• بازدید : 88 views
  • بدون نظر
دانلود رایگان تحقیق سنسورهای مغناطیس سنج-خرید اینترنتی تحقیق سنسورهای مغناطیس سنج-دانلود رایگان مقاله سنسورهای مغناطیس سنج-تحقیق سنسورهای مغناطیس سنج

این فایل در ۳۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

یک مغناطیس سنج ، ابزاری است با یک حسگر که شدت جریان مغناطیسی B را اندازه می گیرد (در واحدهای تسلا یا AS/m2 ) ، زمین یک میدان مغناطیسی ضعیف تولید می کند که شدت جریان (درهوا) در حد ۱۸ میکروتلسا در برخی بخشهای امریکای جنوبی تا حدود ۶۰ میکروتلسا در دایره قطبی و قطبین دارد. در ادامه برای آشنایی بیشتر شما توضیحات مفصلی می دهیم.

شامل مواردی چون آهن ربا می باشند که دارای میدانهای مغناطیسی خاص خود علاوه بر رسانش مغناطیسی بسیار بالا می باشند. موادی مثل این تغییراتی در جریان مغناطیسی زمین ایجاد می کنند که به سوی آنها در جریان می باشد. مغناطیس سنج ها می توانند این آشفتگی را بررسی کنند.

یک مغناطیس سنج، شدت جریان مغناطیسی را در یک نقطه از فضا اندازه می گیرد که حسگر واقع شده است. یک بهم ریختگی ایجاد شده توسط یک شی ء مغناطیسی (دوقطبی مغناطیسی) عمدتاً باعث افت شدت برحسب مربع مسافت موجود از آن شی ء میشود. بنابراین حداکثر فاصله ای که یک مغناطیس سنج خاص می تواند بررسی کند مستقیماً متناسب با ریشه مربع حساسیت مغناطیس سنج می باشد. حساسیت عمدتاً برحسب نانوتسلا [ ۱۰ T]  یا گاما (واحد غیر SI که بسیاری از زمین شناسان استفاده می کنند) یا پیکوتسلا [ ۱۰-۱۲ T] یا فمتوتلسا [ ۱۰-۱۵T] می باشد. در کل، مغناطیس سنج ها به دو گروه تقسیم می شوند که به لحاظ کارکرد و نحوه کارآیی با هم خیلی فرق دارند :

 مغناطیس سنج برداری که مقدار شدت جریان را در یک جهت خاص در فضای سه بعدی اندازه میگیرد (شدت جریان مغناطیسی، یک متوسط برداری است که دارای جهت علاوه بر بزرگی است.) یک مثال آن، مغناطیس سنج دروازه جریان۱ است که می تواند توان هر بخش از میدان زمین را با جهت دهی حسگر در جهت بخش مورد نظر اندازه گیرد.

شكل ( ۲) انواع ميدانهاي مغناطيسي را كه براي كاربردي حسگري مختلف به آنها برخورد مي كنيم، نشان مي دهد.. به طوري كه در شكل مي بينيد ميدان هاي مغناطيسي در محدوده ی ۱۰ T تا T 103  دامنه وسيعي از كاربردهاي حياتي را از ناوبري فضايي تا كاربردهاي پزشكي دربرمي گيرند . بنابراين، علاقه ي زيادي براي توليد حسگري وجود دارد كه بتواند اين گونه ميدانها را به صورت باصرفه و مؤثر اندازه گيري كند. . به علاوه، از آنجا كه ميدان مغناطيسي به عنوان يك كميت برداري هم داراي كميت و هم داراي راستا است، در نتيجه حسگري كه هم حساسيت و هم جهت يابي بالايى داشته باشد،

 حسگرهاي فلاكس گيت و SQUID دامنه اي از حسگرهاي ميدانهاي مغناطيسي را در بر مي گيرند كه از نظر كاربردي بسيار اهميت دارد. بد نيست كه مقايسه اي بين اين دو نوع حسگر داشته باشيم تا مزايا و معايب آنها را مشخص كنيم. تنها حسگري كه تا كنون براي اندازه گيري فعاليت مغناطيسي زيستي پزشكي مورد استفاده قرار گرفته است حسگرSQUID  است. سيستم عصبي و فعاليت قلبي در انسان ، ميدانهاي مغناطيسي ايجاد مي كند كه اگر با قدرت تفكيك و دقت بالاحس شود، عملكرد قلب و مغز را خيلي بهتر از روشهاي متعارف نوار قلب و نوار مغز(EEG) نشان مي دهد.  SQUID نسبت به پيل فلاكس گيت مزيت واضحي از نظر حساسيت دارد، ولي براي عملكرد خود نياز به حالت ابررسانايي ماده دارد كه فقط در دماهاي خيلي پايين به كمك ازت مايع برقرار مي ماند.لذا اين حسگرها بسيار شكننده و گران قيمت هستند ونمي توان براي كاربردهايي كه از نظر توان و فضا محدوديت عمده دارند (مثلاً در زيردرياييها و ماهواره ها) از آنها استفاده كرد. بنابراين حسگرهاي فلاكس گيت بهترين گزينه براي اين قبيل كاربردها مانند امور دفاعي، كاوش فضا، و غيره هستند.

