起來的一些新概念給出了啟發性的、全面而自成系統的闡述。本書的第1版于2000年出版，7年之后考慮到該領域在理論與實驗方面取得的許多新的進展，作者于2008年出版了該書的第2版，對第1版進行了全面修訂，不僅增加了一些章節，有的部分被完全改寫了。（對于第2版的評介，請參考本刊2008年第8期。該書于2012年底由北京大學出版社影印出版。）這里評介的是2013年出版的第3版。
與第2版相比，第3版內容由原4個部分擴充為5個部分，由32章擴充為41章。第1部分 量子場論，包括第1-8章：1.量子力學；2.量子場論；3.正則量子化；4.自發對稱性破缺；5.電磁場；6.Dirac場；7.拓樸孤子；8.任意子。第2部分為單層量子霍爾系統，包括第9-22章：9.單層量子霍爾系統概述；10.蘭道量子化；11.量子霍爾效應；12.準粒子與活化能；13.復合粒子場論；14.復合玻色子和半經典分析；15.量子霍爾鐵磁體；16.自旋結構；17.分數量子霍爾狀態的階梯；18.邊緣效應；19在更高階蘭道能級中的帶和泡；20.石墨烯中的量子霍爾效應；21.聚硅烷（Silicene）中的量子霍爾效應； 22.拓撲絕緣子和無蘭道能級的量子霍爾效應。第3部分為雙層量子霍爾系統，包括第23-29章：23.雙層量子霍爾系統概述；24.SU（2）贗自施結構；25.雙層鎖定態；26.層間相干與約瑟夫森效應；27.有公度相與非公度相； 28.SU（4）量子霍爾鐵磁體； 29.υ=2的雙層量子霍耳系統。第4部分 微觀理論，包括第30-34章：30.微觀理論概述；31.非對易幾何學；32.蘭道能級投影；33.非對易孤子；34.交換相互作用和等效理論。第5部分 最新的實驗進展，包括35-41 章：35.新的實驗進展概述； 36.量子霍爾態的實空間觀測； 37.整數與分數量子霍爾系統的集團激發；38.量子霍爾區的超精細相互作用； 39.微波誘導非平衡現象； 40.電子雙層超流現象；41.ZnO中的量子霍爾效應。
書末有一個附錄，收集了16項書中提到的數學知識的介紹，并分別給出了簡明扼要的證明。對于使用全文有很大幫助。
本書內容非常豐富、新穎，論述異常深入細致，適用于凝聚態物理、粒子物理、理論物理及數學物理的研究生做為教材，對相關領域的研究人員也是一本很重要的參考書。
量子力學基本原理的內容范文6
在量子的世界中，對于一個微觀的粒子，測量過程本身將不可避免的給我們要測量的物體造成一個顯著的擾動，而且即使在原則上，我們也完全沒辦法把這一擾動減小到零；另一方面，觀測行為本身又會破壞粒子原來的狀態，讓你永遠不可能知道粒子本來的狀態是什么。這就是量子不可克隆原理：你不能夠復制一個未知的量子態，而不改變量子態本身。量子不可克隆原理是量子加密的基礎。如果我們把想要保密傳輸的信息，加載到一個個不可能被準確觀測和復制的量子態上，而任何的竊聽行為都會改變原本傳輸的數據。那么最后我們取一部分數據出來，檢查原本傳輸的信息是否被破壞，就能夠檢測到竊聽者是否存在。
整個量子通信中，具有短期內真實的應用潛能的就是量子保密通信，其中最有用的部分就是量子密鑰分發。經典通信使用最廣泛的公鑰密碼，是假定一些數學難題，最典型的是假定大型數據分解的數學難題。但是，隨著計算能力的不斷提高，特別是未來量子計算機如果實現的話，這種數學難題的復雜性就迎刃而解了，換句話說，經典保密通信基于的數學方法不能獲得嚴格的數學證明。在這個背景下，量子保密通信最大的賣點就是它的安全性獲得了嚴格的數學證明，這也可以從其量子力學的基本原理來解釋。
