注册

第19集《量子芯片》、第30集《盾构机》合编电子书目录

其他分类其他2023-08-08
555

《双养汇集》合编壹

量子芯片》《盾构机》

《双养汇集》合编壹

《量子芯片》《盾构机》

仁者乐山整理

第19集《量子芯片》、第30集《盾构机》合编目录

01,第19集《量子芯片》前言
02,第30集《盾构机》前言
03,为什么把这两集合编?
19----1,中国首个量子信息技术国家标准正式发布
19----2,量子芯片生产线已经落地合肥
19 -----3,量子芯片的开发成功,将为中国带来无限风光,
19---4,中国研制量子参量放大器交付使用
19---5,关于量子芯片的一点说明
19---6,什么是量子?什么是量子纠缠?
19---7,什么是量子计算机?
19---8,量子力学诞生的历史
19----9   潘建伟院士谈量子力学。
30----1,盾构机的现状和发展趋势
30----2,盾构机发展的白皮书

金言玉语   供大家共勉

生活的舞台上,处处都有精彩。我们不必羡慕他人的位置,只需演好自己的角色。没有蓝天的深邃,可以有白云的飘逸;没有大海的壮阔,可以有小溪的优雅。只要怀揣希望,逐梦前行,你就是自己的人生主角。
人生的赛场上,不必太计较一时的得失,重要的是未来我们将用何种方式持续成长。时刻保持好奇心,敢于尝试新鲜事物,才能让自己不断进步,不断奔向精彩的未来。
学会做减法、学会取舍,是人生一种宝贵的成长体验。减少惰性、节省心力,人生的每个维度都可以变得更简单和纯粹。所谓成长,就是学会去繁从简的智慧。
 

正   文

01,为什么把这两集合编?
一是因为它们都是逆袭的代表,也都是国之重器;二是因为它们都是重器之极端,前者无限小,没有质量;而后者,巨无霸直径16米,质量几百吨;三是都有自主产权但其本质不同,后者是外来品,通过消化吸收创新变为自主产权,前者是另起炉灶、走新路,拥有百分之百的自主产权。
02,19集《量子芯片》前言
量子芯片是芯片生产的全新的生产技术路线,它和硅基芯片根本不是一条路,硅基芯片是以纳米为单位的,现在生产的7纳米、5纳米芯片已经是顶尖的技术了,但对量子芯片来说,豪无意义,因为量子芯片是以光量子为基本单元的,不受摩尔定律的限制,

可以无限堆曡,如果能有100个光量子叠加,它的算力比全世界所有的硅基芯片的算力总和还要强百万倍。所以说量子芯片是一项颠复性创新技术,因为由顶端光刻机生产的硅基芯片被美西方笼断卡我们的脖子,我们只好重辟路径、另起炉灶,绕过光刻机,实现弯道超车,解决被美西方利用高端芯片卡我们脖子的困境。这次央妈化了足足半小时,报道了悟空问世的消息,全面展示了量子芯片的生产线就是要告诉嚣张的美、日、和,企图联手卡我们的科技发展的脖子,只能是搬起石头砸自己的脚。其实,量子芯片生产线一年前2022年1月就已经投产,短短的一年多时间,就已经生产出三套专用的生产设备和1500批次的量子芯片产品,量子放大器等,不管是专利数、还是论文数,中国在该领域都是遥遥领先于世界。

03,30集《盾构机》前言
    造地铁、建涵洞、钻隧道必须用盾构机,但我国长期受制于人。
1958年,在被称为修路禁区的我国西南山区,铁道兵开始修建从成都通往昆明的铁路,这是我国第一次使用机械化施工,比西方落后了近90年。然而很长一段时间,受制于国际上对我国高新技术的封锁和禁运,直到上世纪70年代,我们国家铁道建设机械化应用水平,依然没有得到大规模的提升。那个时候看到的各类铁路大会战纪录片,大多是由于我国地理环境的差异十分剧烈,很多区域大规模的建筑器材上不去,铁轨铺设还需要依靠建筑工人的人拉肩扛才能完成。如果遇到山洞,铁路施工就更加复杂。在当时的条件下,炸药崩山加人工钻探是开凿隧道最核心的施工方式。
而在那些不能使用炸药的地方,人工开挖就成为隧道乃至涵洞建设唯一

