j9·九游会游戏中国官方网站ღ◈，真人游戏第一品牌ღ◈。j9九游会登录入口首页ღ◈。量子力学j9九游会网址ღ◈，九游会官方网站登陆入口ღ◈。九游会体育官方网页版ღ◈，九游会在中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心内的量子模拟实验室拍摄的超冷原子光晶格平台的激光伺服系统ღ◈。

　　澳大利亚国立大学非线性物理中心博士生王凯在位于堪培拉的澳大利亚国立大学实验室拿着“量子透镜” 样品ღ◈。

　　大家可能觉得量子理论生涩拗口ღ◈，完全超乎常人的生活经验ღ◈，实在太难以理解了ღ◈。但它实际上早就在我们的生活中有着广泛的应用ღ◈。

　　1935年的一只猫ღ◈，足足横行了科学圈几十年ღ◈，还成了科学史上的四大神兽之一ღ◈。杠精ღ◈、著名物理学家薛定谔本来想讽刺一把量子力学ღ◈，可命运弄人ღ◈，他的猫却成了量子力学最致命的代言人ღ◈。

　　在20 世纪以前ღ◈，我们对经典世界的认知主要来自牛顿ღ◈，他在自己最著名的学术著作《自然哲学的数学原理》中ღ◈，建立起了经典的牛顿力学体系ღ◈，其核心就是牛顿三定律和万有引力定律ღ◈。

　　我们的日常生活ღ◈，大到日月星辰ღ◈，中到江河湖海ღ◈，小到柴米油盐ღ◈，全都可以用牛顿的理论来解释ღ◈，因此人们认为这就是主宰整个宇宙的终极线 世纪ღ◈，科学家们发现ღ◈，牛顿力学只适用于我们的宏观世界九游官网ღ◈，放到尺度特别小的微观世界ღ◈，这套理论就完全行不通了ღ◈。

　　所以ღ◈，量子力学是关于微观物质世界运动规律的理论体系ღ◈。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础ღ◈，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用ღ◈。

　　我们知道世界上的物质都是由原子构成的ღ◈。除了原子以外ღ◈，还有一种常见的东西——光ღ◈。早在19 世纪科学家们就已经发现光是一种以光速传播的波ღ◈，而且物体热辐射发出来的光ღ◈，其能量并不连续ღ◈，而是一份份的ღ◈，这种特性被称之为“量子化”ღ◈。换言之ღ◈，在量子世界里华彩真品牌ღ◈，物理量总是存在着一个最小值ღ◈，无法像在经典世界中那样ღ◈，直接趋近于零ღ◈。这个伟大的发现开启了通往量子世界的大门ღ◈。它的发现者——普朗克也因此获得了1918 年的诺贝尔物理学奖ღ◈。

　　接下来ღ◈，就是金光闪闪的爱因斯坦登场了ღ◈。他在1905 年做出了三项震惊世界的重大发现——狭义相对论ღ◈、布朗运动和光电效应ღ◈。而光电效应是人类在理解量子世界的道路上迈出的第二步ღ◈，爱因斯坦也因此获得了1921 年的诺贝尔物理学奖ღ◈。

　　什么是光电效应？就是当某一光子照射到对光灵敏的物质上时ღ◈，它的能量可以被该物质中的某个电子全部吸收ღ◈。电子吸收光子的能量之后ღ◈，动能立刻增加ღ◈，如果动能增大到足以克服原子核对它的引力ღ◈，就能在十亿分之一秒时间内飞逸出金属表面ღ◈，成为光电子ღ◈，形成光电流ღ◈。

　　这是一种特别稀奇的物理学现象ღ◈，因为这种现象的发生取决于光的频率ღ◈。在一定频率之上的光ღ◈，只要一照就可以从金属中打出电子ღ◈；而在此频率之下的光ღ◈，无论照射多长时间也无法把电子打出来ღ◈。这就很难让人理解ღ◈。因为在牛顿的经典力学中ღ◈，能量是连续的ღ◈。比如ღ◈，要把一个大水缸装满水ღ◈，你用大脸盆一盆一盆地往里倒水ღ◈，可以把水缸装满ღ◈；你用小水杯一杯一杯地接水ღ◈，也可以把水缸装满ღ◈。但现在光电效应实验告诉我们ღ◈，你用大脸盆可以把水缸装满ღ◈，但是用小水杯就不行ღ◈。

　　爱因斯坦解释说ღ◈，由于光本身并不连续ღ◈，而是由一个个叫光子的微粒组成ღ◈。光子的能量取决于光的频率ღ◈，光的频率越高ღ◈，光子的能量就越大ღ◈。如果光子的能量小ღ◈，它传递给电子的能量也就小ღ◈，如果这个能量一直低于电子逃出去所需要的最低能量ღ◈，电子就会一直被束缚在金属内部ღ◈。

