江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

『马克斯·普朗克』如何进入量子世界？放大一千倍，再放大一万倍，最后再放大一百亿倍


1900年 ， 普朗克在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 。
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 。
『马克斯·普朗克』如何进入量子世界？放大一千倍，再放大一万倍，最后再放大一百亿倍
本文插图

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 。
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3.1×10^-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 。 所谓量子 ， 就是指这些不可分割的最小单元 。
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 。
『马克斯·普朗克』如何进入量子世界？放大一千倍，再放大一万倍，最后再放大一百亿倍
本文插图

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 。
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 。
『马克斯·普朗克』如何进入量子世界？放大一千倍，再放大一万倍，最后再放大一百亿倍
本文插图

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


推荐阅读


上一篇：[蓝思科技]蓝思科技拟定增150亿元 斥巨资加码防护零组件和工业互联网

下一篇：#华为荣耀#荣耀30系列或将搭载八核对焦技术，定价疑似6000元