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单光子探测器(光子探测器)

作者:投稿用户/ 更新时间:2025-11-09/ 点击量:312
内容摘要:单光子探测器(光子探测器)单光子探测器(SPD)是一种超低噪声器件,增强的灵敏度使其能够探测到光的最小能量量子——光子。单光子探测器可以对单个光子进行探测和计数,在许多可获得的信号强度仅为几个光子能量级的新兴应用中,单光子探测器可以一展身手。

老铁们,大家好,相信还有很多朋友对于单光子探测器和光子探测器的相关问题不太懂,没关系,今天就由我来为大家分享分享单光子探测器以及光子探测器的问题,文章篇幅可能偏长,希望可以帮助到大家,下面一起来看看吧!

本文主要内容一览

单光子探测器(光子探测器)

单光子探测器(光子探测器)

1单光子探测器和激光器的区别

1、光探测器的原理是,低能带上的电子吸收入射光子的能量后被激励跃迁到较高的能带上,在半导体结上外加电场的作用下,在外电路上可以取出处于高能带上的电子,使光能转变为电能。2、激光器的原理是将电能转变为光能。

单光子探测器(光子探测器)

单光子探测器(光子探测器)

2世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机

世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机“九章”诞生在中国。

2020年12月4日,中国科学技术大学的潘建伟、陆朝阳等人构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”,它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。

也就是说,超级计算机需要一亿年完成的任务,“九章”只需一分钟。同时,“九章”也等效地比谷歌去年发布的53个超导比特量子计算机原型机“悬铃木”快一百亿倍。

“九章”的架构

从外观上看,与其说它是计算机,倒不如说是一台敞开式的运算系统:实验桌上3平方米左右的格子里摆满了上千个部件,“这些都是量子计算机原型机的光路”,正是通过中国自主创新的量子光源、量子干涉、单光子探测器等,构建了76个光子的量子计算原型。

另一张桌子上,摆放着“九章”的接收器。如果站在两张桌子之间,就意味着置身于“九章”之中”。原来,神秘的“九章”就是一堆光路和接收装置。

3如果太阳被外星人一秒内偷走地球人是否八分钟后才能发现

自打人类科技文明发展以来,我们通过实验,观测的办法逐渐了解了宇宙中的各种现象。我们所在的星系是银河系,太阳系只是银河系中的一员,而太阳系中有一个绝对的主宰就是太阳。

根据牛顿的理论,我们知道,天体之间存在着万有引力。引力与距离的平方成反比,与质量成正比。因此,在宇宙当中,可以说是质量为王。而太阳的质量占据了太阳系总质量的99.86%,因此,太阳系中的天体都绕着太阳转。

那么问题就来了,如果宇宙中存在着高等智慧生命,它们的科技水平远远超过我们,如果他们把太阳快速移走,那地球上的人类多久才能发现?如果太阳被移走,那地球上会发生什么?

人类如果要想发现太阳不见了,主要是依靠观测。不过,同样是观测,用不同的观测方式结果也不一样。常用的观测方式就是望远镜,它的原理实际上和我们看东西是一个道理。太阳向太阳辐射电磁波,电磁波会传递到地球,被我们肉眼看到或者望远镜观测到。这个过程本质上是依靠电磁力,因为太阳辐射的电磁波会和肉眼的细胞或者望远镜镜头发生作用,从而让我们捕捉到信息。

而太阳的电磁波传递到地球大概需要8分20秒,因此如果人类依靠这种办法只能在太阳消失后8分20秒才能知道。

除了依靠电磁力来观测之外,我们还可以通过引力。我们知道地球绕着太阳转是因为太阳的引力巨大。如果太阳突然消失了,这意味着引力也突然消失了。那是不是意味着地球会一下子沿着轨道的切线飞出去呢?

关于这个问题,不同的学者看法是不同的。牛顿提出万有引力定律时,就思考过引力传递的速度。他当时提出引力是一种超距作用,说白了就是可以瞬间传递的。因此,按照牛顿的万有引力定律,当太阳消失后,地球就会沿着轨道切线方向立即飞出,那么地球上人类也就能够知道太阳消失了。因此,如果按照牛顿的理论,人类应该是在太阳消失后,立马就知道太阳不见的情况。

不过,物理学发展了200多年后,爱因斯坦提出了与牛顿完全不同的想法。他认为引力是不存在的,引力的本质是时空的弯曲。

在爱因斯坦的理论框架下,“引力”的传递速度并非像牛顿所说的“瞬间传递”,而是光速。这就意味着如果太阳突然消失了,地球并非是直接就沿着切线飞出,而是要等到8分20秒之后才会沿着轨道的切线飞出去。这也意味着距离太阳更近的会比地球更早地飞出。

