量子物理研究的主要目标之一是测量由许多相互作用的粒子组成的大系统的量子态。这对量子计算机和其他量子信息处理设备的发展尤其有用。
剑桥大学卡文迪许实验室的研究人员最近推出了一种测量核系整体自旋状态的新方法，核系整体是由许多具有长寿命量子特性的相互作用粒子组成的系统。发表在《自然物理学》杂志上的一篇论文提出了这种方法，其工作原理是利用这个系统对集体自旋激发的响应。
“对于量子物体的密集集合，比如自旋，不可能单独测量每个物体，以了解它们如何相互作用，”开展这项研究的两名研究人员克莱尔·勒·Gall和Mete Atatüre告诉Phys.org。“相反，人们可以在整体的集体反应中寻找泄密信号有点像一群鸟的行为可能说明了鸟是如何相互交往的。我们感兴趣的系统是半导体量子点中的原子核自旋的一大群或整体。”
2002年，哈佛大学的三位物理学家发现，半导体量子点中原子核自旋的大集合可能是固态量子存储器的潜在宿主，并在一年后发表了他们的研究成果。19年后，Le Gall (Atatüre)和他们的同事利用“代理”量子位(proxy quantum bit)研究了这种类型的核集成，正如他们在最新论文中所报道的那样，电子自旋同时与所有核自旋耦合。
“我们最近取得了一个重要的里程碑，当我们展示了核整体(即自旋波)的集体模式可以通过电子相干地激发，”论文的第一作者多里安·冈洛夫(Dorian Gangloff)说。“在我们的新研究中，我们开始使用这些电子激活的自旋波来改变核整体的状态并读出它。这将展示一种通过电子自旋‘写入’和‘读出’的基本形式。”
剑桥科学家提出的方法背后的想法是，可以被电子自旋激活的核自旋波模式的类型取决于被检测的核系综的状态。例如，一些自旋波模式增加了整体的偏振(即所有自旋指向“上”的程度)，而另一些自旋波模式则降低了它。这两种不同类型的自旋波模式的相对强度取决于一个集合‘向上’或‘向下’的程度。”因此，对两者的测量可以提供有价值的见解，即每个核的自旋平均已经指向上或下，最终允许研究人员推断自旋种群。
“但还有更多:如果核自旋事先相互作用，并建立了一些相互信息，在这种情况下可以是量子性质的，那么电子，作为一个与这些原子核一对一耦合的量子物体，将感受到这种预先存在的相互作用，”Atatüre说。“这改变了它可以激活的自旋波模式的强度，这就是我们的方法的独特之处。因此，结合对多个自旋波模式的测量，我们能够将电子作为整体中原子核间纠缠的‘见证人’。”
研究人员使用“代理”电子自旋量子位元来观察多体系统的方法，为不依赖单个自旋读数来探测核整体打开了新的有趣的可能性。与之前提出的方法不同的是，他们的方法利用了代理量子位元与稠密核系综接触相互作用的固有连接性，最终从这些系统中提取出有趣的信息，包括它们的量子属性。
勒·加尔说:“也许我们的方法可以类比为一个管弦乐队，在那里，人们可以判断音乐家们是否在不事先分别了解每种乐器的情况下一起演奏得很好。”“我们的研究还首次表明，半导体量子点(世界上最好的单光子源之一)中的核自旋系综可以容纳多个自旋纠缠，因此可以作为一种高效连接到光的大型量子资源。”
在未来，探测核系综自旋态的新技术可能为新的量子技术的发展铺平道路。该研究小组现在正试图设计他们论文中研究的量子点，以确保它们的自旋集束具有更强的相干性，并显示出更多的量子属性。
冈洛夫说:“如果我们想用量子点核来做量子存储器，这将是至关重要的。”“一旦我们实现了更多的相干性——特别是新一代的量子点，基于不同的生长方法，显示出比迄今使用的量子点非常有希望的百倍改进——我们的计划包括将原子核打造成永远受控的量子态，了解在这个多体系统中纠缠是如何丢失和如何保存的，并证明这种资源可以用于量子计算和量子通信。”