سنسورهاي مغناطيسي خود به دو دسته اصلي تقسيم مي شود:

مغناطیس سنج های کوانتومی ۱

مغناطيسي سنج هاي كوانتمي که از خواص بنيادي اتم  استفاده  مي کند  براساس حرکت چرخشی ذرات به دور هسته ی اتم بنا شده اند.

         هسته ای عمدتاً پروتون ها یا ایزوتوپ هلیوم ۳ .

         اکترون های والانس غیرجفتی .

حرکت چرخشی الکترون های والانس غیرجفتی و هسته ای مرتبط با  مغناطیس لحظه ای بوده و برای هر لحظه ی خاص بررسی می شود . جفت کردن هر لحظه مغناطیسی ذره با میدان بکار رفته محدود به یک مقدار خاص ، توسط قوانین مکانیکی کوانتوم اندازه گیری می شود. معادلات زیر مرتبط با لحظه ی مغناطیسی تا ثابت مغناطیس زمین و عدد کوانتوم می باشند :

 در مورد قطبی شدن۱

به دلیل توزیع میدانهای مغناطیسی داخلی، تمامی ذرات در روند کاری حسگر با فرکانسها در طول زمان فرق دارند. سیگنال مرتبط با انحراف و زمان واقعی در ارتباط است که زمان آزادسازی T2  عمودی نام دارد. مشابه آن، اگر ما از یک میدان مغناطیسی برای یک مجموعه چرخشی استفاده کنیم، مغناطیسی سازی ماکرو اسکوپ زمان زیادی می برد. افزایش آن متناسب با ثابت زمانی T1 به نام زمان آزادسازی طولی می باشد. شدت مغناطیسی شدگی، متناسب با توان میدان مغناطیسی به کاررفته می باشد. توان مغناطیسی شدن و سیگنال سبقت قابل ردیابی بسته به تفاوت جمعیت دوجهت گیری لحظات مغناطیسی می باشد. افزایش آن تفاوت را قطبی شدن می نامند و می تواند به سه شکل در مغناطیس سنج های کوانتومی به دست آید :

         استفاده ازمیدان­مغناطیسی کمکی قوی(شدت جریان واقعی)این پدیده­براساس تاثیرات هسته­ای می باشد.

         انتقال قطبی شدن طبیعی الکترونهای کمکی به پروتونها و این پدیده براساس تاثیرات هسته ای می باشد.

         دستکاری یا پمپ کردن اکترون ها با افزایش آنها به لحاظ شدت حساسیت که این پدیده برمبنای تاثیرات رزونانس هسته ای (هلیوم ۳) و اکترونی می باشد.

نکته : در عمل، T2  در نمونه های جامد خیلی کوتاه است. تمامی مغناطیس سنج های کوانتومی براین اساس از حسگرهای گازی یا مایع استفاده می کنند. در مایعات و گازها، T1 و T2  دارای مقادیری بین کسری از یک ثانیه تا چندثانیه می باشند.

 

  • بازدید : 71 views
  • بدون نظر

شامل ماهیت کوانتومی

مفروضات کوانتومی
مدیریت کوانتومی
سازمان کوانتومی
و…
—دست آوردهای نوین بشر در تبیین پدیده های پیچیده با جهش هایی همراه بوده است که بخش عمده ی از
—آن بر مفاهیم فیزیک کوانتوم مبتنی است.تحقیقات انیشتین نشان داد که در محدوده های بسیار کوچک
—(زیر اتمی) و محدوده های بسیار بزرگ (کیهانی) قوانین نیوتن بی اعتبار و باطل است. طی دهه ی ۱۹۲۰
—میلادی این کشف مکانیک کوانتوم را بوجود آورد.در این شاخه از فیزیک این باور وجود دارد که مانمی
—توانیم پدیده های زیر اتمی راتنها به عنوان ذره یا موج در نظر بگیریم بلکه  باید به عنوان چیزهایی که هم
—می توانند حالت ذره ای و هم حالت موج گونه داشته باشند طبقه بندی کرد. این ذرات که ماده اولیه جهان
—را تشکیل میدهند کوانتا و جمع آن کوانتوم نامیده میشود.
  • بازدید : 68 views
  • بدون نظر

نظریه نيوتني: تعارض خوب نيست و بايد از آن اجتناب شود. زيرا موجب بي نظمي و افزايش آنتروپي مي شود.