量子通信另一個核心內容是隱形傳輸，是利用了光子等基本粒子的量子糾纏原理來實現保密通信過程。糾纏是一種詭異的超距離相互關聯的現象：兩個糾纏在一起的粒子，即使被完全隔離，當觀測一個粒子的狀態時，另一個粒子的狀態也會發生瞬時的改變。換言之，兩個粒子的量子狀態是完全關聯的。量子物理讓人最不可思議的地方在于，事物的狀態并不是唯一確定的。對于宏觀的硬幣而言，只可能存在兩種狀態：正面朝上或是反面朝上。但對于一枚量子硬幣，它可以既是正面朝上又是反面朝上。對于兩枚糾纏在一起的量子硬幣，如果發現其中一枚是正面朝上，另一枚也一定是正面朝上；當發現一枚是反面朝上，另一枚也一定是反面朝上；如果發現一枚既是正面朝上又是反面朝上，另外一枚也一定既是正面朝上又是反面朝上。因此，糾纏所包含的關聯性，要比我們通常理解的宏觀上的關聯性強得多。
事實上，糾纏的兩個粒子盡管可以在很遠的距離上一個影響另一個，但它們無法傳遞任何信息。以密鑰為例，當雙方共享同一套密鑰時，并沒有發生信息的傳遞，直到加密的文本傳來，密鑰才有意義。量子通信和傳統通信的唯一區別在于，量子通信采用了一種新的密鑰生成方式，而且密鑰不可能被第三方獲取。
向全球的量子通信網邁進
發展量子通信技術的終極目標是構建廣域乃至全球范圍的絕對安全的量子通信網絡體系。通過光纖實現城域量子通信網絡連接一個中等城市內部的通信節點、通過量子中繼實現鄰近兩個城市之間的連接、通過衛星與地面站之間的自由空間光子傳輸和衛星平臺的中轉實現遙遠兩個區域之間的連接，是實現全球廣域量子通信最理想的路線圖。
在這一路線圖的指引下，歐洲、美國和中國等在過去幾年中均進行了戰略性部署，投入了大量的科研資源和開發力量，進行關鍵技術攻關和實用化、工程化探索，力爭在激烈的國際競爭中占據先機。光纖量子密碼技術目前正從點對點量子密鑰分發的初級階段向實現多節點網絡內的量子安全性方向深入發展階段，全球各地正在加緊進行量子通信系統的實用化和工程化建設。
由美國國防部高級研究署（DARPA）支持， BBN公司（具有很強的軍方特色）技術部聯合波斯頓大學與哈佛大學共同開展了量子保密通信與IP 互聯網結合的五年試驗計劃。該計劃主要內容是以BBN技術部、波斯頓大學和哈佛大學作為三個節點以構建融合現行光纖通信網、互聯網和量子光通信的量子互聯網，并在此基礎上實現保密通信。
在歐盟的《量子信息處理和通信：歐洲研究現狀、愿景與目標戰略報告》中給出了歐洲未來五年和十年量子信息的發展目標，例如將重點發展量子中繼和衛星量子通信，實現1000公里量級的量子密鑰分配。歐洲空間局計劃到2018年將國際空間站上的量子通信終端與一個或多個地面站之間建立自由空間量子通信鏈路，首次演示絕對安全的空間量子密鑰全球分發的可行性。歐盟在2008年9月了關于量子密碼的商業白皮書，啟動量子通信技術標準化研究，并聯合了來自12個歐盟國家的41個伙伴小組成立了SECOQC工程。
實用化進程：與經典通信的融合
從目前的實際應用來看，將量子通信網絡與現有網絡進行融合是最優的發展戰略?；ヂ摼W在設計時并沒有深入地考慮安全性，這造成當今的網絡安全問題十分突出。量子通信是人類能掌握的最保密的通信技術，量子通信和經典通信網絡的融合研究對于提升未來網絡的安全性具有重要的意義。