有些人很困惑，为什么我们要花这么多时间和金钱来开发航天器和技术，将我们送入太空，帮助我们探索遥远的行星，而在地球上的家里，我们已经面临着迫切的挑战，需要解决方案。每年，我们在发展空间技术上花费数十亿美元。仅美国宇航局2020年的预算就超过200亿美元。为何太空技术在地球上扮演着如此巨大的角色呢？
许多人可能不认识到，空间探索技术的发展已经在许多方面帮助地球受益，特别是在通信、地球观测甚至促进经济增长方面。空间技术在影响政府、工业和个人日常决策方面出人意料地至关重要。然而，随着气候变化、人道主义危机、大规模移民和其他全球性问题的出现，我们如何才能有效地依靠空间技术来维持我们自己的地球和地球上的生命？
应对气候变化
气候变化正在改变全球环境，造成恶劣的超级风暴和天气模式，对地球上生命的可持续性构成日益严重的威胁。然而，太空卫星所能做的远不止简单地预测每日天气预报。太空系统每年可以从极端天气中拯救数以千计的生命。在卫星技术出现之前，德克萨斯州加尔维斯顿1900年的飓风等重大灾难事件造成6000至12000人死亡，原因是没有预警系统让人们逃离险境。美国宇航局的卫星数据首次揭示了南极上空臭氧层的一个巨大空洞。就在十多年前，我们还没有使用天气应用程序或在线地图应用程序以高效的方式到达目的地。
地球观测卫星监测温室气体和其他气候指标，同时也使我们能够更有效地分析地球生态系统的健康状况。例如，适应于太空应用的技术，如全球定位系统和半导体太阳能电池，已经大大减少了温室气体的排放。全球定位系统导航可以减少海上、陆上和空中的燃料使用，最多可减少15%至21%，这比更高效的发动机或燃料更换所提供的燃料要多。
美国宇航局（NASA）首次将太阳能光伏发电用于国际空间站（International Space Station）等项目，导致太阳能性能大幅提高。未来，无论地球上的天气状况如何，轨道空间电站都可以通过目标辐射日夜不间断地向下输送清洁能源。而且不受大气事件的影响，太阳能将比目前的太阳能技术更有效。此外，将太阳能发电送入太空将从巨大的太阳能电池板阵列中解放土地和文化资源，还将从废弃的太阳能电池板废料中拯救垃圾填埋场。
气候变化的影响也损害了农业生产、渔业管理、淡水资源和林业。然而，地球观测卫星使我们能够跟踪、监测和识别诸如非法伐木、偷猎动物、火灾和采矿等对环境有害的活动。我们越密切地监测这些事件，就越能及早和立即采取行动帮助制止这些事件。如果没有这些系统，我们将无法以科学的方式评估和应对气候变化。
面对人道主义危机
利用空间观测不仅可以帮助保护社会免受气候变化的影响，而且还可以改善商业、公共卫生和国家安全部门的社会状况。例如，世界饥饿是世界上最主要的人道主义危机之一。但卫星图像可以通过放大每个像素的视图来识别作物产量，让农民了解何时浇水、施肥和收割作物。利用像近红外这样的特殊光谱带成像土地，我们可以创建一个代表作物产量生产力的植被指数。卫星能够捕捉和收集占地球陆地面积37%的农业区的数据。
此外，空间技术的大数据应用对发展中国家也很有帮助，这些国家由于资源有限，特别容易遭受自然灾害。联合国外层空间事务厅（外空办）甚至有一个灾害管理和应急天基信息平台（天基信息平台），利用大数据和卫星技术应对非洲国家的自然灾害。随着来自地球观测技术、社交媒体、众包地理定位、虚拟工具和互联网接入的数据量不断增加，大数据可以帮助我们产生敏捷的洞察力，使我们能够在紧急情况下做出更好的决策，同时坚持可持续性目标。
空间技术的未来
在未来5到20年里，我们将看到更先进的空间技术的巨大变革。预计卫星巨型星座、快速的点对点亚轨道运输（这将节省燃料排放）和小行星撞击预防（尽管这项技术仍处于初级阶段）都将大显身手。