可行的方式。例如最早建地铁的北京1号线和2号线,曾把首都变成了一个深挖沟的大工地。
为了建黄浦江地铁隧道和修建秦岭铁路,高价引进盾构机
但直到这个时候,盾构机依然被列在向中国禁运的目录上。哪怕到了上个世纪90年代,向中国出口盾构机还是需要经过“巴统”批准之后才能进行的商业交易。因为市场被三个国家的公司垄断,为了修建秦岭铁路,中国好不容易进口的两台盾构机单价超过3亿美元。如果加上服务费和后续的安装维修费用,为了这两台来自德国的TBM盾构机,中铁集团支付了7亿美元。
随着经济的发展,进入新世纪的中国迈入交通建设高峰期,曾经中铁集团一年会花十几个亿美金进口盾构机进行施工作业。而那个时候,中国盾构机市场几乎全部的份额都让德国美国

和日本三家盾构机公司垄断。但令人意想不到的是,2018年为了准备东京奥运会日本不得不从中国进口的特种盾构机,加上德国盾构机公司被中企收购,到了2019年全球盾构机超过7成的市场,终于成为中国盾构机生产企业的囊中之物。
更有意思的是,这场名传天下的逆袭之战,居然是被一口气活活憋出来的。到了1989年,我国首次用盾构机进行了地铁施工,这是将盾构机应用到实际工程领域的一次有益尝试。真正大规模使用盾构机进入都市的地铁施工领域,是在1994年。当时国家提出构建浦东新区,上海要挖跨越黄浦江的地铁隧道。为了保证施工安全、提升施工的速度,上海隧道工程股份有限公司首次使用了从日本引进了直径为11.22米的泥水平衡盾构机。
经历那么多年的发展,到了1970年日本铁道建设公司在京叶线隧道工程

中,采用了直径为7.29米泥水盾构进行施工,施工长度为1712米,成为当时直径最大泥水盾构施工案例。同时这也拉开了德国,日本和美国公司垄断盾构机市场的大幕。
因为市场被三个国家的公司垄断,为了修建秦岭铁路,中国好不容易进口的两台盾构机单价超过3亿美元。如果加上服务费和后续的安装维修费用,为了这两台来自德国的TBM盾构机,中铁集团支付了7亿美元。随着经济的发展,进入新世纪的中国迈入交通建设高峰期,曾经中铁集团一年会花十几个亿美金进口盾构机进行施工作业。而那个时候,中国盾构机市场几乎全部的份额都让德国美国和日本三家盾构机公司垄断。由于盾构机是一种定制化施工设备,在前期要做很多的勘察和设计工作,土木工程专业毕业的周文波当时勇挑重担,根据日本专家提出的各种要求,圆满的

完成了盾构机设计之前需要的测绘和勘察工作。然而,日本专家操作盾构机在推进一段距离之后,就不得不停下了。原因就是根据日本的操作规范,这种类型的盾构施工覆土必须大于10米,但黄浦江里最小的覆土只有7米,日本工程师觉得束手无策。而且日本工程师死抠教条,不但不接受中国工程师相应的建议,甚至不允许中国工人接近盾构机的驾驶室和控制中枢。问题是当时工程每停一天,都会给国家造成一百多万的损失,这让很多人着急上火,周文波也是其中一位。虽然最后周文波向指挥部立下军令状,中方也再三向日本公司提供了免责证明,最终换取了中国技术公关小组前往解决问题的机会,而且最终问题也被周文波团队解决。但外国厂商对中国工程师的歧视乃至限制,实际上当时很多从事相关业务的中国工程师感触颇深。

作为中国盾构机历史上最憋屈那段时间经历的亲历者,周文波与谭顺辉怎么都没想到,仅用不到10年,那些曾经在中国工程师面前颐气指使的洋师傅,现在成了居然要仰望我们的存在。而他们俩,也纷纷成为两个不同技术领域中国盾构机突破项目的领军者。实际上,中国有史可查第1台盾构机的使用能追寻到1963年,但那个时候乃至之后很长一段时间,盾构机在中国都是作为技术验证机的方式存在。到了1989年,我国首次用盾构机进行了地铁施工,这是将盾构机应用到实际工程领域的一次有益尝试。无独有偶。为了打通西康铁路的卡脖子工程—秦岭隧道,1997年7月,铁道部向德国维尔特公司定制的TBM盾构机运抵施工现场。然而在施工过程中问题频出,而且德国公司并不信任到场的中国工程师,连换刀头这样的小动作都严禁中国工人接近,还要在

周围拉出封锁线。另外当时德国专家严守8小时工作制,甚至还从走出家门就开始计算费用,一小时的工资就达到600到800欧元,周末绝不加班,设备出现问题之后只能等到工作日解决,而这样的大工程停工一天就会损失好几百万人民币。德方工程师曾在私下场合傲慢的表示,再给中国工程师100年也玩不转盾构机。这几乎成为当时铁路建设所有工程师心中最大的耻辱。让谭顺辉感触颇深的是,作为国家选中服务这两台盾构机的第1批技术员,他被国家不惜花重金送到德国,学习了半年,但回来德方却不让他们接触这台盾构机的核心技术。更气人的是,在安装过程中,本来谭顺辉发现了德国工程师在图纸上的错误,但德国公司的回复却是:向德国公司提问题,一个问题要交1万美元。为了解决问题,中方指挥部不得不向德国公司额外支付了20万美元的费用

