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(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量。在計量過程中，認(rèn)為所使用量具和儀器是標(biāo)準(zhǔn)的，用它們來校準(zhǔn)、檢定受檢量具和儀器設(shè)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(jié)果的可靠性。計量涉及到計量單位的定義和轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)。而在國外計量方式也是數(shù)不勝數(shù)，當(dāng)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(dāng)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(gòu)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(yīng)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(jié)果的關(guān)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(yīng)在一臺規(guī)模化的計量單位上完成。

（1）功率計量具有高準(zhǔn)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(fù)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(zhǔn)確度等級的1/10。

（3）0-360度范圍內(nèi)有功／無功計量準(zhǔn)確，增加臨界相位角計量準(zhǔn)確度考核，有功計量904±0．5。2704±0．5。考核；無功計量 04±0．5。180±0．5。考核。

2 為什么要對SI基本單位進行重新定義

2.1 當(dāng)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(dāng)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(zhì)，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(xué)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(fù)出現(xiàn)的單位的信息。假設(shè)當(dāng)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(fù)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(fù)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(zhǔn)的單位定義存在弊端

就人工實物基準(zhǔn)的單位定義而言，定義和復(fù)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(rèn)識，我們需要結(jié)合當(dāng)前實物出現(xiàn)的問題，結(jié)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前假設(shè)對當(dāng)前的計量單位能夠結(jié)合當(dāng)前的具體技術(shù)手段，就可以結(jié)合不同的時代的特點，對基本單位以及標(biāo)準(zhǔn)進行一定程度的修改，從而將基本單位變得更加科學(xué)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(dāng)前學(xué)術(shù)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(gòu)積極開展與SI基本單位重新定義有關(guān)的研究。而隨著這些年的發(fā)展，我們能夠看出當(dāng)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(jié)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(xí)慣設(shè)立的測量規(guī)則，而自然界需要對常數(shù)進行考察，能夠?qū)崿F(xiàn)從最小的測量量到最大的測量量，這樣就能夠?qū)⒊?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(jié)果，這就導(dǎo)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(dāng)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(biāo)測量機，再到實驗室中的高精尖的測量設(shè)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(shè)備的支持[4]。

5 結(jié)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(chǔ)，而當(dāng)前的社會需要借助一場一場、鱗次櫛比的技術(shù)革新或者技術(shù)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?zhǔn)的未來。