这些卫星群可提高海事、能源、银行、政府和电信部门各种地球服务和商业用户的效率、能力和安全。通过使用大数据，大星座将创造更多潜在的，更高速度的互联网，增加吞吐量和全球覆盖面，将使数十亿日常互联网用户受益。目前，SpaceX、Amazon、Telesat和三星都致力于打造庞大的卫星网络。
空间技术是我们社会发展的一个组成部分。当我们进一步探索宇宙时，所需的创新和探索水平将有助于我们了解如何有目的地整合和调整这些工具，以造福我们在地表的生活。虽然我们在发展这些技术方面还有很长的路要走，但我们可以利用这些技术来改善我们的社会，并最终保护我们的星球。
长期以来，传统经济理论从其特定的研究逻辑出发，把竞争与效率相等同，而将垄断视为低效率的代名词，认为垄断抑制了竞争，影响了资源的优化配置。亚当?斯密曾从三个方面论证了垄断的低效率性：垄断将导致产量的减少，从而导致福利的下降；资源将被用于获取、维持和扩大垄断，从而造成资源使用的浪费；垄断在技术上是低效率的，给定相同的投入量，垄断者的产出将少于竞争者的产出。莱宾斯坦则从成本损失的角度，提出了非效率概念，即存在于垄断企业内部的低效率的资源配置法则。事实上，并非一切竞争都是有效率的，典型的如分散竞争或过度竞争就是一种降低经济效率的竞争形式。至于新古典经济理论所推崇的完全竞争，也难以称得上是高效率的。这是因为，其一，在完全竞争的市场结构中，性质相同的、为数众多的买者之间和卖者之间以及买者与卖者之间，由于不存在直接的对抗性而不构成竞争之势。既然完全竞争市场实际上是缺乏竞争的市场，因而也就不存在得自竞争的效率。就动态而言，完全竞争是不常见均衡时的静态效率，同时也没有一种机制将它转变为动态效率。其二，完全竞争市场不能实现规模经济和范围经济，不利于企业进行有效的技术创新。近些年来，经济学者的研究表明，垄断与竞争都是市场经济运行的一种手段，垄断是市场对竞争成功者的一种奖赏。因此，将垄断一概称之为低效率是武断的。某些高度集中的市场，如计算机、电信和飞机制造业等正是最具有创新效率的。虽然垄断被认为把价格维持在较高水平，但相对于其他行业，这些垄断行业的价格却是下降的，这说明消费者的利益从而社会福利并未受到损害。进人20世纪90年代以来，经济全球化、网络化的迅速发展共同促进了新经济形态的形成，并决定了新经济条件下垄断的现代特征。
经济全球化下的垄断效应
20世纪90年代以来，经济全球化进程明显加快，全球统一市场逐步形成，各国对全球市场份额的争夺日趋激烈。各国企业为争夺更大的国际市场份额，纷纷通过内部扩张、横向并购、强强联合等形式，迅速扩大企业规模，增强企业的国际竞争力，以获取市场垄断地位。特别是第五次跨国并购浪潮，使世界市场上许多行业形成了寡头垄断市场结构。目前全球10大化学公司、10大半导体公司分别垄断了各自行业90％以上的国际市场；l0大轮胎企业占据着世界轮胎市场80％以上的市场份额。在航空制造业，自麦道被波音兼并后，全球只剩下波音和欧洲I空中客车两大公司；在汽车领域，美国两大汽车公司外加大众、戴姆勒一克莱斯勒、丰田等少数厂商控制着全球90％以上的汽车生产与销售；在钢铁领域，10～12家大企业控制着世界钢产量的2／3；在计算机软件业，仅微软一家就拥有全球个人计算机 *** 作系统软件市场的90％、拥有运用软件80％的市场份额。在经济全球化推动下，各国的市场开放程度越来越高，国内市场国际化，各国企业所面临的竞争市场扩大到全球范围内，企业面临的威胁不再局限于一个地区或一国市场范围内，而是常常来自国外企业和全球市场，从而不得不在全球范围内配置资源，展开竞争。