量子通信和經典網絡的融合需要解決物理層和組網技術、中繼技術和通信應用技術等幾個方面的融合問題。對于未來網，應當從基礎設施的建設和利用上就考慮和量子通信的融合。由于傳統的光通信可能在很長一段時間內仍然是主要通信技術手段，在光通信網絡上實現量子通信網絡，將是融合的基礎。
實際的量子通信中，量子通信與現有通信的融合是一個相互取長補短的過程，量子通信不會完全替代現有的通信技術，而是在現有的技術上在物理層、網絡層、應用層將兩者進行了融合。
從物理層來說，可以從光源、探測器和信道方面考慮。在光源方面，利用單光子源或者單離子源，或者將激光光源衰減到單光子量級應用到實際工程中；在探測方面，因為是單光子信號源，需要特測器有單光子量級特征，對量子密鑰分發中的連續變量進行測量；在信道方面，對于不同的光源用不同波長的商用光纖即可滿足條件。
從網絡層來說，一方面我們可以采取獨立的信道和統一的網絡結構，也可以用一根光纖既傳遞量子信號又傳遞經典信號；除了光纖技術，還需要采取例如基于糾纏交換的量子中繼技術來解決量子通信的遠距離傳輸這一核心問題；此外，在組網的往來上，可以采取電路交換或者波長復用技術，并且增加量子路由器來進行控制。
從應用層來看，我們可以跟現有的互聯網安全協議結合，用量子密碼來替換現有協議中的初始密碼，這樣既可以得到更高的安全性也可以保持實際的通信速率?，F在實際用到的量子保密分發的方法都是用誘騙態量子密鑰分發的方法。而一旦用量子的方法產生密鑰，則必須與后繼的經典通信結合才能實際應用。比如，我們用量子密碼生成種子密鑰，然后用經典的方法進行擴張，這樣既保證了種子密鑰的安全，同時也有很高的通信效率。
量子通信在中國
量子信息因其傳輸高效和絕對安全等特點，被認為可能是下一代IT技術的支撐性研究，并成為全球物理學研究的前沿與焦點領域?；谖覈?0年來在量子糾纏態、糾錯、存儲等核心領域的系列前沿性突破，中科院于2011年啟動了空間科學戰略性先導科技專項，力爭在2015年左右發射全球首顆“量子通訊衛星”。
中國科學技術大學教授潘建偉、彭承志、陳宇翱等人，與中科院上海技術物理研究所王建宇、光電技術研究所黃永梅等組成聯合團隊，于2011年10月在青海湖首次成功實現了百公里量級的自由空間量子隱形傳態和糾纏分發。實驗證明，無論是從地面指向衛星的上行量子隱形傳態，還是衛星指向兩個地面站的下行雙通道量子糾纏分發均可行，為基于衛星的廣域量子通信和大尺度量子力學原理檢驗奠定了技術基礎。
如果應用量子通信這項高科技，中國軍方能瞬間傳送軍事信息而又確保萬無一失。通過這項保密力度極強的科技的應用，能大幅度提升軍隊的指揮和控制能力，使得中國在信息戰能力方面超越美國。
發射量子通訊衛星早就被中國科學界列為一項核心任務。早在2011年9月，中國科學院院長、黨組書記白春禮在談到中國能否抓住第六次科技機遇時透露，中科院計劃在未來十年發射五顆科學衛星，其中，量子通訊衛星的衛星發射將列為重中之重。
由于量子信號的攜帶者光子在外層空間傳播時幾乎沒有損耗，如果能夠在技術上實現糾纏光子再穿透整個大氣層后仍然存活并保持其糾纏特性，人們就可以在衛星的幫助下實現全球化的量子通信。這樣一來，這種世界上最為保密的通信手段將會覆蓋世界任何角落。