并由他们的工程师从德国飞到中国处理本身由他们失误造成的问题。而且当时与谭顺辉一起出国培训的还有几人,但让人感觉无法理解的是,德国专家却以这几个中方技术员并不熟悉产品为由,只允许他们帮助德方工程师填写工地施工相应报表。
德国工程师的打脸来的非常快。由于错误估计了秦岭山石的特性,盾构机刀盘上使用的大推力滚刀刀圈经常损坏。一开始德国公司还以工程进度过快为由强词夺理,试图甩锅,但在中方指挥部列出的详实数据面前,最终败下阵来,不得不答应由中方指挥部组织工程师攻关,找到解决办法。铁道部认为这是一个了解盾构机并产生配套技术的好机会,于是组织隧道工程局、中铁十八局、中铁一院,以及有关科研单位和院校,共同努力展开相应科研工作。最终针对这个问题,联合攻关小组找到了解决方案,

生产了有我国自主知识产权的盾构机刀头,并改变了刀刃的截面形态。后期现场施工实验可以看出,在磨准率和使用寿命方面,我国研制的产品都超过德国公司的原配产品,关键价格只是德国公司产品价格的1/3。因为刀头是损耗品,仅刀头国产化一件事就为整个项目施工节省了近3,000万美元的外汇。
关键秦岭隧道对德国TBM盾构机的使用和后续维护中技术参与,初步锻炼了国内对盾构机研发力量的组织,点燃了我国企业研发、制造、应用隧道盾构机的熊熊烈火。正是受益于对于秦岭隧道的施工,中铁隧道局逐渐掌握了盾构施工技术的相应核心要素,从2000年开始进入地铁盾构工程领域。经过消化吸收创新外来盾构机,终于2008年4月诞生了中国第1台拥有自主知识产权的盾构机。
天道酬勤,经过6年不懈的努力,

2008年4月,王杜鹃和他的同事们终于成功研制出中国第1台拥有大部分自主知识产权的复合式土压平衡盾构机,其整机性能达到国际先进水平,填补了中国在这一个领域的空白。这台样机随后会应用到天津地铁的项目,业主起初以为是一台进口盾构机,并将这台机器用在施工难度最大的标段,地表以上是张学良故居,瓷房子等历史文化街区。施工验收时发现在各个标段中这个标段工程成绩最优,不但掘进速度快,而且地表沉降控制在三毫米以内。就在这个时候,王杜鹃和他的同事们才松了一口气,才敢告诉业主这是他们中铁隧道局产的第1台样机,而这台有重大贡献的盾构机也被命名为中国中铁1号。终结了中国不能造盾构机的历史。2006年,“先行2号”制造完成并正式下线,实现我国首次泥水盾构机的批量生产。之后,中国的盾构机就跟下饺子一样,

逐渐蓬勃发展起来。2010年,南京纬三路过江隧道的修建,需要使用大直径盾构机,而我国并不能生产,当时外商报价一台7亿元太贵了,最后指挥部决定自己研发。2012年,“天和一号”横空出世,打破了外国在大直径盾构机领域的垄断。2015年,中铁装备研制的硬岩掘进机走在了世界前列。2020年问世的“京华号”,是我国企业第一次成功制造了16米级超大直径盾构机。
2012年,当时成都地铁2号线、4号线开工建设,当时采用了“1+1”模式,就是国产盾构机和进口的国外盾构机各负责一条线路,开始同台较量。10个月之后,国产盾构机完胜,各项性能指标都优于进口盾构机。这拉开了中国自主品牌盾构机称霸国内市场的序幕。关键中国的各个配套企业也在奋力直追,在不断为国产盾构机进行零件加工和定制化产品生产的过程

中,中国盾构机零件制造逐渐接近,甚至超过了国际先进水平。
2015年,中铁装备谭顺辉带领团队不断突破,研发成功了世界首台马蹄形盾构机,成功应用于城市地铁建设,一次成型的隧道开挖打造了中铁装备最具竞争力的盾构机产品。2013年,国内企业自主研发了首台国产盾构主驱动减速机;盾构机的心脏——主机轴承2018年之前全部依赖进口,而今天国产的主轴承已经装在了盾构机上,连续工作了1300小时,工艺丝毫不逊色国外的产品。虽然现在中国产的盾构机依然存在海外企业提供的零件,但核心的所有技术与零配件全部掌握在中国自己的企业手中。而且由于中国庞大的应用市场和基建狂魔的声誉,这让各种需求产生了特别奇特的市场供应能力。这也让中国盾构机逐渐在全球市场走出了不一样的一条路,也成为中国盾构机的核心竞争力。