　　光电效应现象昭示出世界不再是线性的ღ◈，而是非线性的ღ◈。所有微观世界中的粒子ღ◈，包括原子ღ◈、原子核ღ◈、电子以及光子ღ◈，全都是量子的ღ◈，而且它们全都不满足牛顿力学的规律ღ◈。这背后是人类从未涉足的领域——微观量子世界ღ◈。

　　在这片光电效应的蓝色火花之中ღ◈，一场物理界的飓风即将到来ღ◈，从宏观现实世界过渡到以往经验完全不适用的微观量子世界ღ◈。“量子魔王” 呼之欲出ღ◈。

　　一名叫拉普拉斯的物理学家曾经预言ღ◈，如果能知道某一时刻所有物体的运动状态ღ◈，就能知道未来发生的一切ღ◈。比如说ღ◈，你抓起一把石子往天上扔ღ◈，只要能知道扔出去时的高度ღ◈，以及丢出去时石子的速度或动量（物体的质量乘以它的速度）华彩真品牌ღ◈，就可以精确地算出每个石子最终会落在哪里ღ◈。

　　但海森堡却发现ღ◈，在微观世界里ღ◈，根本无法同时测出物体的位置和动量ღ◈。换言之ღ◈，如果你的“石子” 只有原子那么小ღ◈，你要想精确地测出它的位置ღ◈，那它的动量就一定测不准ღ◈；反之ღ◈，你要想精确地测出它的动量ღ◈，那它的位置就一定测不准ღ◈。总之就是鱼和熊掌不可兼得ღ◈。而这种结果ღ◈，就是量子力学中最重要的海森堡不确定性原理ღ◈。

　　我们用波长较长的光ღ◈，能测准微观粒子的动量ღ◈，却测不准它的位置ღ◈；而用波长较短的光ღ◈，能测准微观粒子的位置ღ◈，却测不准它的动量ღ◈。也就是说ღ◈，我们不可能同时将微观世界某个物体的位置和速度同时测准ღ◈，因此也就无法精确地算出它们未来的运动情况ღ◈。

　　薛定谔是量子力学的奠基人之一ღ◈。他发现了量子力学中最核心的方程——薛定谔方程ღ◈，从而获得了1933 年诺贝尔物理学奖ღ◈。也正是通过这个方程ღ◈，物理学家们发现在量子的世界中粒子是可以同时存在于很多地方ღ◈。著名的“薛定谔的猫” 处于50% 生和50% 死的叠加状态就是源于这个道理ღ◈。

　　实验大概是这样的ღ◈，把猫放进一个不透明的盒子里ღ◈，盒子连接到一个包含放射性原子核和有毒气体的实验装置中ღ◈。如果原子衰变了ღ◈，毒气瓶会被打破ღ◈，盒子里的猫会被毒死ღ◈。要是原子核没有衰变ღ◈，猫就好好活着ღ◈。

　　根据量子力学理论ღ◈，原子核处于衰变和未衰变的叠加态ღ◈，所以这只猫就进入了一种“既生又死” 的状态……

　　这样的结论实在太可怕了ღ◈，这只猫也吓坏了一大批科学家ღ◈，特别是信奉量子力学的科学家ღ◈。为了将这只行走于阴阳两界的猫拯救出来ღ◈，科学家们忙活了一个多世纪ღ◈，提出了五花八门的解释ღ◈。如上帝掷骰子般的概率论ღ◈、多世界存在的平行宇宙ღ◈，这也是量子力学让人觉得特别像哲学或者是玄学的原因……

　　目前量子力学的主流理论之一是退相干理论ღ◈。世界只有一个ღ◈，只不过历史有很多个ღ◈，分为粗粒历史ღ◈、精细历史ღ◈。精细历史是量子历史ღ◈，无法求解概率ღ◈；粗粒历史是经典历史ღ◈，在宏观上显示ღ◈，类似于路径积分华彩真品牌ღ◈，可以计算概率ღ◈。每一个粒子都处在所有精细历史的叠加之中ღ◈，比如放射性原子ღ◈；但一旦涉及宏观物体ღ◈，我们所能够观察到的就是一些粗粒历史ღ◈，比如打开盒子后看到的薛定谔的猫ღ◈。因为量子退相干了ღ◈，这些历史永久地失去了联系ღ◈，只剩下一种被我们感知到了ღ◈。最后ღ◈，本该是无序纠缠的量子ღ◈，就表现得如互相独立的经典世界一样——本该是粒子叠加态的薛定谔的猫ღ◈，打开后就只能看到一种或生或死的状态了ღ◈。

　　虽然这一解释也不能说是十全十美ღ◈，但毕竟从数学上还是哲学上ღ◈，都让处于现实世界的我们多了一份笃定ღ◈，不再那么纠结了ღ◈。世界各国的科学家也开始利用这种理论来建立真正的现实应用ღ◈，如量子计算和量子通信ღ◈。