نظریه سنتي: تعارض عموماً امري مخرب و غيرعقلايي است و تا حد ممكن بايد حذف شود .ناشي از سوءكاركرد افراد يا سازمان است. براي حل تعارض بايد آنرا تحليل و براساس فرايندي خطي و منطقي با آن مواجه شد.

نظریه آشوب و مكانيك كوانتومي: سطح بالايي از بي نظمي بر تكامل سازمان ضروريست و بي نظمي درسيستم هاي باز آنها را به سطح بالايي ازعملكرد مي رساند. بي نظمي موجب ايجاد نقاط انشعاب مي شود . اين نقاط موقعيت ممتازي براي سازمانهاست كه خود ناشي از تعارض مي باشد.

کل اجزاء جهان شامل,انسانها,هستی ها یا موجوداتی پویا، آگاه، و مرتبط با هم هستند. کوانتوم به معنی ذره در حال حرکت و با گرایشهای احتمالی است و اینکه نظم از بی نظمی حاصل می آید؛ و رابطه های ساده یک علتی جای خود را به روابط چند علتی، پیچیده و در هم تنیده می دهد.

ادراک های انسان بشدت ذهنی است و تفکر خلاق نیازمند استفاده از توانمندیهای الهامی و اشراقی است. این گفتمان درونی او است که احساسات وی را شکل می دهد.

کوانتوم دیدگاه مدیران را در نگاه به پدیده ها از بالا به پایین و از برون به درون تغییر داده و معکوس می سازد.

  • بازدید : 61 views
  • بدون نظر
این فایل در ۷صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

در اين بخش مي‌خواهيم درباره اصطلاحات و عناصري كه در طراحي الگوريتم‌هاي كوانتومي لازم هستند، صحبت كنيم اصطلاحاتي چون كيوبيت، ثبت‌كننده‌ها، اعمال كنترل شده حالتهاي پايه محاسباتي و … برخي از اين عناصر معادل‌هاي كلاسيكي دارند ولي برخي ديگر مختص جهان كوانتومي بوده و معادل كلاسيكي ندارند.
۲-۱٫ بيت‌هاي كوانتومي و ثبت‌كننده‌ها «Quantum Bit’s and Registers» 
bit مفهومي اساسي در فن‌آوري و علم اطلاعات است فلذا بيت‌هاي كوانتومي كه از اين به بعد آنها را كيوبيت خواهيم ناميد يكي از پايه‌هاي اساسي Q.C. است. در واقع كيوبيت يك شيء رياضي با خصوصيتي معين است به بيان دقيقتر يك كيوبيت عبارت از يك بردار واحد در فضاي ضرب داخلي دو بعدي است كه مي‌توانيم آنرا به صورت 
{۱۰> 11>} نمايش دهيم. همواره علاقمند هستيم اين مفهوم رياضي را با يك خاصيت فيزيكي قابل لمس نماييم :
فرض كنيم S  يك كميت دوبعدي از يك سيستم كوانتومي با حالتهاي متعامد ۰۱> و ۱۱> باشد كه اين حالتها مي‌توانند پايه‌هاي طبيعي بسط دهنده اين سيستم باشند آنگاه يك كيوبيت عبارت است از حالت كوانتومي ۱Ø> كه :
 
راههاي زيادي براي حقيقت بخشيدن به مفهوم  فوق وجود دارد مي‌توان حالت ۱۰> را حالت پايه الكترون در اتم هيدروژن و ۱۱> را اولين حالت برانگيخته در نظر گرفت و يا يك سيستم اسپيني كه دو حالت اسپين بالا را ۱۰> و اسپين پايين را با ۱۱> نمايش دهيم
تفاوت اساسي بين كلاسيكي و بيت كوانتومي در آن است كه يك بيت كلاسيكي يا در حالت ۱۰> است و يا در حالت ۱۱> در حالي كه يك كيوبيت مي‌تواند هر بر هم نهي خطي از حالتهاي ۱۰> و ۱۱>  را بپذيرد بنابراين مي‌تواند در تعداد غير قابل شمارشي از حالتها قرار داشته باشد. مفهوم اين جمله آن است كه ظاهراً مي‌توان اطلاعات فوق‌العاده زيادي حتي به صورت نامحدود در يك بيت كوانتومي با انتخاب مطالب α   و β جاي داد  اما عملاً ثابت شده است كه بيت كوانتومي مي‌تواند فقط در برخي حالتهاي محدود قرار داشته باشد مثلاً يك كيوبيت TRINE كيوبيتي است كه فقط يكي از سه حالت
   و    و يا    را به خود بگيرد.
مي‌توانيم حالت ۱Ø> را با استفاده از نمايش هندسي كره بلوخ (Bloch sphere) مناسبتر بنويسيم چون   همانگونه كه در شكل آمده ميتوانيم ۲-۱ را به صورت زير بنويسيم : 
(۲)                                        
كه در آن      ،      ،      اعداد حقيقي هستند. عامل فازي     مشاهده‌پذير فيزيكي نيست و لذا مي‌توان آنرا حذف كرد و لذا : 
 