爱因斯坦关于引力的解释是如今物理学领域的主流理论。因此,当太阳消失后,地球上的人无论是通过电磁力还是通过“引力”,都只能在8分20秒之后才能够知道太阳消失了。

当太阳消失后,对于地球上的生物而言绝对不是一件好事。这是因为地球表面的能量基本上都是来自于太阳辐射。太阳消失后,太阳辐射也就没有了。

由于大气层的存在,地球并不会立马失去温度。不过,在接下来的一两周内,地球表面将会迅速下降到零下数十度。更可怕的是,地球的食物链将会崩溃。这是因为食物链的第一级是植物,植物要通过光合作用来固定太阳辐射的能量,并以此为基础传递到下一级,光合作用是需要太阳光照射的。没有了太阳,植物将无法进行光合作用,进而使得整个地球表面的食物链崩溃,大量的动植物走向灭绝。

人类之所以能够生存实际上也是需要依靠植物的光合作用,因此植物的灭绝对于人类而言无异于是灭顶之灾。所以,如果人类没有很好地应对之策,那么人类就有可能走向灭亡。

除了地球上的生物之外,地球自身很有可能会成为宇宙中一个流浪的行星,在宇宙中漂泊。由于宇宙非常的空旷,在漫长的岁月里,地球很难遭遇到其他的天体。不过,如果真的遭遇到其他的天体,要么是合并,要么被吞噬,要么就是成为对方的一颗卫星。比如:恒星,那地球有可能会被吞没,或者成为恒星的行星。

从这个角度来看,太阳系的稳定是有赖于太阳自身的稳定。如果太阳都消失了,太阳系也就土崩瓦解了,这对于地球以及地球上的生物而言都是致命的。

爱因斯坦对牛顿力学提出的疑问:如果太阳突然消失,人们会在多长时间后察觉到

如果如牛顿所说,引力是一种超距力(力的作用与时间无关),那么人会在太阳消失后马上感觉到它消失了,但光是有具体速度的,光把太阳消失的信息从太阳那里带到地球让人看见太阳确实消失了需要8分多钟时间,这是不可能的,以上两种现象怎么会同时发生?

所以可以得到一个这样的结论:除非引力作用像电磁作用一样,作用的效果会以固定速率向外传播,不然就会出现“罗素悖论”,经仔细思索后,引力(波)只有可能是以和电磁波速(即光速)一样的速率向外传播信息,这种信息的传播被称作引力波。当然爱因斯坦的理论也不全是对的。

小知识:量子纠缠

在量子物理中,相互纠缠的量子之间存在一定的联系,即使距离隔得很远,也能影响彼此的行为。这意味着,如果你测量出,一对光子中的其中一个的自旋方向为“上”,那么过了一瞬间之后,另一个的自旋方向将是“下”。即使两个光子分处世界的两端,也会出现这一现象。这一理论被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”。他并不喜欢这一理论,因为该理论认为信息传播的速度可以超过光速。

研究人员通过计算得出,如果局域性理论成立,能得到这一实验结果的可能性只有1.7亿分之一。因此可以认为,NIST的实验成功堵上了贝尔实验的三大漏洞。由于NIST使用的单光子探测器,该实验的效率很高,可以保证受到探测的光子和测量结果能够代表实际的整体情况。实验中使用的探测器由超导纳米导线制成,效率高达90%,整个系统的效率约75%。

目前还没有比光速更快的通讯。这两台探测器之间所隔距离需要光速运行几百纳秒时间,但最终测量结果比光速通讯还快了40纳秒,说明超光速通讯是可能存在的。

由于探测器配置是由处于光子源之外的随机数产生器进行的,因此该实验杜绝了人为操纵的可能性。

是的,你说的非常正确。

地球到太阳的距离是8光分。所以,当太阳被外星人偷走以后,留下的黑暗要过8分钟才能传到地球。

太阳被外星人偷走以后,太阳地区的引力场发生突然改变,会引发引力波大爆发。但是,引力波的传播速度也是光速,因此,当引力波传递到地球的时候,也是8分钟以后的事情了。

当太阳被外星人偷走后,太阳中微子会锐减,地球上一下子接受不到那么多太阳中微子,地球人也会知道太阳失踪了。但太阳中微子的质量非常接近于零,所以太阳中微子也是以非常接近光速的速度在运动,因此中微子给出的时间也几乎是8份钟,可能会比8分钟稍微多一丁点,不过我估计地球人未必能测出这个时间差异。

