我們可以制造量子計(jì)算機(jī),但我們?nèi)匀徊涣私饬孔恿W(xué)
量子力學(xué)仍然是人類巨大的"黑箱",目前對(duì)量子力學(xué)的許多"解釋"只是"黑箱"對(duì)這些事物規(guī)律的"合理"解釋,因此每一種量子力學(xué)解釋都有其自身的缺陷。
最近幾天,中國(guó)量子計(jì)算機(jī)的"九章"處理高斯玻色采樣的速度是目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)新聞掃描屏幕的100萬(wàn)億倍。
雖然量子力學(xué)這個(gè)詞在生活和新聞中經(jīng)常聽(tīng)到,但許多人仍然不知道量子力學(xué)是什么知識(shí)。
量子不是一個(gè)實(shí)體
當(dāng)你聽(tīng)量子的時(shí)候,很多人認(rèn)為它是一個(gè)電子一樣的實(shí)體。事實(shí)上,這種理解是錯(cuò)誤的。
量子的概念最初是由德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出的。1900年,普朗克研究"黑體輻射"時(shí),他提出了一個(gè)假設(shè):能量的傳輸不是連續(xù)的,而是"逐個(gè)"的。"普朗克把這種能量份額稱為"能量量子",也稱為"量子"。
當(dāng)時(shí)這是一個(gè)顛覆性的概念,因?yàn)樵诮?jīng)典物理學(xué)中,能量的傳輸一直被認(rèn)為是連續(xù)的,沒(méi)有最小的單位。因?yàn)檫@個(gè)假設(shè)太"叛逆",無(wú)法顛覆整個(gè)經(jīng)典物理學(xué),普朗克在提出這一假說(shuō)后的十多年里一直試圖尋找各種方法來(lái)解釋輻射能量的不連續(xù)性,但最終失敗了。
1905年,愛(ài)因斯坦在普朗克的研究基礎(chǔ)上認(rèn)為光的傳播是"逐個(gè)"的,愛(ài)因斯坦給出了一個(gè)非常充分的數(shù)學(xué)證明來(lái)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(zhēng)論以"光具有波-粒子對(duì)偶性"的結(jié)論結(jié)束。然后發(fā)現(xiàn),光不僅具有這種量子性質(zhì),包括電子等其他微觀粒子,而且還有這種"量子性質(zhì)"。
量子力學(xué)是第一個(gè)研究為什么微觀粒子會(huì)出現(xiàn)"波和粒子"這種神奇現(xiàn)象的原因。
量子力學(xué)就在我們身邊。
所以,有些人會(huì)問(wèn):研究量子力學(xué)有什么用?"實(shí)際上,你正在從中受益。例如,你不能每天都生活的計(jì)算機(jī),首先要感謝的是它的出現(xiàn)是量子力學(xué)。正是由于基本量子力學(xué)領(lǐng)域的突破,斯坦福大學(xué)(Stanford University)研究員尤金·瓦格納(Eugene Wagner)和他的學(xué)生弗里德里希·西茨(Friedrich Seitz)在1930年發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體的特性--包括導(dǎo)體和絕緣體。在晶體管中增加電壓可以實(shí)現(xiàn)柵極的功能,控制晶體管中電流的導(dǎo)通或阻塞。利用這一原則,可以對(duì)信息進(jìn)行編碼,并編寫(xiě)一種1和0的語(yǔ)言來(lái)操作它們。
可以說(shuō),整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基本上是建立在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上,沒(méi)有量子力學(xué),就沒(méi)有芯片、計(jì)算機(jī),甚至是各種各樣的電子產(chǎn)品。以原子鐘、人工智能、5G、LED等現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù),與量子力學(xué)是分不開(kāi)的。同時(shí),現(xiàn)代醫(yī)學(xué)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(xué)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。
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