我们可以制造量子计算机,但我们仍然不了解量子力学

2020-12-15 11:50   来源: 互联网    阅读次数:2880

量子力学仍然是人类巨大的"黑箱",目前对量子力学的许多"解释"只是"黑箱"对这些事物规律的"合理"解释,因此每一种量子力学解释都有其自身的缺陷。


最近几天,中国量子计算机的"九章"处理高斯玻色采样的速度是目前最快的超级计算机新闻扫描屏幕的100万亿倍。


虽然量子力学这个词在生活和新闻中经常听到,但许多人仍然不知道量子力学是什么知识。


量子不是一个实体


当你听量子的时候,很多人认为它是一个电子一样的实体。事实上,这种理解是错误的。


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量子的概念最初是由德国物理学家普朗克提出的。1900年,普朗克研究"黑体辐射"时,他提出了一个假设:能量的传输不是连续的,而是"逐个"的。"普朗克把这种能量份额称为"能量量子",也称为"量子"。


当时这是一个颠覆性的概念,因为在经典物理学中,能量的传输一直被认为是连续的,没有最小的单位。因为这个假设太"叛逆",无法颠覆整个经典物理学,普朗克在提出这一假说后的十多年里一直试图寻找各种方法来解释辐射能量的不连续性,但最终失败了。


1905年,爱因斯坦在普朗克的研究基础上认为光的传播是"逐个"的,爱因斯坦给出了一个非常充分的数学证明来证明所谓的"光量子"的存在。


在此之前,光作为一种波被广泛接受。在新理论面前,光的涨落理论和粒子理论之间的争论以"光具有波-粒子对偶性"的结论结束。然后发现,光不仅具有这种量子性质,包括电子等其他微观粒子,而且还有这种"量子性质"。


量子力学是第一个研究为什么微观粒子会出现"波和粒子"这种神奇现象的原因。


量子力学就在我们身边。


所以,有些人会问:研究量子力学有什么用?"实际上,你正在从中受益。例如,你不能每天都生活的计算机,首先要感谢的是它的出现是量子力学。正是由于基本量子力学领域的突破,斯坦福大学(Stanford University)研究员尤金·瓦格纳(Eugene Wagner)和他的学生弗里德里希·西茨(Friedrich Seitz)在1930年发现了半导体的特性--包括导体和绝缘体。在晶体管中增加电压可以实现栅极的功能,控制晶体管中电流的导通或阻塞。利用这一原则,可以对信息进行编码,并编写一种1和0的语言来操作它们。


可以说,整个半导体产业基本上是建立在量子力学的基础上,没有量子力学,就没有芯片、计算机,甚至是各种各样的电子产品。以原子钟、人工智能、5G、LED等现代互联网为代表的信息技术,与量子力学是分不开的。同时,现代医学的成像工具和分析方法,如自旋磁共振、电子隧穿显微镜等,基本上都是在量子力学的基础上实现的。

责任编辑:无量渡口
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