本書是關于新國際單位制（SI）的一本專著，內容涵蓋測量基礎知識、國際單位制基本單位的發(fā)展演變（著重說明了先前國際單位制和當前國際單位制之間的差別）、國際單位制新定義背后的物理原理和實現(xiàn)的量子技術（特別強調量子計量在國際單位制修訂中所發(fā)揮的決定性作用）、對未來量子計量的發(fā)展做出一些預見等。本書內容全面豐富，涵蓋國際單位制的方方面面，并包含大量參考文獻，文字深入淺出，難度適中，適合廣大普通高校學生、測量有關專業(yè)技術人員和對新SI感興趣的普通讀者參閱。
恩斯特·格貝爾博士，于1995-2011年擔任德國聯(lián)邦物理技術研究院（PTB，即德國國家計量院）院長，具有固體物理學，激光物理學，激光光譜學的科學背景。于1997-2013年擔任國際計量委員會（CIPM）委員，并于2004-2010年擔任CIPM主席。曾是德國馬爾堡大學全職教授，是德國和國際多個學術委員會的委員，發(fā)表了三百多篇原創(chuàng)性科學論文，并獲得多項科學獎，如德國研究聯(lián)合會（DFG）萊布尼茨獎，以及由英國物理學會（倫敦）和德國物理學會（DPG）聯(lián)合頒發(fā)的馬克斯·玻恩獎。
序
前言
縮略語清單
第1章 緒論
參考文獻
第2章 基礎知識
2.1 測量
2.1.1 測量不確定度的限制
2.1.1.1 基本量子極限
2.1.1.2 噪聲
2.2 SI
2.2.1 秒：時間單位
2.2.2 米：長度單位
2.2.3 千克：質量單位
2.2.4 安培：電流單位
2.2.5 開爾文：熱力學溫度單位
2.2.6 摩爾：物質的量單位
2.2.7 坎德拉：發(fā)光強度單位
2.2.8 小結：SI基本單位和導出單位
參考文獻
第3章 SI秒的實現(xiàn)：熱銫束鐘、激光冷卻和銫噴泉鐘
3.1 熱銫原子束鐘
3.2 激光冷卻和原子俘獲技術
3.2.1 多普勒冷卻、OM和MOT
3.2.2 低于多普勒極限的冷卻
3.3 銫噴泉鐘
參考文獻
第4章 磁通量子、約瑟夫森效應和SI伏特
4.1 約瑟夫森效應和量子電壓標準
4.1.1 超導基礎知識
4.1.2 約瑟夫森效應基礎知識
4.1.2.1 交流和直流約瑟夫森效應
4.1.2.2 混合直流和交流電壓：夏皮洛臺階
4.1.3 實際約瑟夫森結基礎知識
4.1.4 約瑟夫森電壓標準
4.1.4.1 概述：約瑟夫森結陣的材料和技術
4.1.4.2 SIS約瑟夫森電壓標準
4.1.4.3 可編程二進制約瑟夫森電壓標準
4.1.4.4 脈沖驅動交流約瑟夫森電壓標準
4.1.5 約瑟夫森電壓標準相關計量
4.1.5.1 直流電壓，SI伏特
4.1.5.2 先前SI中的約定伏特
4.1.5.3 用約瑟夫森電壓標準進行交流測量
4.2 磁通量子和SQUID
4.2.1 外磁場中的超導體
4.2.1.1 邁斯納效應
4.2.1.2 超導環(huán)中的磁通量子化
4.2.1.3 外磁場中的約瑟夫森結和量子干涉
4.2.2 SQUID基礎知識
4.2.3 SQUID在測量中的應用
4.2.3.1 實際的直流SQUID
4.2.3.2 SQUID磁強計和磁性測量系統(tǒng)
4.2.3.3 低溫電流比較儀：電流比和電阻比
4.2.3.4 生物磁測量
4.3 可溯源的磁通密度測量
參考文獻
第5章 量子霍爾效應、SI歐姆和SI法拉
5.1 三維半導體和二維半導體的基本物理知識
5.1.1 三維半導體
5.1.2 二維半導體
5.2 真實半導體中的二維電子系統(tǒng)
5.2.1 半導體異質結構的基本性質
5.2.2 半導體異質結構的外延生長
5.2.3 半導體量子阱
5.2.4 調制摻雜
5.3 霍爾效應
5.3.1 經(jīng)典霍爾效應
5.3.1.1 三維系統(tǒng)中的經(jīng)典霍爾效應
5.3.1.2 二維系統(tǒng)中的經(jīng)典霍爾效應
5.3.2 量子霍爾效應的物理
5.4 量子霍爾效應在計量中的應用
5.4.1 直流量子霍爾電阻標準和SI歐姆
5.4.2 先前SI中的約定歐姆
5.4.3 直流量子霍爾電阻標準技術和電阻標度
5.4.4 交流量子霍爾電阻標準和SI法拉
5.4.5 電學計量與精細結構常量之間的關系
5.5 用于電阻計量的石墨烯
5.5.1 石墨烯的基本性質
5.5.2 用于電阻計量的單層石墨烯的制備
5.5.3 單層石墨烯中的量子霍爾效應
參考文獻
第6章 單電荷傳輸器件和SI安培
6.1 單電子輸運的基本物理原理
6.1.1 單電子隧穿
6.1.2 SET晶體管中的庫侖阻塞
6.1.3 庫侖阻塞振蕩和單電子探測
6.1.4 鐘控單電子傳輸
6.2 量子化電流源
6.2.1 金屬單電子泵
6.2.2 半導體量子化電流源
6.2.2.1 砷化鎵基SET器件
6.2.2.2 硅基SET器件
6.2.3 超導量子化電流源
6.2.4 自參考量子化電流源
6.3 SI安培的實現(xiàn)
6.3.1 通過SI伏特和SI歐姆實現(xiàn)安培
6.3.2 用量子化電流源直接實現(xiàn)安培
6.4 一致性測試：QMT
參考文獻
第7章 SI千克、摩爾和普朗克常量
7.1 從“監(jiān)測千克的穩(wěn)定性”到普朗克常量
7.2 阿伏伽德羅實驗
7.3 基布爾天平實驗
7.4 摩爾：物質的量的單位
7.5 普朗克定義常量值的CODATA平差結果以及千克的維護和傳遞
7.5.1 普朗克定義常量h的CODATA平差結果和最終值
7.5.2 千克的實現(xiàn)、維護和傳遞
參考文獻
第8章 SI開爾文和玻爾茲曼常量
8.1 基準溫度計
8.1.1 介電常量氣體測溫法（DCGT）
8.1.2 聲學氣體測溫法
8.1.3 輻射測溫法
8.1.4 多普勒展寬測溫法
8.1.5 約輸遜噪聲測溫法
8.1.6 庫侖阻塞測溫法
8.2 玻爾茲曼定義常量值的CODATA平差結果，新開爾文的實現(xiàn)和傳遞
8.2.1 玻爾茲曼定義常量最終值的CODATA平差結果
8.2.2 開爾文的實現(xiàn)和傳遞
參考文獻
第9章 超越當前的SI：光鐘和量子輻射測量
9.1 光鐘和新的秒
9.1.1 飛秒頻率梳
9.1.2 用于光鐘的離子和中性原子俘獲
9.1.2.1 離子阱
9.1.2.2 光晶格
9.1.3 中性原子鐘
9.1.4 離子原子鐘
9.1.5 精細結構常量a的可能變化
9.2 單光子計量和量子輻射測量
9.2.1 單光子源
9.2.1.1
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