量子计量基准与基本物理常数

文章讲述了计量基准从实物基准到量子计量基准的发展过程，论述了基本物理常数的精密测定与量子计量基准的关系。指出了新一代量子计量基准的特点是基于微观物理学的规律，并设法把计量单位的定义与基本物理常数相联系。     

量子基准与基本物理常数

从二十世纪六十年代起，计量基准已逐步从“实物基准”过渡到“量子基准”时代，即用一些特定的原子系统中的量子效应来定义单位的量值，其准确度和稳定性均大大超过实物基准。但这样的量子基准还有其局限性，因此从八十年代起，人们又不断探讨另一种更好的方法，即用基本物理常数来作为计量基准，这样不仅有极高的准确度和稳定性，而且普适性极强。但这些工作难度非常大，还需长时间的艰苦实践。     

关于计量单位向量子基准发展的趋势

本文从计量学的基本特性出发,讨论了计量单位由实物基准向量子基准发展的必然性,提出了 SI 的几个单位建立量子基准的初步构想,最后还指出了基本物理常数及共组合与计量单位的对应关系以及精测这些常数的重要性。     

量子计量基准--历史及进展

一、经典计量与实物基准人们为了把客观世界的特性用数量表达 ,就需要进行测量。测量过程实质上是一种比较的过程。例如 ,我们用步长去测量某一段距离 ,就是把自己的跨步去与此段距离作比较 ,确定此段距离是步长的多少倍。当然此例中的测量过程比较粗糙 ,步长也因人而异 ,所以测量准确度不高。随着近代大规模机械生产的发展 ,对零件提出了互换性要求 ,这就要有统一的几何量标准。贸易活动的日益扩大也提出了建立统一的质量 (ｍａｓｓ)标准的要求。一旦这些标准建立了起来 ,由不同人在不同时间、地点进行的测量过程就有了统一的依据 ,测量的…     

长度单位米的两代量子基准比较

建立复现准确度高、长期稳定、具有普适性的量子基准是计量学在新世纪的新追求。长度单位米的计量基准随着计量科学技术的发展,经历了由实物基准——氪-86光波长度基准（米的第一代量子基准）——与基本物理常数相联系的633nm氦氖激光波长基准（米的第二代量子基准）的变革过程。米的两代量子基准各有特点,从不同角度加以比较是一件很有意义的工作。     

量子计量基准发展的最新动向基本物理常数与SI基本单位的重新定义

现代社会广泛使用的国际单位制SI中定义了米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉和摩尔7个基本单位。基本单位的量值由计量基准所保存及复现。19世纪下半叶到20世纪上半叶，各国建立起了经典的计量基准。这些计量基准一般是根据经典物理学的原理，用某种特别稳定的实物来实现，故称为实物基准。     

我国以量子物理为基础的现代计量基准研究取得突破性进展

本刊讯6月23日,由国家质检总局组织的国家＂十一五＂科技支撑计划重点项目《以量子物理为基础的现代计量基准研究》顺利通过科技部条财司组织的专家验收。该项目紧跟国际计量研究前沿领域,对一大批新的量子自然基准开展了深入的研究,     

基于量子自然基准的新型电流计量技术研究

在现代军事计量中,电磁计量直接影响国防建设质量和武器技战水平。现有电学计量体系中,基于约瑟夫森效应和量子化霍尔效应的量子电压和量子电阻的基准装置已经完成建设并已投入应用,然而基于量子效应的电流基准仍处于探索阶段。本论文基于高灵敏度原子磁力仪技术提出一种新型电流计量技术,可将电流间接溯源至约瑟夫森效应、量子化霍尔效应和拉莫尔进动效应三种量子自然基准。该技术有潜力用于建设电流计量基准装置和研制基于量子自然基准的新型电流比较仪。具体阐述了电流计量及量值传递方案的物理思想和实施过程,并通过相关实验验证了方案的可行性。     

建立中国现代计量体系(讨论稿)

(接上期)三、建立现代科学计量体系1.现代科学计量体系发展目标中国现代科学计量体系必须适应科学技术的迅猛发展,面向经济、科技和社会发展目标,适应可持续发展的需要,适应改革和管理的需要。现代科学计量体系要体现“先进性、前瞻性、综合性”,要能够进入国际计量先进行列。要采用最新科技成果和技术手段,加快建立基本量和重要导出量计量基准,以及高新技术所需计量基标准。有些重大发展不仅在计量方面有意义,在整个物理化学以及整个科技界都有重大意义。由于科学计量是科技和经济发展的基础,因此科学计量属于基础性研究,应由国家统一规划…     