۲-۲ : اندازه‌گيري كيوبيت ها : qubit  measuerment 
يكي از مشكلات كيوبيت‌ها اين است كه تمامي آنچه كه وارد يك كيوبيت مي‌شود، لزوماً همان خارج نمي‌شود. دركل ، براي يك حالت نامعين    از يك كيوبيت  تك قابل تشخيص نيست و آن توسط يك  اندازه‌گيري تصويري كاملاً امكانپذير نيست.  فيزيك كوانتومي قواعد دقيقي مبني بر چگونگي استخراج اطلاعات استخراج  اطلاعات از يك حالت كوانتومي ناشناس دهد. خروجي هر اندازه‌گيري تصويري از يك كيلوبيت ، بايد با عبارت كلاسيكي فرمولبندي شود. دقيقتر، مي‌توان از هر اندازه‌گيري تصويري يك كيلوبيت، فقط يك بيت كلاسيكي از اطلاعات را تهيه كرد. بنابراين  با وجود اينكه يك ارتباطي بين حالتهاي كوانتومي ممكن از يك كيوبيت منفرد وجود دارد، ولي اين حالتها نمي‌توانند از همديگر تشخيص داده شوند. هيچ اندازه‌گيري نمي تواند بيشتر ازيك بيت از اطلاعات را از دوكيوبيت داده شده، استخراج بكند. ازديدگاه اطلاعات، از يك كيوبيت مي‌توان توسط يك اندازه‌گيري تصويري دقيق، همان مقدار از اطلاعات كلاسيكي را به اندازه يك بيت  كلاسيكي دريافت كرد، حقي ديگر به طور نامحدودي بسياري از حالتهاي بالقوه را داشته باشد. 
۲-۳ : تحول كيوبيت (Qubit evolution) : 
هر تحول كوانتومي يك كيوبيت يا هر عمل كوانتومي روي يك كيوبيت توسط يك ماتريس كياني معين مي‌شود :
(۴)                                           
كه هر حالت كوانتومي  را به حالت   تبديل مي‌كند. 
بعنوان مثال، تحول داده شده توسط ماتريس هادامارد (Hadamard)
(۵)                                        
كه چرخش هادامارد ناميده مي‌شود، حالتهاي >10 ، >11 ، >10 و >1 ‌‌ را بصورت زير تبديل مي‌كند : 
                  