盾构机已成国之重器,占国内90%、占国际市场三分之二,成为当之无愧的世界第一。17年,国产盾构机销量终于拿下世界第一,而实现这个目标,中国企业只用了15年的时间。
如今国产盾构机已经占据国内90%以上的市场份额,并且出口到世界21个国家和地区,占据了三分之二的国际市场,成为当之无愧的世界第一。而且我们这个第一,已经保持了4年的时间,从现在市场的数据看,还会继续保持下去。当然,中国盾构机的发展史也被很多媒体认为是中国经济逆袭的一个代表。这是中国全产业链的工业加工能力缔造的奇迹,更是中国不屈民族精神的体现。有意思的是,1997年秦岭隧道项目进口盾构机的那家德国维尔特公司,最终于2014年被中铁装备收购。压不垮我们的,最终会使我们更加强大。
盾构机如此,未来芯片产业需要的光刻机亦如此。
 

19----1.中国首个量子信息技术国家标准正式发布,高新区企业参与起草
近日,我国首个量子信息技术领域国家标准《量子计算 术语和定义》通过国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)批准,正式发布,将于今年12月1日实施,标准编号GB/T 42565-2023。合肥高新区企业国盾量子及子公司山东量子参与起草。
该标准是全国量子计算与测量标准化技术委员会首个获批发布的国家标准,规范了量子计算通用基础、硬件、软件及应用方面相关的术语和定义,为量子计算领域相关科研报告编写、标准制定、技术文件编制等工作提供规范指导。2020年11月,《量子计算 术语和定义》国标制定项目正式立项,由中国科学技术大学和济南量子技术研究院牵头,国盾量子、中科院计算所、中国信通院、山东量子等20家单位共同起草。产业发展,标准先行,

当前,中国量子信息技术的标准化体系正在逐步完善中。本次标准的归口单位全国量子计算与测量标准化技术委员会,由国家标准化管理委员会领导,负责全国量子计算与测量领域标准化技术归口工作。该标委会已在术语定义、光学频率梳、随机数产生器等领域开展标准研制工作,目前归口在研国家标准8项,发布国家标准1项。在标准的支撑与引领下,国盾量子紧随前沿科技发展和市场需求,推动量子信息技术的成果转化和产业化。在量子计算领域,作为“祖冲之二号”量子优越性实验攻关的唯一企业参与主体,国盾量子已发展起提供超导量子计算机整机解决方案的能力,并于近期联合多方力量发布新一代量子计算云平台,接入“祖冲之号”同款176比特超导量子计算机,面向全球开放。量子计算云平台体验链
该标准的发布,有利于避免本领域术语使用的歧义和误解,减少所有利益

相关者的概念混淆问题,为科研人员、技术人员、企业、潜在客户等提供共同语言,进一步推动量子计算技术研究、交流与应用,为未来实现兼容性和互操作性提供重要支撑,为量子计算技术标准化工作打下坚实的基础。
19----2,量子芯片生产线已经落地合肥
近日,合肥本源量子计算科技有限责任公司和合肥晶合集成电路股份有限公司宣布合作建设“本源-晶合量子芯片联合实验室”。
本源量子、晶合集成分别是国内量子计算、驱动芯片代工领域的龙头企业。此次本源量子与晶合集成宣布携手共建“本源-晶合量子芯片联合实验室”,将在极低温集成电路领域进行工艺合作开发以及工程流片验证,实现从量子芯片设计到封装测试全链条开发,与此同时,联合实验室建设还将对量子计算芯片集成化发展、填补国内制造空白、加快应用落地具有重要推动作用。

这也标志着我国量子计算机最核心部件——量子芯片生产线即将落地。据悉,“本源-晶合量子芯片联合实验室”超导技术线将对标IBM、谷歌,半导体技术线对标英特尔22纳米FinFET、CEA-Leti28纳米FD-SOI,面向产业化和应用,打造国内第一家量子芯片实验室,使之成为国际先进的量子芯片专用的微电子研究中心(IMEC)。
量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。我省高度重视量子科技产业发展,“十四五”将加快建设量子科技创新成果策源地和产业发展集聚区,形成量子科技产业创新链,打造具有全球影响力的“量子中心”。
在过去几年内,安徽扎实推进关键技术攻关,大力推动科技与经济社会深度融合,支撑引领高质量发展取得新成效。数据显示:“十三五”以来,我省持续防范化解科技领域重大风险,围绕新兴产业基地、战略性新兴产业及高新技术产业重点领域和关键环节

