量子器件中的時間問題與隱失場的物理性質研究.pdf

1、量子力學中的時間問題和隱失場的物理性質問題，是兩個重要而又相互關聯(lián)的基礎理論問題，前者涉及到如何理解和控制量子器件的極限運行速度，后者涉及如何利用隱失波的物理特性進行納米技術的加工制造和設計新功能的量子器件。同時，可以利用隱失場的傳播實驗來研究納米結構中的隧穿時間問題，而利用現(xiàn)有隧穿時間理論反過來揭示隱失場的超光速特性。然而由于時間在量子力學中只是一個參數(shù)，微觀過程中的時間不存在一個現(xiàn)成的理論計算模型，這使得量子力學中的時間問題從一開始

2、就是一個難題；另一方面，隱失場的傳播(即光子隧穿)又屬于純粹的量子力學效應，不存在經典的速度概念，這使得如何定義它的傳播速度成為是一個難題。由于這種原因，盡管無論是隧穿時間理論的預言，還是隱失場的實驗結果，都表明隱失場具有超光速這一特性，近年來有些人對這種結論提出異議?？紤]到研究量子力學中的時間問題和隱失場的物理性質，既有理論價值又有實用價值，因此本文專門針對量子力學中的時間問題和電磁截止波導內的隱失場性質(主要是超光速性)展開研究。主

3、要內容有以下幾個方面： 1．給出在量子力學中構造時間算符和計算時間的量子力學平均的一般法則；把自由到達時間理論由傳統(tǒng)的非相對論情形推廣到相對論情形；通過傳統(tǒng)力學的對偶理論建立時間算符的形式理論；在二次量子化的意義上研究相對論量子理論中的時空位置算符問題。 2．用外插相位時間理論證明虛宗量的Bessel波存在超光速行為；建立光子隧穿的替代理論，在二次量子化的基礎上嚴格論證了隱失波的超光速行為；利用量子Lorentz變換進一

4、步論證了粒子的超光速運行的可能性，得到的結果與量子場論方法相符。其中給出了光子的一次量子化理論，建立了波導內光子的相對論量子力學方程，這些研究對于光子的空間局域性理論研究有著重要意義。 3．利用鏡像法給出了電磁波導的等價描述，給出了截止波導內隱失場的近場描述，并且由此定性地給出了隱失場的虛光子和相變觀點；給出了利用隱失場操縱電子自旋的相對論自旋電子學；利用光子隧穿導致能級分裂的現(xiàn)象，為量子計算和量子信息技術提供一種量子位的可能實