كه درآن   تبديل يافته ‌هادامارد حالتهاي پايه   هستند. 
همچنين تبديل ‌هادامارد را مي‌توان به صورت نگاشتي ازحالتهاي پايه نوشت :
(۷)                                               
پاية >}17 ، > 10{ =      پاية استاندارد يا پايه محاسباتي ناميده مي‌شود،    پايه‌هاي دوتايي يا پايه‌هاي هادامارد و يا پايه‌هاي فوريه ناميده مي‌شود. مي‌توان ديد كه با بكاربردن H مي‌توانيم بين پايه‌هاي استاندارد و پايه‌هاي دوتايي ارتباط برقرار كنيم(معادلات ۲-۶). از تعريف H واضح است كه H2=I . همچنين پايه‌هايي را مي‌توان در نظر گرفت كه پايه‌هاي قطبش ناميده مي‌شوند وتوسط ۸ تعريف مي‌شوند : 
(۸)                         
كه از اهميت خاصي برخوردارند. 
اگرحالتهاي ۰>1 ، ۱۱> نسبت به حالتهاي پايه استاندارد    اندازه‌گيري شوند. هر دو خروجي – ۰ و ۱- را با احتمال يكسان ۲/۱ بدست مي‌آيند. عمل H روي حالتهاي پايه استاندارد را مي‌توان  همانند پرتاب يك سكه در نظر گرفت. مثلاً اگر روي شير سكه به طرف ناظر باشد احتمال اينكه پس از پرتاب شير يا خط بيايد ۲/۱ است. 
۲-۴ : ثبت‌كننده‌هاي كوانتومي  (Quantum Registers)
براي معرفي ثبت‌كننده‌هاي كوانتومي مناسب است با ثبت كننده دوكيوبيتي شروع كنيم.
۲-۴-۱ : ثبت‌كننده دو كيوبيتي
حاصلضرب تانسوري دوكيوبيت را يك ثبت‌كنندة دو كيوبيتي مي‌ناميم. فضاي هيلبرت متناظر با آن H4 مي‌باشد. 
معمولاً پايه‌هاي استاندارد در فضايH4 بصورت  زير نمايش داده مي‌شوند : 
(۹)       
بنابراين  فرم عمومي يك ثبت‌كننده دو كيوبيتي برابر است با :
(۱۰)  
اندازه‌گيري ثبت‌كننده‌هاي دوكيوبيتي : 
اندازه‌گيري حالت    نسبت به پايه‌هاي استاندارد ، خروجي‌هاي دوبيتي ij را با احتمال        بدست مي‌دهد و منجر به فرو ريزش      به حالت ij> مي‌شود. 
اغلب لازم است كه فقط يك كيوبيت  را اندازه‌ بگيريم. اين مطلب مي‌تواند براي استفاده مشاهده پذير انجام بگيرد : 
درمورد كيوبيت اول                   
در مورد كيوبيت دوم                  
كه  ، ۱و۰ = I زير فضاي استاندارد با بردارهاي   ،   زير فضاي استاندارد با بردارهاي i>} ، i>10{ ناميده مي‌شود. 
بنابراين اگر كيوبيت اول اندازه‌گيري شود، خروجي حاصل بيتO  با احتمال    خواهد بود. و حالت پس از اندازه‌گيري عبارتست از : 
(۱۱)                 
توجه كنيد كه حالت     پس  از تصوير شدن بهنجار شده است. به روشي مشابه آنچه گذشت مي‌توانيم خروجي ۱ را با اندازه‌گيري كيوبيت دوم با احتمال و حالت مربوطه بدست بياوريم. 
تحول كوانتومي دو كيوبيتي : 
از تبديلات يكاني كه روي حالتهاي دوكيوبيتي اثر ميكنند تبديل زير از اهميت  ويژه‌اي برخوردار است : 
(۱۲)                                            
كه نمايش ماتريسي آن بصورت زير مي‌باشد. 
(۱۳)                                                            
ماتريس XOR نگاشتي همانند  گيت Controlled Not يا به اختصار CNOT را ايجاد مي‌كند. 
۲-۴-۲ : ثبت‌كنندة n- كيوبيتي :
براحتي مي توان ثبت‌كننده‌هاي –nكيوبيتي را از تعميم ثبت‌كنندة  2- كيوبيتي تعريف كرد :
براي ثبت‌كننده‌هاي –n كيوبيتي در فضاي هيلبوت n2- بعدسي كار ميكنيم كه مجموعه زير بردارهاي پايه اين فضا مي‌باشند. 
(۱۴)  
بردارهاي i> 1 را بردارهاي استاندارد يا پايه‌هاي محاسباتي مي‌ناميم.
كلي‌ترين فرم  براي حالت يك ثبت‌كننده –n كيوبيتي عبارتست از : 
(۱۵)              
۲-۵ : گيت‌هاي منطقي كوانتومي (Logical quantum gutes)
يك گيت منطقي كوانتومي، يك وسيله ورودي – خروجي است كه ورودي‌هايش متغيرهاي كوانتومي گسسته مانند اسپين‌ها هستند. عمل چنين گيتي روي ورودي‌هاش بوسيله يك عملگر يكساني را توصيف مي‌شود كه متغيرهاي ورودي را ازيك حالت     به حالت  مي‌نگارد   مشابه با گيت‌هاي منطقي كلاسيكي گيت‌هاي كوانتومي مي‌توانند براي تشكيل يك مدار كوانتومي به كار بروند. برحسب اينكه اين گيت‌ها بر سيستمهاي تك ذره‌اي ،دوذره اي يا –nذره‌اي اثر مي‌كنند به ترتيب به گيت‌هاي يك كيوبيتي ، دو كيوبيتي يا –nكيوبيتي تقسيم مي‌شوند.  در ادامه برخي از گيت‌هاي منطقي مهم معرفي مي‌شوند. 
۲-۵-۱ : گيت‌هاي تك كيوبيتي : 
گيت‌هاي تك‌كيوبيتي براي تغيير دادن حالت يك كيوبيت بكار مي‌روند. يكي از گيت‌هاي مهم تك كيوبيتي گيت NOT مي‌باشد كه به صورت زير مي‌آوريم : 
NOT-gate  : ساده‌ترين گيت تك كيوبيتي گيت NOTمي‌باشد كه در محاسبات كلاسيكي نيز معروف مي‌باشد (بنابراين  NOT يك گيت تك‌بيتي كلاسيكي است. اين گيت كه ما آنرا N مي‌ناميم به صورت زير عمل مي‌كند : 
(۱۶)                    و            
و نمايش ماتريسي آن به صورت زير است : 
(۱۷)                   
كه نماد سمت چپ گيت NOT را دريك كوانتومي نشان مي‌دهد. و خط نماينده يك كيوبيت خواهد بود. بطور واضح اين گيت يك دوران ۱۸۰ را انجام مي‌دهد يعني مثلاً مي‌توان با بكاربردن اين گيت اسپين بالا را به اسپين پائين و برعكس تبديل كرد. 
ريشه دوم  NOT : V ريشه مربع NOT ، يك گيت كاملاً كوانتومي مي‌باشد يعني معادل كلاسيكي ندارد چنانكه از اسمش برمي‌آيد V خاصيت زير را داراست : 
و نمايش ماتريسي آن بصورت زير مي‌باشد :
(۱۸)                                           
يكبار ديگر اين گيت صرفنظر از عامل فاز عمومي شكل ديده آن زير را دارد : 
(۱۹)                      
اثر V بردن يك حالت ويژه با برهمنهشتي از حالتهاي ويژه است. براي مثال : 
(۲۰)                            
اين طبيعت كوانتومي V را مي‌ر ساند چون چنين برهمنهشتي معا دل كلاسيكي ندارد. بنابراين  اين گيت نشان‌دهنده يك دوران ۹۰ درجه برروي كيوبيت‌ها مي‌باشد. 
البته ، گيت NOT بخوبي مي‌تواند بر روي يك تركيب خطي عمل بكند. داريم : 
(۲۱)                            
اين خطي بودن جوابگوي توازي كوانتومي است كه در تمامي الگوريتمهاي كوانتومي نظري با آن مواجه خواهيم شد. (بخش ۳-۱ را ببيند)
گيت هادامارد : (Hadamard  gate) 
ريشه موج NOT در تبديل  كردن حالت ويژه به حالت برهمنهشت ، منحصر بفرد نيست. در دوران ۹۰ نيز اثر مشابهي دارد. يك گيت جالب كه نظير اين گيت مي‌باشد، گيت هادامارد مي‌باشد كه دوران زير را انجام مي‌دهد : 
(۲۲)                            
و نمايش ماتريسي آن چنين است : 
(۲۳)                                 
اين گيت دو خاصيت مفيد دارد اولاً اين گيت >10 را به بر همنهشت كاملاً يكنواختي مي‌برد يعني ضرايب >10 و >11 يكسان هستند. ثانياً H واردن خودش مي‌باشد يعني با بكار بردن دو بار H معادل اين است كه هيچ كاري انجام نشده است : 
(۲۴)           H2=HH=1
گيت‌هاي دو كيوبيتي : 
گيتهاي دوكيوبيتي براي تغيير دادن حالت دو كيوبيت بكار مي‌روند و روي سيستمهاي دو ذره‌اي اثر مي‌كنند و نمي‌توانند به مجموعه گيتهاي تك كيوبيتي تجزيه شوند. اين گيت‌ها در قالب محاسبات كوانتومي قرار دارند. 
گيت‌هاي Controlled-Not (CNOT) : اين گيت در پايه‌هاي متعامد >} 11 ، > 10{ در فضاي H2 به صورت ذيل تعريف مي‌گردد : 
(۲۵)                         
كه   عمل جمع در پيمانه ۲ را نشان مي‌دهد. 
(۲۶)                
اين تابع مي‌تواند توسط ماتريس زير نشان داده شود لازم به ذكراست كه اين گيت يك گيت انحصاري يا گيت XOR  ناميده مي‌شود. 
(۲۷)                
گيت CNOT يك گيت منطقي است كه روي دو كيوبيت a ، b اثر مي‌كند كه a كيوبيت كنترل و b كيوبيت هدف ناميده مي‌شود كه گيت XOR يا CNOT روي بيت هدف اثر مي‌كند و بيت كنترل بدون تغيير باقي مي‌ماند. (اگر a=b باشد علامت b منفي خواهد شد.) يعني داريم : 
(۲۸)                                
گيت  دو كيوبيتي مبادله‌اي (Swap)
با بكار بردن گيت‌هاي CNOT مي‌توان يك گيت  دوكيوبيتي را به صورت زير تعريف كرد : (بار هم‌پايه‌ها را >}1‌، >10{ فرض مي‌كنيم در فضاي هيلبوت H2)
يك مدار كوانتومي ساده شامل سه گيت كوانتومي را مطابق شكل ۲-۲ در نظر مي‌گيريم خط در مدار نشاندهنده يك سيم در مدار كوانتومي مي‌باشد. اين سيم لزوماً همان سيم فيزيكي نيست بلكه ممكن است بجاي انتقال زمان بكار برده شود يا ممكن است براي يك ذره فيزيكي نظير يك فوتون     كه از محلي به محل ديگر حركت مي‌كند بكاربرده شود. چنين  قرارداد مي كنيم كه حالت وارده شده به مداريك حالت پايه محاسباتي باشد. 
  • بازدید : 61 views
  • بدون نظر
این فایل در قالب pdfتهیه شده وشامل موارد زیر است:

مکانیک کوانتومی شاخه‌ای بنیادی از فیزیک نظری است که با پدیده‌های فیزیکی در مقیاس میکروسکوپی سر و کار دارد. در این مقیاس، کُنِش‌های فیزیکی در حد و اندازه‌های ثابت پلانک هستند. بنیادی‌ترین تفاوت مکانیک کوانتومی با مکانیک کلاسیک در قلمرو کوانتومی است که به ذرات در اندازه‌های اتمی و زیراتمی می‌پردازد. مکانیک کوانتومی بنیادی‌تر از مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک است، زیرا در مقیاس‌های اتمی و زیراتمی که این نظریه‌ها با شکست مواجه می‌شوند، می‌تواند با دقت زیادی بسیاری از پدیده‌ها را توصیف کند. مکانیک کوانتومی به همراه نسبیت پایه‌های فیزیک جدید را تشکیل می‌دهند.
مکانیک کوانتومی که به عنوان نظریه کوانتومی نیز شناخته شده است، شامل نظریه‌ای درباره ماده، تابش الکترومغناطیسی و برهمکنش میان ماده و تابش است
واژهٔ كوانتوم (به معني «بسته» يا «دانه») در مكانيك كوانتومي از اينجا مي‌آيد كه اين نظريه به بعضي از كميت‌هاي فيزيكي (مانند انرژي يك اتم در حال سكون) مقدارهاي گسسته‌اي نسبت مي‌دهد. بسياري از شاخه‌هاي ديگر فيزيك و شيمي از مكانيك كوانتومي به عنوان چهارچوب خود استفاده مي‌كنند؛ مانند فيزيك ماده چگال، فيزيك حالت جامد، فيزيك اتمي، فيزيك مولكولي، شيمي محاسباتي، شيمي كوانتومي، فيزيك ذرات بنيادي، و فيزيك هسته‌اي. پايه‌هاي مكانيك كوانتومي در نيمهٔ اول قرن بيستم به وسيلهٔ ورنر هايزنبرگ، ماكس پلانك، لويي دوبروي، نيلس بور، اروين شرودينگر، ماكس بورن، جان فون نويمان، پاول ديراك، ولفگانگ پاولي و ديگران ساخته شد. بعضي از جنبه‌هاي بنيادي اين نظريه هنوز هم در حال پيشرفت است.