的科技需求,实施906项科技重大专项和1388项重点研发计划。以集成电路、新型显示、人工智能等为代表的“芯屏器合”产业体系已经成为安徽的崭新名片。
目前,安徽正深入开展科技创新“攻尖”计划,着手实施500项左右科技重大专项和重点研发计划项目,努力突破一批“卡脖子”技术。
与此同时,我省还将加快合肥综合性国家科学中心等创新主平台建设,能源研究院、人工智能研究院启动运行,类脑智能技术及应用国家工程实验室基本建成,离子医学中心加快建设。
“强化原始创新,扎实推进关键技术攻关,才能冲破‘卡脖子’困扰。”安徽省科技厅相关人士表示。
19----3,量子芯片的开发成功,将为中国带来无限风光,中国芯片弯道超车,在先进芯片技术方面遥遥领先,外媒表示想不到!

就在几天前,华国的另一家量子公司,也就是华国的另一家量子公司,也就是华国的第一台量子计算机——“天工之脑”,据说,天工之脑的运算能力,已经达到了世界上最强的100个量子位。
华夏在量子技术上已经有了长足的进步,之前的“祖冲之二号”已经达到了66个量子位,“九章二号”已经达到了113个光子,144个模式,而现在,波色量子又有了新的突破。
中国的这类量子计算机已经走在了世界的前列,从美国著名的谷歌 Holdinger公司的53 bit到祖冲之二号公司的3 bit,到目前为止,中国已经超过了 Holding,而天工量子公司的4 bit已经达到了 Hold,接近2 bit,这表明中国正在加速发展量子计算机。
要知道,与目前的芯片技术相比,量子计算机无疑是一项划时代的技术,它的速度甚至超过了目前最强的计算机,这也是为什么欧洲、美国、

中国等国家纷纷加快脚步的原因。
欧洲已经开始使用量子计算,芬兰于2022年末宣布,将其量子计算机 HELMI和泛欧超级计算机 LUM联接,加快其商业化进程;谷歌在成为量子世界的霸主后,已经和日本达成了协议,希望能够加快其商业化进程,这对中国的发展有着特殊的意义。
19----4中国研制量子参量放大器交付使用
 来源标题:中国研制量子参量放大器交付使用
记者27日从安徽省量子计算工程研究中心获悉,合肥本源量子计算科技有限责任公司(简称“本源量子”)已成功研制出阻抗匹配量子参量放大器并交付使用。
量子芯片读取保真度和信噪比是量子计算机实用化的关键指标之一。量子参量放大器等效噪声温度逼近量子极

限噪声水平,能够有效提高信号读取保真度和信噪比,是研制实用化量子计算机不可或缺的核心器件之一。
“量子参量放大器作为量子芯片信号读取的第一级放大器,是整个量子链路的‘咽喉’,能够将量子信号进行有效放大,提供足够高的读取保真度和信噪比,进而极大地提高信号读取效率。”安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙说,在实用化量子计算机研制过程中,量子芯片读取保真度和信噪比是衡量量子比特性能的一个重要指标,在读取和控制达到比较高的保真度之后,可以进行量子纠错,从而进一步提升量子计算机操控精度。贾志龙表示,该量子参量放大器采用高度集成化设计,可工作在极低温下,具有非常低的功耗,便于嵌入到大型应用系统。它不仅可以用在量子计算领域,还可以应用于精密测量等领域。此次量子参量放大器的成功交付,标志着中国在量子计算领域的

研发实力和产业化水平已经迈上了新的台阶。
本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室,该团队一直致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发,先后研发出中国首台超导量子计算机本源悟源、中国首款量子计算机操作系统本源司南、中国首条量子芯片生产线等。(完)
 
 19---5,关于量子芯片的说明
目前的计算机技术都是以硅为基础的,而硅是被美国所垄断的,这就造成了日本和荷兰的芯片公司不得不听从美国的命令,这就给中国的芯片行业造成了很大的麻烦。
至于量子芯片,那就是从头再来,不需要依靠已经存在了很久的硅基芯片产业链,这是一个崭新的领域,中国与欧洲以及美国之间的技术水平相差不多,甚至可以说,中国,是第一个将其推向市场的国家。中国已经建成

了世界上首条量子芯片生产线,合肥本源电子公司已经成功研制出了NDPT-100非破坏性探测的量子芯片光刻机和高真空储存盒,并逐步形成了一套完整的量子芯片产业链,使我国的量子芯片不再被国外的技术所束缚。自主研制的量子技术机器的出现,标志着中国已经在商业化的道路上迈出了一大步,它将为中国的芯片技术提供一条新的发展之路。中国在发展芯片技术的过程中,一直在不断地探索各种新的技术,这也显示出了我国芯片产业的进取心,对于科技而言,只有从不同的方向去尝试,才能发现更多的可能,而量子技术的发展,无疑已经成为了中国芯片产业的一个重要发展方向,这对我国的芯片产业来说,无疑是莫大鼓励。
 

