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市面上究竟有没有真正的量子产品?

来源: 南方日报网络版     时间: 2020-01-24 03:54:57
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  来源:中国科普博览

  近些年,由于中国在量子通信领域的研究喜报频传,市场上出现了很多炒作“量子科技”概念的各种“伪创新”产品,比如,如量子水杯、量子按摩、量子鞋垫、量子医学等。

某购物网站可以搜索到的部分量子产品某购物网站可以搜索到的部分量子产品

  为了避免大众上当,知名主持人甚至在节目中直接建议,“凡是用钱能够买到的量子产品全是假的”。

  然而,很多人免不了会产生这样的疑问:量子到底是什么?量子力学、量子通讯领域研究成果这么多,目前真的还没有开发出实用的量子产品吗?我们今天就把大家的疑惑一一解答。

  Part.1

  什么是量子?

  1900年,普朗克在这篇只有九页的论文里首次提出了能量的不连续性,一脚踢开了量子力学的大门。

  量子到底是什么呢?

  把一个长一米、宽一米的物体,放大十倍,再放大十倍,然后放大一千倍,再放大一千倍,最后再放大一百亿倍,你就进入了量子的世界。

  量子世界里,所有物质都可以被还原成61种基本粒子。其中最重的基本粒子,质量也不超过3.110^-25千克。

  和宏观世界不同,量子世界里很多物理量是不连续的,比如质量,电荷,甚至是能量,都有一个最小的单元。这些单元不可分割,任何数值只能取它们的整数倍。这就好比你可以从口袋里掏出5毛或者1分钱,但你永远也掏不出来半分钱。所谓U米代理注册量子,就是指这些不可分割的最小单元。 

  Part.2

  目前真的没有真正的量子产品吗?

  并不是!今天你用到的每一款电子设备,其实都是量子力学的周边产品,它们的特点是,便宜、稳定,而且靠谱。

  它就是晶体管。晶体管的祖师爷是瑞士物理学家布洛赫, 1928年,他在博士论文中提出布洛赫波的概念,在此基础上发展出的能带理论,极大推进了半导体材料的研究进展。能带理论揭示了固体内部电子的运动特点,因为这个理论,科学家才终于弄清楚了导体、绝缘体和半导体究竟是怎么一回事儿。

晶体管 (图片来源:维基百科)晶体管 (图片来源:维基百科)

  1947年的12月23日,贝尔实验室的三位研究员利用锗半导体,发明出了第一枚点触式晶体管,这标志着信息时代的正式开始。

  除了晶体管,另一款畅销的量子周边产品是固态硬盘。

轻便、稳定、存储信息较多的固态硬盘轻便、稳定、存储信息较多的固态硬盘

  它由1927年德国物理学家洪德发现的“量子隧穿效应”为原理制成:只要施加外部电压,电子能像穿越隧道一样,穿过势能远大于自身动能的势垒,进入浮栅,完成写入过程,比传统机械硬盘快得多。

  固态硬盘的最初设计来自贝尔实验室,1967年,台湾工程师施敏和同事从甜点的夹层涂酱中获得灵感,制作出了一款基于量子隧穿效应的非挥发性内存;然后又经过20多年的研发,第一款成熟的固态硬盘产品才算诞生。 

  同样基于“量子隧穿效应”制成的还有另一款产品:扫描隧道显微镜。扫描隧道显微镜的原型机是IBM公司的苏黎世研究实验室于1981年生产。它能探查物体表面单原子级别的起伏,甚至可以在低温下 用探针精确操作单个分子或原子。毫不夸张地说,纳米技术就是因为这款显微镜才得以诞生的。

  这款产品的售价是80万人民币。相比其它的周边产品,这款贵是贵了点,但是它的作用大,本身价值也高,可以这么说,目前几乎任何一项新型材料的研发,都需要用到它。

几乎任何一项新型材料的研发都需要用到的扫描隧道显微镜(图片来源:百度百科)几乎任何一项新型材料的研发都需要用到的扫描隧道显微镜(图片来源:百度百科)

  还有一款非常有潜力的量子产品是,利用“受激辐射”原理开发的激光器。

  受激辐射是爱因斯坦在1917年预言的量子现象。简单点说,就是通过刺激处于激发态的原子,让里面的电子跃迁到能量更低的状态,由此释放出频率一致,传播方向一致,相位一致,偏振状态一致的光子束。

  直到40多年后,美国休斯顿实验室才用红宝石发射出了世界上的第一束激光。有了合适的激光器,你就能自己刻录光盘、扫描打印、切割玻璃,甚至还能用激光测距、做指纹鉴定、或者把它改造成激光灭蚊器。

  Part.3

  如何分辨市面上的产品是否真的是量子产品?

  要想获得最准确的判断,当然是请教量子领域的专家。但毕竟我们大部分人都很难接触到量子领域的专家,这里我们给大家提供一个非常简单的方法。

  总结一下这些靠谱的量子产品,你会发现,它们都有一个共同点:名字里面都不带量子两个字。

  因为归根结底,“量子”只是一套微观领域里的物理定律。

  就像你不会把“智人”两个字加在自己名字前面一样,真正靠谱的量子产品,也没有必要把量子写到名字上。


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