经济全球化下的国际分工体系呈现为一种由“产业内分工代替产业间分工一企业内分工代替企业间分工一产品内分工”的演变格局。在这样一种国际分工格局下，企业的运行机制发生了重大变化，以核心能力为基础的企业重构成为提升产业国际竞争力的一条重要途径。企业重构不再拘泥于传统的企业边界，主要通过收购、兼并、控股、分拆、外包、战略联盟等形式进行外部资源的整合。这是因为随着信息技术的高度发展和外包的盛行，企业间业务的互联度越来越高，传统的纵向一体化运营越来越被横向一体化、虚拟一体化运营所代替。因此，大型企业及企业集团在日益深化和细化的国际分工体系下，要求得生存与发展，必须以培育核心竞争力为基本目标，收缩业务范围，集中力量垄断其具有竞争优势的关键环节，而将一些辅助性工作通过虚拟化交由合作者来完成。
在全球市场上的跨国竞争中，企业面对的竞对手无论从数量上还是能力上较之过去都大大增加了，而且技术进步和市场变化的加快，使得企业国际竞争能力的赢得已不再仅靠一体化经营的综合规模，更多的是依赖某些特定环节的专业化规模和创新能力。现代企业竞争优势的基础已超出了单个企业自身的能力和资源范围，而越来越多地依赖于企业与产业价值链上下各环节的有效整合，企业间的竞争已经演绎为企业所有人的产业价值链之间的竞争。企业在特定产品市场中能够长期保持的竞争优势，说到底是来源于企业在完整价值链上下某些特定战略环节的垄断。战略环节是企业拥有垄断优势并能够为企业带来较高附加值的环节，是价值链上的制高点，抓住了价值链上的战略环节就等于抓住了整个价值链。因此，在新经济条件下企业应集中力量控制其战略环节，而把不具有竞争优势的一般环节分离出去。在PC市场上，IBM依靠其品牌历史与技术开发实力集成的价值链满足了那些注重品质要求的消费者，而戴尔公司则通过重新定义“服务”这一传统价值活动的角色，把注意力集中于影响买方的更广泛的价值活动，建立了具有自己特色的价值链，同样赢得了消费者的广泛赞誉。尽管IBM和戴尔公司分别在生产技术和营销服务方面占据了垄断地位，赢得了垄断优势，但它们在此基础上形成的差异化的价值链也是相互竞争的，垄断优势同时成为它们的竞争优势。
在全球化背景下许多公司在一个成熟的市场上参与竞争，最终能够存活下来、起主导作用的只能有3～5家。这3～5家企业控制着本产业60～70％的市场份额，并且这种3～5家企业控制市场的格局不是静态的，由于潜在竞争者的影响，这种格局将不断被新进入企业所打破。目前全球各产业的“链主”已为各领域为数不多的3～5家超级跨国公司所占有。可见，全球范围内的分工与融合已使得全球市场结构的竞争效率在很大程度上被垄断效率所取代。
经济网络化下的垄断效应
20世纪90年代以来，现代信息技术和计算机网络的应用呈现出突飞猛进的势头，从而昭示了一种新型经济形式一网络经济的出现。与工业经济相比，网络经济条件下的垄断特征及其效应发生了很大变化。
边际成本递减与边际收益递增。网结经济下，社会财富的增长主要来自生产和消费的统一过程或直接化过程，这是社会化了的直接经济。对于采取迂回生产方式的工业经济来说，社会化成本就是还回的成本。边际成本递增反映了工业经济的本质特征：其价值创造和价值耗费都处在迂回路径上或者说社会化范围内。超过一定限度，越过一定范围，它所创造的边际收益递减，边际成本递增。对于网络经济来说，企业生产的主要是信息技术产品，这类产品具有共享性、外溢性、扩散性等特征，这使得信息技术产品存在特殊的成本结构。它们大多在前期研究中需要大量的开发投入，初始投入很高，而再生产成本即复制成本则很低。因此，信息技术产品的边际成本随着生产的进行不断下降，从而其边际收益递增。