19----6,什么是量子?什么是量子纠缠?
   一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化最小的单元称为量子。量子纠缠通俗简单的理解,就是当两个粒子进入一种所谓的量子纠缠态时,两者之间就仿佛建立了某种神秘的信息通道一样,当对其中一个粒子施加状态改变时,另一个粒子将相反改变,如粒子A左旋,粒子B就会跟着右旋,以此类推。在量子力学里,当几个粒子在彼此相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,则称这现象为量子缠结或量子纠缠。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象;在经典力学里,找不到类似的现象。

19---7,什么是量子计算机?
量子计算机是一种使用量子力学现象(量子叠加、量子纠缠)来传输和处理数据的计算设备。量子计算机(与传统计算机相反)不是使用位(能够取0或1的值)操作,.用一句话来概括: 量子计算机是一种使用量子力学的计算机,它能比普通计算机更高效地执行某些特定的计算。量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机,遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研 究。量子计算机应用的是量子比特。量子计算机(quantum computer)是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。

 19---8,量子概念和量子力学诞生历史
   一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割,就说这个物理量是量子化的,并把最小的单元称为量子。“量子化”指其物理量的数值会是一些特定的数值,而不是任意值。例如,在(休息状态的)原子中,电子的能量是可量子化的,这能决定原子的稳定和一般问题。
1900年,普朗克在对热辐射的研究中第一个窥见了量子。这一年的12月14日,普朗克在德国物理学会会议上宣布了他的伟大发现---能量量子化假说,根据这一假说,在光波的发射和吸收过程中,发射体和吸收体的能量变化是不连续的,能量值只能取某个最小能量元的整数倍,这一最小能量元被称为“能量子”。普朗克的能量子概念第一次向人们揭示了微观自然过程的非连续本性,或量子本性。
1905年,爱因斯坦提出了光量子假

说,进一步发展了量子概念。爱因斯坦认为,能量子概念不只是在光波的发射和吸收时才有意义,光波本身就是由一个个不连续的、不可分割的能量量子所组成的。利用这一假说,爱因斯坦成功地解释了光电效应等实验现象。光量子概念首次揭示了光的量子特性或波粒二象性,即光不仅具有波动性,同时也具有粒子性。
1913年,玻尔把量子概念成功地应用于氢原子系统,并根据卢瑟福的核型原子模型创立了玻尔原子理论。这一理论指出,原子中的电子只能存在于具有分立能量的定态上,并且电子在不同能量定态之间的跃迁是本质上非连续的。
1924年,在爱因斯坦光量子概念的启发下,德布罗意提出了物质波假说,最终将光所具有的波粒二象性赋予了所有物质粒子,从而指出了自然界中的所有物质都具有波粒二象性,或量子特性。德布罗意的物质波概念为人

们发现量子的规律提供了最重要的理论基础。
1925-26年间,定量描述物质量子特性的最初理论——量子力学诞生了。
1925年7月,海森伯在玻尔原子理论的基础上,发现了将物理量(如位置、动量等)及其运算以一种新的形式和规则表述时,物质的量子特性,如原子谱线的频率和强度可以被一致地说明,这是关于量子规律的一种奇妙想法。
1925年末,在爱因斯坦的建议下,薛定谔仔细研究了德布罗意的论文,并产生了物质波需要一个演化方程的想法。1926年初,经过反复尝试和努力之后,薛定谔终于发现了物质波的非相对论演化方程,即今天人们熟知的薛定谔方程。薛定谔方程的发现标志了量子力学的另一种形式体系——波动力学的建立。
1926年下旬,看上去非常不同的矩阵力学和波动力学很快被证明在数学上

是等价的。薛定谔首先证明了波动力学与矩阵力学的等价性,之后,狄拉克进一步通过变换理论把矩阵力学和波动力学统一起来。至此,量子力学的理论体系被创建完成。
从此,人类开始进入量子时代。越来越多的人投入到量子力学的应用研究中,基于量子规律的新技术也不断涌现,这些量子技术深深地改变了人类的生活,其中最引人注目的成就就是激光技术和电子计算机的出现。
量子物理是根据量子化的物理分支,在1900年以理论来建立。由于马克斯·普朗克(M. Planck)解释所谓的黑体辐射,他的工作根本上合并了量子化,到了今天它仍被使用。但他严重地冲击了古典物理学,也就是在量子论未确立之前,需要了另外30年的研究。直到现在一些主张仍然不能被充分地了解,不光是普朗克对这个新概念感到困扰,当时德国物理学者中,黑体研究成为焦点。在10月、11月和