توصيف مكانيك كوانتومي از رفتار سامانه‌هاي فيزيكي اهميت زيادي دارد، زيرا در مقياس اتمي نظريه‌هاي كلاسيك نمي‌توانند توصيف درستي ارائه دهند. مثلاً، اگر قرار بود مكانيك نيوتني و الكترومغناطيس كلاسيك بر رفتار يك اتم حاكم باشند، الكترون‌ها به سرعت به سمت هسته اتم حركت مي‌كردند و به آن برمي‌خوردند. ولي در دنياي واقعي الكترون‌ها در نواحي خاصي دور اتم‌ها باقي مي‌مانند.

در ساختار مكانيك كوانتومي، حالت هر سيستم در هر لحظه به وسيلهٔ يك تابع موج مختلط توصيف مي‌شود (كه در مورد الكترون‌هاي يك اتم گاهي به آن اُربيتال مي‌گويند). با اين ابزار رياضي مي‌توان احتمال نتايج مختلف در آزمايش‌ها را پيش‌بيني كرد. مثلاً با آن مي‌توان احتمال يافتن الكترون را در ناحيهٔ خاصي در اطراف هسته در يك زمان مشخص محاسبه كرد. بر خلاف مكانيك كلاسيك، نمي‌توان هم‌زمان كميت‌هاي مزدوج را، مانند مكان و تكانه، با هر دقتي پيش‌بيني كرد. مثلاً مي‌توان گفت كه الكترون در ناحيهٔ مشخصي از فضا است، ولي مكان دقيق آن را نمي‌توان معلوم كرد. البته معني اين حرف اين نيست كه الكترون در تمام اين ناحيه پخش شده‌است. الكترون در يك ناحيه از فضا يا هست و يا نيست. اين ناتواني در تعيين مكان الكترون را اصل عدم قطعيت هايزنبرگ به طور رياضي بيان مي‌كند.