显著的规模经济性与规模影响的弱化并存。在工业经济条件下，企业知名度与企业规模成正比，大企业以其雄厚的资金和广泛的市场影响来提高知名度，反过来企业利用其较高的知名度使自己在市场竞争中处于有利地位。但电子商务使规模差距的竞争变得微不足道。中小企业可与大企业在较为公平的基础上展开竞争。在网络这个载体上，企业可以不分大小，用大体相同的费用在网上发布电子公告，平等地利用网络提供的信息开展经营活动。网络经济条件下企业组织结构日趋虚拟化，虚拟企业内部与外部的划分不再明显，逐渐趋向“无界”经济。虚拟企业的功台邑和效果远远超过原来单独企．业的机动性和竞争性，它不必像工业经济下的企业那样大而全。虚拟企业的竞争优势不是取决于企业的大小，不是取决于某个企业的优势，而是来源于各个相关企业多种不同的生产台邑力、功台邑特长整合在一起的台邑力，取决于能否将参与的企业有机地集成在一起。
市场垄断与市场先入者的领先地位紧密相关。强者更强、弱者更弱的市场竞争，强化了企业之间技术竞争的激烈程度，高技术产品的竞争表现为以制定技术和产业标准为主的游戏规则的竞争。这种游戏规则由先进入者制定，后来者只能被动跟随。如果厂商控制的这项技术成为市场或产业的标准，从中可获得巨大利润和市场控制力。这样，标准成为企业的核心竞争力，企业控制了产业标准，也就确立了自己在市场中的垄断地位，并在很大程度上 *** 纵产业发展的方向，使潜在进人者在竞争中处于被动地位。微软的 *** 作系统成为PC产业的标准后利润滚滚而来。19世纪80年代“接触打字法”使,EN的QWER—TY键盘成为产业标准后，一直使,EN至今，成为电脑键盘的标准，而性能更优越的DSK却受到冷落。因此对企言，谁首先掌握了为市场所接受的先进技术，谁就占据了在一定时期“赢家通吃”的市场垄断地位。“赢家通吃”成为网络经济中特有的一种垄断形式。但网络时代的垄断与工业经济时代的垄断还有一个很大不同，即垄断企业不能长期垄断市场，在新的动态竞争环境中，大企业的高市场份额是不稳定的，技术标准的改变和技术范式的转换，必然导致企业市场地位的变化。这使得在位厂商常常面临巨大的竞争压力，并使其市场垄断行为大为收敛。
市场的垄断与竞争呈现出相互强化的趋势。工业经济时代的市场垄断主要是为获取市场价格的支配地位，牟取高额垄断利润，其实现的前提在于企业生产规模和对潜在进入者的阻止，并且垄断与竞争呈现为一种彼此交替的关系，即垄断越强则竞争越弱，反之亦然。网络经济条件下，企业垄断主要由技术创新特征所决定，技术竞争主要表现为技术的标准化或系统竞争。这样，垄断与竞争呈现出互相强化、相互推动的正向演进关系。由于信息市场的放度较高，只要新产品有一定的技术和质量优势，就可以占领整个市场。但这种垄断并不意味着竞争的消失或减写马，市目反，它将进一步强化企业为取得在信息技术升级换代方面的优势和获得标准产品地位而进行的竞争。企业技术创新速度明显加快，产品差别化特别是信息产品的差别化程度降低，加之金融风险投资机制的健全，以及政府对经济的干预程度的减弱，弱化了企业在规模经济、必要资本、产品差别化及政策等方面的市场进入壁垒。只要市场前景看好的先进信息技术，基本上不存在不可逾越的障碍。
新经济时代垄断的创新效应