12月会议前夕,对他的科学同事报告公开他的新想法。就这样谨慎的实验学家(包括F. Paschen,O.R. Lummer,E. Pringsheim,H.L. Rubens,和F. Kurlbaum)和一位理论家迎接最巨大的科学革命。
当物体被加热,它以电磁波的形式散发红外线辐射,这是了解清楚的最明显的重要性。当物体变得炽热,红色波长部分开始变得可见。但是大多数热辐射仍然是红外线,除非直到物体变得像太阳的表面一样热,这是当时的实验室内不能够达成的,而且只可以量度部分黑体光谱。黑体辐射量子方程是量子力学的第一部分,在1900年10月7日面世。
能量 E、辐射频率 v及温度 T 可以被写成:
E=hv/(e^(hv/κT)-1)
h 是普朗克常数及 k 是玻尔兹曼常数,两者都是物理学中的基础。基础

能量的量子是 hv。可是这个单位正常之下不存在并不需要量子化。
量子
E=hV/[e^(hV/κT)-1]
 量子力学就是在克服早期量子论的困难和局限性中建立起来的。在普朗克—爱因斯坦的光量子论和玻尔的原子论的启发下,法国物理学家L.德布罗意分析了光的微粒说与波动说的发展历史,并注意到几何光学与经典粒子力学的相似性,根据类比方法设想实物(静质量m≠0的)粒子也和光一样,具有波粒二象性,且这两方面必有类似的关系相联系,而普朗克常数必定出现在其中。他假定与一定能量E和动量p的实物粒子相联系的波(称为“物质波”)的频率和波长分别为 ν=E/h,λ=h/p,称为德布罗意关系式。他提出这个假定一方面是企图把作为物质存在的两种形式(光和m≠0的实物粒子)统一起来;另一方面亦是为了更深入地理解微观粒子能

量的不连续性,以克服玻尔理论带有人为性质的缺陷。德布罗意把原子定态与驻波联系起来,即把束缚运动实物粒子的能量量子化与有限空间中驻波的波长(或频率)的离散性联系起来。
奥地利物理学家E.薛定谔注意到了德布罗意的工作,1926年初他提出了一个波动方程——薛定谔方程,是含波动函数对空间坐标的二阶微商的偏微分方程。薛定谔把原子的离散能级与微分方程在一定的边界条件下的本征值问题联系起来,成功说明了氢原子、谐振子等的能级和光谱的规律。几乎与此同时,W.海森伯与M.玻恩和E.约当建立了矩阵力学。矩阵力学的提出,与玻尔的量子论有很密切的关系,特别是玻尔的对应原理思想对海森伯有重要影响(见对应原理)。它继承了量子论中合理的内核(如原子的离散能级和定态、量子跃迁、频率条件等概念),同时又摒弃了一些没

有实验根据的传统概念(如粒子轨道运动的概念)。海森伯特别强调,任何物理理论中只应出现可观测的物理量(如光谱线的波长、光谱项、量子数、谱线强度等)。矩阵力学中赋予每一个物理量(如粒子的坐标、动量、能量等)以一个矩阵,它们的代数运算规则与经典物理量不同,两个量的乘积一般不满足交换律。不久薛定谔就发现矩阵力学和波动力学是完全等价的。紧接着P.狄拉克和E.约当提出一种称为变换理论的更普遍的形式,指出矩阵力学和波动力学只不过是量子力学规律的无限多种表述形式中的两种。
量子力学是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的结构和性质的基本理论,是近代物理的基础理论之一。20世纪前的经典物理学只适于描述一般宏观条件下物质的运动,而对于微观世界(原子和亚原子世界)和一定条件下的某些宏观现象则只有在量子力

学的基础上才能说明。另一方面,物质属性及其微观结构只有在量子力学的基础上才能得以解释。所有涉及物质属性和微观结构的问题,无不以量子力学作为理论基础。
黑体辐射量子方程
黑体幅射量子方程是量子力学的第一部分,在1900年10月7日面世。
当物体被加热,以电磁波的形式散发红外线辐射。物体变得炽热时,红色波长部分开始变得可见。大多数热辐射是红外线,除非物体变得像太阳的表面一样热,但当时的实验室内不能够达成这种条件而且只可以量度部分黑体光谱。
能量E、辐射频率V及温度T可以被写成:
E=hv/(e^(hv/κT)-1)
h是普朗克常数及k是玻尔兹曼常数。两者都是物理学中的基础。基础能量的量子是hv。v可是这个单位正常之下不存在并不需要量子化。

