量子位能

科技工作者之家 2020-11-17

量子位能,即量子势能(Quantum Potential)是德布罗意量子力学的中心概念型式,在1952年首度由戴维·玻姆(David Bohm)所提出。随后在1975年由Bohm和Basil Hiley诠释为作用在粒子上的信息势能。量子势能又可称为Bohm势能或量子Bohm势能。注意,此处的potential系指势能(potential energy),因在哈密顿(Hamiltonian)表述中,势能习惯写为V,与电势V相同,因此称只称为potential。

Bohm和Hiley对于量子势能的概念诠释导致物理学家开始注意到量子物理中最基本的新性质─非局域性(nonlocality)。

简介量子势能(Quantum Potential)是德布罗意量子力学的中心概念型式,在1952年首度由戴维·玻姆(David Bohm)所提出。随后在1975年由Bohm和Basil Hiley诠释为作用在粒子上的信息势能。量子势能又可称为Bohm势能或量子Bohm势能。注意,此处的potential系指势能(potential energy),因在哈密顿(Hamiltonian)表述中,势能习惯写为V,与电势V相同,因此称只称为potential。

Bohm和Hiley对于量子势能的概念诠释导致物理学家开始注意到量子物理中最基本的新性质─非局域性(nonlocality)。1

戴维·玻姆戴维·玻姆(英语:David Bohm,1917年12月20日-1992年10月27日),英籍美国物理学家,对量子力学有突出的贡献,并曾参与曼哈顿工程。1

蒙特卡罗方法蒙特卡罗方法(英语:Monte Carlo method),也称统计模拟方法,是1940年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明,而提出的一种以概率统计理论为指导的数值计算方法。是指使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。

20世纪40年代,在冯·诺伊曼,斯塔尼斯拉夫·乌拉姆和尼古拉斯·梅特罗波利斯在洛斯阿拉莫斯国家实验室为核武器计划工作时,发明了蒙特卡罗方法。因为乌拉姆的叔叔经常在摩纳哥的蒙特卡洛赌场输钱得名,而蒙特卡罗方法正是以概率为基础的方法。

与它对应的是确定性算法。

蒙特卡罗方法在金融工程学、宏观经济学、生物医学、计算物理学(如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算)机器学习等领域应用广泛。1

应用量子势能的方法可被用在量子效应的建模(modeling)上,不须明确地解出薛定谔方程。量子势能亦可与蒙地卡罗方法(Monte Carlo method)的模拟结合,模拟用于(深)次微米元件的载子传输问题,如载子流体力学方程(Hydrodynamic, HD,注意此处系指元件载子传输现象的动力方程,与流体无关,仅描述公式的型式与传统流体力学相似而得名)和扩散方程。此计算方法先决定各个流体元素(fluid element)的密度,接着流体元素的加速经由计算{\displaystyle V}和{\displaystyle Q}的梯度得出,最后速度场的散度决定密度的变化。在商用的元件模拟软件,如SILVACO TCAD,已可加入量子势能来模拟元件行为。2

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所

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