پديدهٔ ديگري كه منجر به پيدايش مكانيك كوانتومي شد، امواج الكترومغناطيسي مانند نور بودند. ماكس پلانك در سال ۱۹۰۰هنگام مطالعه بر روي تابش جسم سياه كشف كرد كه انرژي اين امواج را مي‌توان به شكل بسته‌هاي كوچكي در نظر گرفت. آلبرت اينشتين از اين فكر بهره برد و نشان داد كه امواجي مثل نور را مي‌توان با ذره‌اي به نام فوتون كه انرژي‌اش به بسامدش بستگي دارد توصيف كرد. اين نظريه‌ها به ديدگاهي به نام دوگانگي موج-ذره بين ذرات زيراتمي و امواج الكترومغناطيسي منجر شد كه در آن ذرات نه موج و نه ذره بودند، بلكه ويژگي‌هاي هر دو را از خود بروز مي‌دادند. مكانيك كوانتومي علاوه بر اين كه دنياي ذرات بسيار ريز را توصيف مي‌كند، براي توضيح برخي از پديده‌هاي بزرگ‌مقياس (ماكروسكوپيك) هم كاربرد دارد، مانند ابررسانايي و ابرشارگي.

مكانيك كوانتومي و فيزيك كلاسيك

اثرات و پديده‌هايي كه در مكانيك كوانتومي و نسبيت پيش‌بيني مي‌شوند، فقط براي اجسام بسيار ريز يا در سرعت‌هاي بسيار بالا آشكار مي‌شوند. تقربياً همهٔ پديده‌هايي كه انسان در زندگي روزمره با آن‌ها سروكار دارد به طور كاملاً دقيقي توسط فيزيك نيوتني قابل پيش‌ بيني است.

در مقادير بسيار كم ماده، يا در انرژي‌هاي بسيار پايين، مكانيك كوانتومي اثرهايي را پيش‌بيني مي‌كند كه فيزيك كلاسيك از پيش‌بيني آن ناتوان است. ولي اگر مقدار ماده يا سطح انرژي را افزايش دهيم، به حدي مي‌رسيم كه مي‌توانيم قوانين فيزيك كلاسيك را بدون اين كه خطاي قابل ملاحظه‌اي مرتكب شده باشيم، براي توصيف پديده‌ها به كار ببريم. به اين «حد» كه در آن قوانين فيزيك كلاسيك (كه معمولاً ساده‌تر هستند) مي‌توانند به جاي مكانيك كوانتومي پديده‌ها را به درستي توصيف كنند، حد كلاسيك گفته مي‌شود.

كوشش براي نظريهٔ وحدت‌يافته

وقتي مي‌خواهيم مكانيك كوانتومي را با نظريهٔ نسبيت عام (كه توصيف‌گر فضا-زمان در حضور گرانش است) تركيب كنيم، به ناسازگاري‌هايي برمي‌خوريم كه اين كار را ناممكن مي‌كند. حل اين ناسازگاري‌ها هدف بزرگ فيزيكدانان قرن بيستم و بيست‌ويكم است. فيزيكدانان بزرگي همچون استيون هاوكينگ در راه رسيدن به نظريهٔ وحدت‌يافتهٔ نهايي تلاش مي‌كنند؛ نظريه‌اي كه نه تنها مدل‌هاي مختلف فيزيك زيراتمي را يكي كند، بلكه چهار نيروي بنيادي طبيعت -نيروي قوي، نيروي ضعيف، الكترومغناطيس و گرانش- را نيز به شكل جلوه‌هاي مختلفي از يك نيرو يا پديده نشان دهد.
مكانيك كوانتومي و زيست‌شناسي
تحقيقات چند موسسه در آمريكا و هلند نشان داده است كه بسياري از فرايندهاي زيستي از مكانيك كوانتومي بهره مي‌برند. قبلا تصور مي‌شد فتوسنتز گياهان فرايندي بر پايه بيوشيمي است اما تحقيقات پروفسور فلمينگ و همكارانش در دانشگاه بركلي و دانشگاه واشنگتن در سنت لوييس به كشف يك مرحله كليدي از فرآيند فوتوسنتز منجر شده كه بر مكانيك كوانتومي استوار است. همچنين پژوهشهاي كريستوفر آلتمن، پژوهشگري از موسسه دانش نانوي كاولي در هلند، حاكي از آن است كه نحوه كاركرد سلولهاي عصبي خصوصا در مغز كه تا مدتها فرايندي بر پايه فعاليتهاي الكتريكي و بيوشيمي پنداشته مي‌شد و محل بحث ساختارگرايان و ماترياليستها و زيستشناسها بود، شامل سيستمهاي كوانتومي بسياري است. اين پژوهشها نشان مي‌دهد كه سلول عصبي يك حلزون دريايي مي‌تواند از نيروهاي كوانتومي براي پردازش اطلاعات استفاده كند. در انسان نيز، فيزيك كوانتومي احتمالا در فرآيند تفكر دخيل است.

عتیقه زیرخاکی گنج