微观粒子的量子论诠释。物质的粒子性由能量E和动量p刻划,波的特征则由频率ν 和其波长λ 表达,这两组物理量由普朗克常数h(h=6.626×10-34J·s)联系。
由 E=hv,E=mc2 联立两式得:
m=hv/c2(这是光子的相对论质量,由于光子无法静止,因此光子无静质量),而p=mc,则p=hv/c(p 为动量)
德布罗意关系λ=h/p,和量子E=hv,这两个关系式表征波动性与粒子性的统一。物质波是微观粒子,如光子、电子等的波动,具有波粒二象性。

19---9,潘建伟院士谈《量子力学》
人类历史上已经历了两次 产业革命 。上世纪初,随着量子力学的建立,催生了以信息技术为 代表的第三次产业变革,x射线、能源科学、信息科学、生命科学、材料科学等都跟量子科学紧密 相关。某种意义说 ,正是量子科学催生了现代 信息技术发展 。
在量子计算方面 ,我国取得了比较 好 的 成果,2012年实现让计算容错率由原来十的负五次方 降低 到十的负二次方。 量子计算可能在不久的将来能够比较好地用于优化网络 、优化治疗 、理解图像 。希望通过 10 到 15年的努力 ,量子计算对某些问题的求解能够达到目前全球计算能力总和的l0O万倍。从这个角
度上讲 ,量子力学可能给未来信息科学开启无限的未来 。
 
  

30----1,中国盾构机行业市场前景分析预测报告
本报告从以下几个角度对盾构机行业的市场需求进行分析研究:1、市场规模:通过对过去连续五年中国市场盾构机行业消费规模及同比增速的分析,判断盾构机行业的市场潜力与成长性,并对未来五年的消费规模增长趋势做出预测。该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(柱状折线图)”。2、产品结构:从多个角度,对盾构机行业的产品进行分类,给出不同种类、不同档次、不同区域、不同应用领域的盾构机产品的消费规模及占比,并深入调研各类细分产品的市场容量、需求特征、主要竞争厂商等,有助于客户在整体上把握盾构机行业的产品结构及各类细分产品的市场需求。该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(表格、饼状图)”。3、市场分布:从用户的地域分布和消费能力等因素,来分析盾构

机行业的市场分布情况,并对消费规模较大的重点区域市场进行深入调研,具体包括该地区的消费规模及占比、需求特征、需求趋势……该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(表格、饼状图)”。4、用户研究:通过对盾构机产品的用户群体进行划分,给出不同用户群体对盾构机产品的消费规模及占比,同时深入调研各类用户群体购买盾构机产品的购买力、价格敏感度、品牌偏好、采购渠道、采购频率等,分析各类用户群体对盾构机产品的关注因素以及未满足的需求,并对未来几年各类用户群体对盾构机产品的消费规模及增长趋势做出预测,从而有助于盾构机厂商把握各类用户群体对盾构机产品的需求现状和需求趋势。

消费能力等因素,来分析盾构机行业的市场分布情况,并对消费规模较大的重点区域市场进行深入调研,具体包括该地区的消费规模及占比、需求特征、需求趋势……该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(表格、饼状图)”。4、用户研究:通过对盾构机产品的用户群体进行划分,给出不同用户群体对盾构机产品的消费规模及占比,同时深入调研各类用户群体购买盾构机产品的购买力、价格敏感度、品牌偏好、采购渠道、采购频率等,分析各类用户群体对盾构机产品的关注因素以及未满足的需求,并对未来几年各类用户群体对盾构机产品的消费规模及增长趋势做出预测,从而有助于盾构机厂商把握各类用户群体对盾构机产品的需求现状和需求趋势。该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(表格、饼状图)”。

30----2,中国盾构机产业发展白皮书
本报告从以下几个角度对盾构机行业的市场需求进行分析研究:1、市场规模:通过对过去连续五年中国市场盾构机行业消费规模及同比增速的分析,判断盾构机行业的市场潜力与成长性,并对未来五年的消费规模增长趋势做出预测。该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(柱状折线图)”。2、产品结构:从多个角度,对盾构机行业的产品进行分类,给出不同种类、不同档次、不同区域、不同应用领域的盾构机产品的消费规模及占比,并深入调研各类细分产品的市场容量、需求特征、主要竞争厂商等,有助于客户在整体上把握盾构机行业的产品结构及各类细分产品的市场需求。该部分内容呈现形式为“文字叙述+数据图表(表格、饼状图)”。3、市场分布:从用户的地域分布和

往期作品

Copyright © 2024 陕西妙网网络科技有限责任公司 All Rights Reserved

增值电信业务经营许可证:陕B2-20210327 | 陕ICP备13005001号 陕公网安备 61102302611033号