因此,从以上3个情况可以看到,如果太阳被外星人偷走,地球人确实要八分钟后才能发现。

当我们谈论这个事情的时候,其实我们使用了一个很宏大的参考系。在这个参考系中,太阳是静止的,太阳的时间被定义为整个参考系的全局时间。当然因为太阳的引力场不是很强,我们近似的认为,太阳上的时间流逝的速度与地球是一样的。这样我们所谈论的8分钟就有了意义,否则我们都无法说清楚这8分钟到底是地球的8分钟还是太阳的8分钟。

如果地球不是绕着太阳公转,而是绕着一个大黑洞公转,那么情况会非常不同。地球的时间流逝快慢与大黑洞的时间流逝快慢不同,当大黑洞被外星人偷走的时候,时空的巨变会导致本来是8光分的距离会被缩短得比8光分要短。这就好像本来是一个弯曲的床单一下子被抖直了,2点之间的距离会有明显的变化。

当然,如果我们在太阳上放一个量子,而在地球上放另外一个量子,我们让这两个量子之间建立一个量子纠缠。假设这对量子纠缠不会被恶劣的环境所破坏。那么,当太阳被外星人偷走的时候,太阳上的量子被破坏,这个时候地球上的量子的状态也会瞬间改变,可是,我们对太阳与地球上的两个量子状态的测定的结果相互之间的比对信息还是要通过经典信道传递的,因此还是不能超光速。因此通过这种量子纠缠的方式我们可以知道太阳上的量子状态已经改变,但是,我们还是需要8分钟才能知道太阳被外星人偷走了。经典信息的传递还是局限于光速的。

4芯片等尖端技术的落后与量子石墨烯等伪科技满天飞之间有关联吗

对客观事物唯物主义解释不了时,就用唯心主义去解释。

我认为有一定关联!石墨烯是咋回事,我不清楚!

量子力学含有唯心主义因素,且现在对双缝试验仍不能给出一个唯物主义的合理解释,而这是一个很基础的试验!

目前人类仍弄不清光量子为何物!至少大多数民科反对光粒子的观点,认为光根本不据有粒子性!

在这样的情况下,我以为搞以光量子为前题的技术,无异于无米之炊!比如所谓光量子加密、光量子计算等!也就是说,有一些科研经费是浪费了!

科研经费应更多的用于实用的技术领城,如用于研制芯片、工业软件、高端制造业等!在量子力学领域,不要追求高大尚,应集中科研经费,解决基础问题!如:首先,集中力量解决双缝试验的问题,一旦能给出唯物主义的合理解释,将改变微观物理的走向,意义何其重大!而且花线还不多!而有人现在主张建大对撞机,那么现在量子力学连双缝试验都搞不定,相当于一个新生儿还不会爬,非要让他去跑,我认为只能是糟钱!

一丶〈应对量子 科技 炒作 美国五角大楼出招〉(徐令予教授)

二丶引用《为什么说量子力学“穷途末路”?量子力学存在什么致命的缺陷呢?》(李春生)

三丶以下是北大副教授雷奕安的观点:

量子通讯这个玩笑越开越大了。“科学”走到这一步,跟骗子就无法区别了,

四、【长江一号船长(微弱信号测量专家)观点】请把“超导纳米线单光子探测器SNSPD”中的“单”字去掉,否则没有科学性。

事实上,根本不存在单光子探测器。

原因:

1.绝对零度以上,必然存在噪声,光子探测器的暗计数率不可能为零。

即没有光子入射,探测器也会有假的光子探测信号输出。

2.探测效率不可能百分百,即入射1个光子,不一定能百分百探测到。

3.要想使噪声为零,即暗计数率为零,只有在绝对零度下。一方面人类无法做到绝对零度,另一方面,绝对零度时,探测器效率也为零,无论多少光子入射,也不会引起探测器响应。

4.永远无法做出真正的单光子源,一方面单光子具有什么样的物理特性,谁也不知道,另一方面,人类不具备10的19次的精细调控分辨能力,最后,没有检验确认单光子的标准仪器。

综上,真正的单光子探测不存在。

把单光子探测器名称换为“极弱光脉冲群探测器”比较真实、科学。

五、〈光子真是简单的无质量粒子吗?〉{汪克林(中国科学技术大学基础物理中心理论物理教授、近代物理系教授(退休)、曹则贤(中国科学院物理研究所研究员)}。

等!

石墨烯与硅是不同元素。

硅作为半导体是芯片的重要组成部分,石墨烯应用于芯片还有很多困难。

量子通讯属于 探索 阶段,难免名不副实。

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