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我們可以制造量子計算機,但我們仍然不了解量子力學

2020-12-15 11:50   來源: 互聯網

量子力學仍然是人類巨大的"黑箱",目前對量子力學的許多"解釋"只是"黑箱"對這些事物規律的"合理"解釋,因此每一種量子力學解釋都有其自身的缺陷。


最近幾天,中國量子計算機的"九章"處理高斯玻色采樣的速度是目前最快的超級計算機新聞掃描屏幕的100萬億倍。


雖然量子力學這個詞在生活和新聞中經常聽到,但許多人仍然不知道量子力學是什么知識。


量子不是一個實體


當你聽量子的時候,很多人認為它是一個電子一樣的實體。事實上,這種理解是錯誤的。


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量子的概念最初是由德國物理學家普朗克提出的。1900年,普朗克研究"黑體輻射"時,他提出了一個假設:能量的傳輸不是連續的,而是"逐個"的。"普朗克把這種能量份額稱為"能量量子",也稱為"量子"。


當時這是一個顛覆性的概念,因為在經典物理學中,能量的傳輸一直被認為是連續的,沒有最小的單位。因為這個假設太"叛逆",無法顛覆整個經典物理學,普朗克在提出這一假說后的十多年里一直試圖尋找各種方法來解釋輻射能量的不連續性,但最終失敗了。


1905年,愛因斯坦在普朗克的研究基礎上認為光的傳播是"逐個"的,愛因斯坦給出了一個非常充分的數學證明來證明所謂的"光量子"的存在。


在此之前,光作為一種波被廣泛接受。在新理論面前,光的漲落理論和粒子理論之間的爭論以"光具有波-粒子對偶性"的結論結束。然后發現,光不僅具有這種量子性質,包括電子等其他微觀粒子,而且還有這種"量子性質"。


量子力學是第一個研究為什么微觀粒子會出現"波和粒子"這種神奇現象的原因。


量子力學就在我們身邊。


所以,有些人會問:研究量子力學有什么用?"實際上,你正在從中受益。例如,你不能每天都生活的計算機,首先要感謝的是它的出現是量子力學。正是由于基本量子力學領域的突破,斯坦福大學(Stanford University)研究員尤金·瓦格納(Eugene Wagner)和他的學生弗里德里希·西茨(Friedrich Seitz)在1930年發現了半導體的特性--包括導體和絕緣體。在晶體管中增加電壓可以實現柵極的功能,控制晶體管中電流的導通或阻塞。利用這一原則,可以對信息進行編碼,并編寫一種1和0的語言來操作它們。


可以說,整個半導體產業基本上是建立在量子力學的基礎上,沒有量子力學,就沒有芯片、計算機,甚至是各種各樣的電子產品。以原子鐘、人工智能、5G、LED等現代互聯網為代表的信息技術,與量子力學是分不開的。同時,現代醫學的成像工具和分析方法,如自旋磁共振、電子隧穿顯微鏡等,基本上都是在量子力學的基礎上實現的。

責任編輯:無量渡口
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