淺談電流計量單位的量子化進程

蔡振超

內(nèi)蒙古自治區(qū)計量測試研究院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010060

1 計量單位的發(fā)展概況

計量是利用技術和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。在計量過程中，認為所使用量具和儀器是標準的，用它們來校準、檢定受檢量具和儀器設備，以衡量和保證使用受檢量具儀器進行測量時所獲得測量結果的可靠性。計量涉及到計量單位的定義和轉換；量值的傳遞和保證量值統(tǒng)一所必須采取的措施、規(guī)程和法制等。自從人類開始進行商品貿(mào)易，但是早期的計量仍然依賴于人們的主觀。早期出現(xiàn)的計量單位以人體某個部位或自然物體為一定的參照。正如古代的記載，“布指知寸、布手知尺、舒臂為尋”“舉步為跬、倍跬為步”等的標準。而在國外計量方式也是數(shù)不勝數(shù)，當然每一個國家在計量單位方面都會有極大的區(qū)別。對量子信息的物理操控，就能夠挖掘出量子比特狀態(tài)的初始化、邏輯門控制以及狀態(tài)測量等。對當前量子化出現(xiàn)的上述問題，計量單位的出現(xiàn)可以對上述的問題進行優(yōu)化。但對于“詞處理” 等的問題，我們就需要借助量子化對資源的浪費現(xiàn)象進行監(jiān)督與控制，計量單位不具有速度優(yōu)勢。 與此同時，對于最佳化以及積分問題，計量單位的加速能力也是明顯的。為構建計量單位，首先要求量子比特與環(huán)境隔絕，避免“退相干”。使用邏輯門操控量子比特是我們所要做的，但退相干則引入誤差。 利用相互糾纏的量子對，可以對信息傳輸進行加密或解密[1]。然而，糾纏的應用對增強計量單位的功能而言，尚沒有圈內(nèi)的共識。 對量子比特做出精確的物理操控，是計量單位給出正確結果的關鍵。我們不可能糾正每一個可能發(fā)生的錯誤，最終的量子糾錯測試應在一臺規(guī)模化的計量單位上完成。

（1）功率計量具有高準確度，有功計量0．2S級，實際控制誤差±0．1%，主表與副表誤差最大相差4-0．05%；無功計量0．5S級，實際控制誤差±0．2%；視在計量1．0S級，實際控制誤差4-0．2%。

（2）有功/無功計量誤差曲線平坦且分布合理，負荷電流范圍0．0021-1mn（即動態(tài)范圍1:2000）；計量線性度誤差為儀表準確度等級的1/10。

（3）0-360度范圍內(nèi)有功／無功計量準確，增加臨界相位角計量準確度考核，有功計量904±0．5。2704±0．5?？己耍粺o功計量 04±0．5。180±0．5?？己?。

2 為什么要對SI基本單位進行重新定義

2.1 當前SI基本單位定義存在問題

現(xiàn)在計量單位的定義的方式多種多樣，當然具有實物作為參照系，具體比如國際千克原器（IPK）；有其固定的物理性質，如開爾文的定義使用水的三相點；還有更為直觀性的單位感受，例如物理學中的名詞的定義或概念；或自然常數(shù)，例如用光速來定義單位米。為了在實驗過程中對SI以及其他的計量單位有所區(qū)分，我們就需要將傳遞重復出現(xiàn)的單位的信息。假設當前基本單位的定義形成了普遍化的共識，而要想按照定義復現(xiàn)就會出現(xiàn)一系列的問題。例如，電流單位安培定義中的“無限長”“圓截面可忽略”等要素，在單位復現(xiàn)時，就會產(chǎn)生各種各樣的問題[2]。

2.2 基于人工實物基準的單位定義存在弊端

就人工實物基準的單位定義而言，定義和復現(xiàn)基本處于同等的地位，在此處我們就需要對人工實物具有重新的認識，我們需要結合當前實物出現(xiàn)的問題，結合實物的損毀程度。就能夠判斷出國際千克原器（IPK）從1889年，我們就需要結合時代的發(fā)展，從不了解與不熟悉到了解與熟悉進行過渡，但IPK卻一直保持著定義標準的地位。

2.3 對千克等單位重新定義的條件已經(jīng)成熟

對計量單位進行重新的定義，這是研究者以及社會各界的共同心愿，而當前假設對當前的計量單位能夠結合當前的具體技術手段，就可以結合不同的時代的特點，對基本單位以及標準進行一定程度的修改，從而將基本單位變得更加科學化以及系統(tǒng)化，從而就能夠為人們提供更多的方便，對千克等單位的重新定義，當前學術界也是眾說紛紜的，2007年國際計量大會要求國際計量局及各國計量研究機構積極開展與SI基本單位重新定義有關的研究。而隨著這些年的發(fā)展，我們能夠看出當前國家已經(jīng)具備一定的條件，對千克等的單位進行重新定義[3]。

3 基于常數(shù)的SI基本單位定義

我們需要結合單位制定的各項規(guī)則，就是使用經(jīng)久不變的自然規(guī)律進習慣設立的測量規(guī)則，而自然界需要對常數(shù)進行考察，能夠實現(xiàn)從最小的測量量到最大的測量量，這樣就能夠將常數(shù)的SI的基本單位進行聯(lián)系。在曾經(jīng)的國際單位制的測量的過程之中，自然常數(shù)的值就是從最早的定義演化而來的，其數(shù)值就是實地測量的結果，這就導致基本常數(shù)的值會集中存在于一定的區(qū)間內(nèi)。新修訂的國際單位制就是一個自然的常數(shù)，而自然常數(shù)的取值是固定的，由此可見，在此時自然常數(shù)具有不變性，單位制是當前廣大的社會民眾普遍接受的。

4 計量單位量子化的影響

計量單位對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活是十分深遠的。計量單位量子化定義后，人們的日常測量活動雖然在形式上與之前沒有明顯的區(qū)別，但是對于測量儀器而言，具體從超市中的電子秤以及尺子、以及坐標測量機，再到實驗室中的高精尖的測量設備，定義修訂前后測量的數(shù)值基本上沒有很大的差距。但計量單位的量子化定義就能夠充分實現(xiàn)SI單位的未來能力，為計量單位的未來發(fā)展提供有利的條件，從而能夠為計量單位的日后發(fā)展提供儀器與設備的支持[4]。

5 結語

計量單位的量子化定義能夠突出顯示SI單位的未來能力，為未來發(fā)展奠定堅實的基礎，而當前的社會需要借助一場一場、鱗次櫛比的技術革新或者技術革命，就能夠充分實現(xiàn)計量單位的量子化，因為計量單位的量子化不僅僅有利于人們?nèi)粘５纳睿軌驇椭藗兡軌蜃非蟾鼮榫珳实奈磥怼?/p>