关于垄断在创新方面的效率，熊彼特的创新理论最具解释力。熊彼特认为，创新是一项不确定的活动，除非有足够实力才敢承担创新风险，则创新是无吸引力的，而处于垄断地位的企业恰好为企业家提供了这种风险担保。大企业所具有的资金和人力资源优势，使其可以从事那些技术先进但开发风险大的创新项目。而且垄断在为企业技术创新提供实力的同时也提供了动力，因为垄断程度越高，企业的市场控制力越强，企业的新技术被其他企业搭便车的情况越不容易发生，垄断企业因为技术创新所得致的超额利润也就越持久。因此，居于垄断地位的大企业往往会具有更持久的意愿和更大的积极性，去不断进行新技术的发明和开发。卡曼和施瓦兹则根据战后经济运行态势指出，决定技术创新的三大因素是竞争程度、企业规模和垄断势力。企业规模的大小通过它与技术创新后所取得的市场份额的高相关度而决定着技术创新动力的强弱；垄断势力则使企业能对市场有所控制，从而影响着技术创新的持久性。加尔布雷斯和阿罗等也先后从竞争市场上小企业在研发投资上的不足、风险负担重和规模经济缺乏等方面反证了垄断大企业在技术创新方面的较高效率。
新经济时代，技术垄断取代了规模垄断，垄断企业的创新动力日趋增强。首先，垄断企业为避免在激烈的竞争中遭到替代和更大的损失，具有加强的创新动力。新经济时代，垄断地位优势对垄断企业而言至关重要。在竞争中垄断企业一旦失去垄断实力优势，其由垄断地位而形成的优势就会加速瓦解。为避免这种厄运，垄断企业将不得不率先进行创新。其次，为维持现有的垄断地位和垄断收益，垄断企业具有加强的创新动力。新经济条件下，以创新为基础的产品更新换代成为垄断企业实现收益最大化的重要途径。垄断企业通过展开非合作博弈，并不断创新产品来抢占末被占领的市场以扩张自己的市场份额。市场份额的扩大有效地保证了对技术创新的投入，反过来进一步推动了企业技术创新活动的开展。第三，中小企业在技术创新中的特殊优势，对垄断企业形成潜在的竞争压力，促使垄断企业有加强的创新动力。据统计，在当今各国资本、技术密集型产业中，几乎所有的重大技术创新都源于垄断性大企业。从投入方面看，在经合组织范围内，全部工业研究开发的2／3左右是由那些雇员超过1万人的大公司完成的。美、英、德、日等国的研究开发总支出的80～90％是由那些雇员超过1000人的公司完成的，62～90％是由那些雇员在5000人以上的公司完成的。美国最大的100家垄断企业的研究与开发费用支出曾达到全部科研支出总额的82％。结论与政策建议传统经济理论将垄断与竞争对立起来，认为只有竞争才能实现社会资源的优化配置、增进社会福利、提高企业竞争力，而将垄断等同于低效率，因而在政策上主张实行严格的反垄断措施。我们正进入以全球化、网络化为主要内容的新经济时代，需要对垄断效应进行重新认识：现代垄断(垄断结构)推动而不是抑制技术创新和技术进步，增进而不是损害消费者利益，促进而不是阻碍有效竞争，从推崇竞争范式向重视垄断范式转变是新经济时代的必然要求。
消除竞争崇拜，正视垄断的正效应，客观上要求对我国的产业政策进行相应的调整。一是实施大企业大集团发展战略。在新经济条件下，只有大型企业才有实力参与国际竞争。我国产业当前的主要问题不是垄断过度，而是市场集中度偏低，规模过小。因此我国的产业组织政策要侧重于支持企业间的并购与重组，鼓励企业在更大规模、更高层次上参与全球的垄断生竞争。二是培育企业的核心优势，强化价值链上的战略环节。在全球—化市场上，一个企业要想跨越整条价值链做好每个环节是不可能的，企业必须培育特定的品牌、技术、服务以及整合这些资源的能力，强化价值链的战略环节，建立企业参与国际市场的核心竞争能力。三是政府要拓宽反垄断政策的视野，要在全球范围内寻求资源的合理配置，在参与国际竞争中展示本国企业的规模优势，谋求实现国家战略利益，而不再以着重保护本国消费者和其它生产者的利益为产业政策关注的重点。四是在新经济时代，垄断是要用创新来支撑的。我国企业要在深化、细化的国际分工体系中着力加强技术创新环节，将提高企业的技术创新水平作为提升我国企业国际竞争力的基本手段。
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