岁末


每到岁末都会觉得这一年过得很快,这次也不例外。今年的岁末,12月26日,发生了台湾大地震,震断了海底光缆,让中国与外部的因特网联接也断了。 记得两年前,也是这一天,印尼大地震引发海啸,杀死了几十万人。现在我找到了代理,上了上来。

去年底,我写了一篇日志,回顾了2005年。去年我是从迷茫到坚定,今年我只是在去年选定的路上继续前行。对我来说,今年我从硕士生变成了博士生。 去年开始的研究课题,今年开始有了成果:我开始发论文了。当然,我并不想在这里详细回忆2006年做了些什么。总的来看,我觉得今年我过得很充实。用《疯 狂的石头》里面的话说,今年“正出于我事业的上升期”。

岁末了,是回顾一年的时候,也是收获一年辛勤劳动成果的时候。所以还不是休息的时候,还要花气力把成熟的果实收回来,可不能让人给抢了先。西方人现 在正是假期,而我们中国人的假期还有两个月才到。那时才是休息一下,喘口气的时候。我正在修改论文,希望能够尽快定稿,放假前投出去。 这个工作告一段落,2006才算是过得圆满了。

有得就有失。到现在我还是单身,这大概就是我选择学术所失去的东西吧。也不是没有想过找女朋友,可是却总觉得没有合适的。今年我有无数的同学结婚,确实把我刺激得不清。否则也不会在这里发发牢骚。牢骚归牢骚,生活还是在继续。做好现在的事情,该我的是跑不掉的。

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玻色子费米子间的相互转变


最近我对玻色子与费米子之间的转变有比较大的兴趣,读了相关的一些文献,感觉很有意思。

我们知道,三维空间中天然的存在两种类型的粒子:一种是费米子,自旋为半整数;一种是玻色子,自旋是整数。 对于费米子来说,它满足交换反对称性;玻色子满足交换对称性。从费米子到玻色子的转变已经有现成的粒子。比如解释超导现象所提出的BCS理论中的Cooper对,就满足玻色统计,而组成Cooper对的电子是费米子。最近研究得比较多的冷原子系统中也看到了类似的现象。两个费米子原子通过Feshbach共振结成对,这个冷原子对满足玻色统计关系。在实验上能够观测到费米子系统的玻色-爱因斯坦凝聚现象。

那么,从玻色子到费米子的转变呢? 理论上也预言过。在Bose-Habburd模型中,如果排斥势能项远远大于格点间的交换能(实验上需要大两个数量级以上),那么每个格点内的玻色子将只能是一个或者零个,出现两个玻色子的概率极小,可以忽略。由于玻色子只能取0或者1两种状态,那么这实际上就变成了一个自旋为1/2的费米子系统。从物理上,这样很好理解。我们知道,满足费米统计的费米子系统会有简并压存在。也就是说,如果费米子的密度太大的话,为了满足泡利不相容原理,费米子不能占据同一个状态,于是费米子之间就出现一个等效的排斥势。在BH模型中,格点上存在的极高的排斥势反过来导致了玻色子变得象费米子一样无法占据同一个状态(格点)。2004年,Bloch组通过实验证实了这个现象的存在。

另外一种把玻色子变为费米子的办法是应用量子芝诺效应。 J. D. Franson 等人2004年提出利用量子芝诺效应,不断的测量一个玻色子,看它是否处于粒子数为2的Fock态。如果测得足够快的话,这个系统将不会演化到粒子数为2的Fock态,而只会出于0和1两种状态。他们认为,瞬时的玻色子算符是满足玻色子的对易关系的。但是我们关心的时间远尺度是大于一次测量所需要的时间的。因此我们把这个玻色子算符对时间求平均。发现平均之后的有效粒子算符是满足费米子对易关系的。当然,实际上我们不会真的去测量粒子数。我们需要做的是让这个系统粒子数为2的状态有非常强的吸收率,这等效于一个连续的测量过程。这也是一种非常巧妙的设计。

文献中说,下一步他们希望能够在实验中看到玻色子转化成的有效费米子系统结成费米子对,然后观察到这个费米子对的玻色-爱因斯坦凝聚。这实际上完成了一个循环。如果真的能够在实验上看到这个现象,将是很奇妙的。

Ultrahigh quality cavities


Recently, two groups reported their progresses in manipulating ultrahigh Q cavities.

