相干态

力学量在相干态下的期望值及其相关讨论量子力学是反映分子、原子等微观粒子的运动规律，在20世纪，量子力学的发现是人类社会发展的一次超前的探索与突破。通过进行科学的实验数据的验证，结果证明了量子力学理论的正确性，而且更深刻的揭示了量子力学的许多奇妙的新特征，把人们对量子力学的认识提高新的水平，从而开拓了量子力学许多新的领域。证明了之前人们传统观念的误区，量子力学对于微观物体的理解和我们平常的宏观概念大相径庭,人们由此开展了一系列的科学研究和技术开发。量子光学这一学科由此产生，再次翻开了光学理论全新的一页。量子力学认为,宏观物体在任一时刻都有确定的位置与之对应，这些确定的位置连接之后形成的运动轨道可以反映出物体每一瞬间的动量。但是量子力学则认为，微观粒子的状态只能用特定的一个几率函数进行表示，并且粒子在某一位置出现的几率是由于波动性的产生引起的。微观粒子的运动遵循的是统计规律，我们仅仅可以得到粒子在某一地点的几率不是间断的，而是按照波的方式连续传播下去的。量子力学和经典力学最大的不同之处在于波函数可以利用几率给出粒子在任一动量范围之内出现的几率，而经典力学无法得出结果。步入21世纪后，在信息化的时代背景下，量子力学更加突出的体现了其在新兴的应用科学技术中的巨大作用。近年来，使用自旋链作为量子信道来传递信息也成为众人瞩目的焦点，其动机是其量子的寄存器不涉及光学，只在量子领域内完成。。如果自旋耦合链之间可以相互作用，那么用此链作为信道来把链上一端的一个量子态传到链的另一端时，可以实现完美的传输。并且这一目的实现不需要外部的调剂，只是在自身动力学的演化下进行。相干态是在1926年Schrodinger发现之后提出的，他指出要找出某个量子力学的状态，而且这个态遵循的运动规律须与经典粒子的运动规律应该是相似的。之后Schrodinger发现了谐振子，它体现出了这样的性质。相干态在我们学习物理学的过程中起了很重要的作用，它不仅仅是近代物理学的重要概念，而且是理论物理学中的一个最有效的方法与手段。到60年代，在物理学的许多领域中都大量地推广与应用了相干态之一重要方法，在量子光学、统计物理与超导、量子电动力学、原子核物理等众多学科中，相干态的应用解决了长期困扰人们的大量问题。在量子光学中，激光可以被理想化为相干态，相干态是激光理论的重要支柱，它既是一个量子态，而且又最接近于经典物理情况。非经典态的出现及对其性质的探讨是其重要的研究结果，例如：在相位态，光子数态，奇偶相干态，多光子相干态，压缩态，Glauber相干态以及中间态中，这些态的共同点是都具有压缩性和亚泊松分布等【1】许多非经典的性质，通过对这些态的研究加快了量子光学这门学科的发展进程，同时也使得我们对量子力学的研究又前进了一步。在量子电动力学中，我们对光的研究遇到了种种困难与挑战，而相干态提出解决了许多问题，它能够解释出一个微观粒子系统是通过怎样的方法体现出宏观的集体模式的形式，并据此可以给出了量子力学与经典的对应性。在量子场论中，每一种粒子可以用一个场来描述其基本属性，并且这个场总保持洛伦兹协变性。在这样的条件下，粒子的产生算符和湮灭算符就可以经过量子化处理后的形式表示出来。尽管量子场论在反映微观粒子的规律上取得了不小的成就，但目前仍存在着一些难以解释的重大问题，例如粒子之间的相互作用还没有建立起相对完善的基本理论，而且不能很好地阐明核力的性质及应用。在规范场理论中，我们所进行的研究也离不开对相干态的引用。相干态在规范场中起到了十分重要的作用，例如电动力学中的红外发散问题，以前一直困扰着我们，现在相干态的应用就可以很好地处理这一难题了。