追求自主 追求超越——有感于我国时频量子基准的研制历程

20世纪50年代，原子钟的发明使时间单位“秒”成为第一个建立在量子物理基础上的计量基本单位，它的定义为：“秒是铯-133原子（133Cs）基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9192631770个周期所持续的时间”（1967年第十三届国际计量大会上作出的定义）。从此，开启了量子计量的新纪元。如今，电压单位伏特、电阻单位欧姆、长度单位米均已采用量子基准，     

力值计量标准现状及研究进展

在对比分析国际上各类力标准机计量性能的基础上,阐述了我国力值计量标准的研究现状及应用关键技术的先进性.提出并研制了基于静重式力标准机"独立加码"的技术与方法,解决了力标准机砝码逆程交换带来的负荷波动性过大的问题,为进一步研究砝码逆程交换产生的"逆负荷现象"提供了一种有效的技术方法.提出并研制了利用机械传动加载方式的叠加式力标准机,力传感器分组并联延伸力值的试验方法,以及力标准机参考标准量值溯源的方法,对研究建立新的大力值计量标准,具有参考和借鉴意义.     

Optical frequency standards and measurement

This paper celebrates the progress in optical frequency standards and measurement, won by the 40 years of dedicated work of world-wide teams working in frequency standards and frequency measurement. Amazingly, after this time interval, the field is now simply exploding with new measurements and major advances of convenience and precision, with the best fractional frequency stability and potential frequency accuracy now being offered by optical systems. The new "magic" technology underlying the RF/optical connection is the capability of using femtosecond (fs) laser pulses to produce optical pulses so short their Fourier spectrum covers an octave bandwidth in the visible. These "white light" pulses are repeated at stable rates (/spl sim/100 MHz to 1 GHz, set by design), leading to an optical "comb" of frequencies with excellent phase coherence and stability and containing some millions of stable coherent optical frequencies. Optical-heterodyned differences between comb lines provides a frequency-related RF or microwave output with remarkably low added phase noise, such that in an optically-based atomic clock, the phase noise of the standards-grade microwave frequency reference dominates over that of optical reference and the fs "gear-box".     

Valve fugitive emission measurement standards

During the early 1990s emissions from valves were estimated to be responsible for 60–70% of plant fugitive emissions. The implementation of legislation in the US governing emissions of volatile organic compounds (VOCs), together with EU directives, has provided a stimulus for work aimed at reducing fugitive emissions. This has led to extensive work by plant operators and their suppliers to reduce emissions. An agreed procedure for the measurement of emissions, the qualification of valves and subsequent production testing has yet to be finalized. In this feature Dr David Harrison, the UK Principal Expert on the ISO 15848 Valve Fugitive Emissions Working Group (ISO TC 153/SC1/WG10), discusses the ISO standard, and also some of the alternatives in current industrial use.     

Development of critical current measurement standards

This paper deals with the development of criteria for critical current measurements. The two tasks investigated were: (1) the determination of critical current of short samples as a function of transition criterion, and (2) analysis of current transfer from sample holder to sample. Critical currents were measured using the equivalent resistivity criterion with sensitivities ranging from 10^-7Ω-cm to 10^-12Ω-cm and using the electric field criterion with sensitivities of 1 mV/cm to 100 nV/cm. Current transfer measurements were performed on monolithic conductors with critical currents greater than 1,000 amps. The results of the program are that no single measurement standard and no single test holder are suitable for all types of critical current measurements, and that sample holders must be designed with sufficiently large copper current contacts in order to minimize current transfer effects.     

标准体系表性能和标准化原理概述

1　标准体系表性能标准体系表是将一定范围内的标准按其内在联系而形成的科学有机整体 ,以图表的形式按层次排列的骨架 ;最下一层的单个标准集合按综合重要程度排列的多栏目的标准体系明细表则是其肌肤部分 ,这两者的结合构成完整的标准体系表 ,具有如下主要性能 :1 1　效益性标准是为获取效益而对重复性事物和概念所做的统一规定 ,标准化是标准事项的统称 ,设计标准体系表所依据的标准化则是一门获取效益的综合性管理科学 ,设计各种各样标准体系表的主要目的就是获取最佳效益。因此 ,效益性是任何标准体系表的主要性能之一。效益一般分为…     

Nonlinear quantum optical computing via measurement

Abstract

We show how the measurement induced model of quantum computation proposed by Raussendorf and Briegel (2001, Phys. Rev. Letts., 86, 5188) can be adapted to a nonlinear optical interaction. This optical implementation requires a Kerr nonlinearity, a single photon source, a single photon detector and fast feed forward. Although nondeterministic optical quantum information proposals such as that suggested by KLM (2001, Nature, 409, 46) do not require a Kerr nonlinearity they do require complex reconfigurable optical networks. The proposal in this paper has the benefit of a single static optical layout with fixed device parameters, where the algorithm is defined by the final measurement procedure.