Ivan S. Grudinin et al. demonstrated a record quality factor of (6.3 pm 0.8) times 10^10 in crystalline whispering gallery mode resonator, corresponding to cavity ring-down time of tau approx 36 {mu}s. They found for a 100 {mu}m LiNbO3 cavity, a single photon would shift the cavity resonance by as much as 6 Hz. Such shift could be detected with optical techniques. This allows the quantum nondemoliion measurement for the number of photons in a cavity. I hope the shift can be enlarged in future. If the shift is large enough, this resonator may be used as a device to entangle photon qubits.

S. Kuhr et al. built a Fabry-Perot supeconducting resonator with quality factor Q = 4.2 times 10^10 and finesse 4.6time 10^9. The demping time T_c of the cavity is as long as 130 ms at resonante frequency 51 GHz and temperature 0.8 K. In previous experiments, T_c was limited to 1 ms. The field damping time of their cavity is 100 times longer than previous ones. I think this microwave F-P resonator is very powerful for realizing quantum information processes. The coupling strength g between atom and cavity is about 310 kHz, which is 4 orders larger than cavity decay rate. As I discussed before, realizing a entangling gate in this system only requires time of 1.7/g, and realizing a nearly perfect controlled-Z gate only needs 3.4/g.. Therefore, the effects of cavity damping can be neglected. Besides, for Rydberg atoms with quantum number 51 and 50, the spontaneous emission rate is of the order 10^2 which is 3 orders lower than time needed in quantum processes. Therefore, a almost perfect quantum logic gate (with fidelity larger than 0.99) may be realized in this cavity.

只能记些无聊的评论


好多天没有写blog了,总感觉没有什么可以记下来的。那么今天就说一些无聊事件吧,多少跟科学有关。

让我很失望的一件事是有几位科幻作家参与支持伪科学,其中也包括叶永烈先生。 我可以理解他为什么会发出这样的声音。当年他被迫退出科幻界,就是因为被人扣上了宣传“伪科学”的帽子。因此现在有人说要去掉伪科学这个提法,他就不分青红皂白的支持。曾经的中国科幻小说大家都跑去支持伪科学去了,“伪科幻”这个概念也因此扩展了:“基于伪科学理论的幻想小说”。最近几期九州上每期都有,写得很好看。最近的一期介绍的是“万有斥力”理论。

还有一则新闻是“21岁女生成外企副总裁” ,一出来我就觉得很可疑。我相信有人21岁就做出杰出的科研成绩,但21岁就当副总裁,对于工商业这样一个需要无数积累和经验的领域,几乎不可能。后来又出现在搜狐直播访谈,大谈经验体会,说从脑电图可以看出自己适合做发明创造。我觉得这个论断实在站不住脚。现在有人查到新闻夸大失实,并且列出了许多疑点。我看了之后确信报道很大程度上是虚假的,至少是夸大了的。中国青年报把这位女生作为“80后”青年人的代表,并且是2006年全国大学生年度人物候选人。要是最终确认她的“事迹”都是虚假的,那可真是讽刺!这恰恰验证了社会舆论对“80后”的批评。

arXiv will change its identifier


预印本网站arXiv发表了一个声明,说从明年1月1日开始更改它的文件名规则,可以去这个网页上看看。现在看来,某些领域一个月的新文章已经超过了1000篇,所以arXiv才不得不更改文件名规则。网页上还说,如果按照现在的趋势继续增长的话,那么10到15年之后一个月的新文章就会超过一万篇,当然也许有一天也能够达到10万篇/月。那是怎样的一个情景呀!我的天呀,这不就真的成了bbs上灌水了。但愿那一天不要到来。