　　大家可能觉得量子理论生涩拗口ღ◈，完全超乎常人的生活经验九游官网ღ◈，实在太难以理解了ღ◈。但它实际上早就在我们的生活中有着广泛的应用ღ◈。

　　量子力学的第一个应用是激光ღ◈。平时我们常常会看到一些激光祛斑脱毛的广告ღ◈，拿激光器往脸上一照ღ◈，色斑就消失了ღ◈；往胳膊上一扫ღ◈，体毛也脱落了ღ◈。这是怎么回事儿啊？

　　激光和其他任何光一样都是由光子种组成的ღ◈，但激光非常特别ღ◈，它里面的每个光子的能量都一样大ღ◈。激光祛斑的工作原理就是当激光照到脸上的时候ღ◈，好皮肤里的电子能量与激光光子能量不匹配ღ◈，所以会完好无损ღ◈，而黑色斑块里的电子能量与激光光子能量匹配ღ◈，所以就会吸收激光ღ◈，并最终被激光所破坏ღ◈，激光脱毛也是这个道理ღ◈。

　　量子力学的第二个应用是半导体ღ◈。我们用的手机ღ◈、电脑华彩真品牌ღ◈，看的电视ღ◈，还有之前用的收音机ღ◈，里面最核心的元件都是用半导体做的ღ◈。我们知道原子中有电子ღ◈，在一定条件下电子会摆脱原子核的束缚ღ◈，在某种材料中自由运动ღ◈，这就形成了电流ღ◈。

　　让我们把运动的电子想象成一辆小汽车ღ◈，把电子跑过的材料想象成一条公路ღ◈，那么电流大不大或者说小汽车跑得快不快ღ◈，取决于公路的状况ღ◈。有些材料ღ◈，它们的路况很好ღ◈，汽车在上面可以跑得很快ღ◈，不会受到明显的阻碍ღ◈，这种材料就叫做导体ღ◈。绝大多数金属ღ◈，比如铜ღ◈、铝ღ◈、铁都是导体ღ◈，而有些材料ღ◈，它们的路况很糟糕ღ◈，障碍重重ღ◈，汽车一上路就被堵得水泄不通ღ◈，根本跑不起来ღ◈。这种材料就叫绝缘体九游官网ღ◈，我们常见的陶瓷ღ◈、橡胶ღ◈、玻璃都是绝缘体ღ◈。

　　但是有一些特殊的材料ღ◈，它们的路况很诡异ღ◈。路上有不少障碍ღ◈，一般汽车开上去就会被堵死ღ◈，但要是外部条件发生变化ღ◈，比如温度升高ღ◈，汽车就又能在路上开了ღ◈。这些特殊的材料ღ◈，就是半导体ღ◈。利用半导体的特性就可以做出一些有用的电子元件ღ◈，其中最重要的是二极管和晶体管ღ◈。

　　二极管有一个非常特殊的性质ღ◈，在一个方向上给它加上电压它就会产生电流ღ◈，而在相反的方向上给它加上电压就不会有电流产生ღ◈，这就像城市里的单行道ღ◈，你可以沿一个方向开车ღ◈，但是沿另一个方向开车就不行了ღ◈。LED 灯就是用发光二极管做出来的ღ◈。它的发光效率非常高ღ◈，很节能ღ◈，而且使用寿命很长ღ◈，所以LED 灯差不多已经成为我们最主要的光源ღ◈。

　　还有一种电子元件跟二极管不同ღ◈，它有三个接口ღ◈，这种电子元件叫三极管ღ◈，也叫晶体管ღ◈。晶体管可以放大电流ღ◈，同时可以充当开关ღ◈。这些晶体管集成在一起ღ◈，就是今天大家熟悉的集成电路ღ◈，经过50 多年的发展九游官网ღ◈，与最早的集成电路相比ღ◈，现在的芯片计算能力已经提升了2 亿多倍ღ◈。今天区区一个iPhone 手机的计算能力ღ◈，都已经超过了上世纪60 年代美国人登陆月球所用的全部计算资源ღ◈。

　　目前最小的芯片尺寸已经做到了只有十纳米ღ◈，依照这个速度发展下去ღ◈，到2030 年晶体管就会变成只有一个原子那么大ღ◈，到那个时候ღ◈，根据不确定原理的话华彩真品牌ღ◈，任何操作都会直接干扰这些晶体管的运行ღ◈，所以2030年以后ღ◈，或许半导体芯片就会停止发展了ღ◈。

　　量子传输也是一种极具前景的应用ღ◈。1982 年ღ◈，三位物理学家发现了一个重要的定理ღ◈，叫做量子不可克隆定理——在量子世界里ღ◈，没有一个东西可以被完全地复制ღ◈，换句话说ღ◈，你没办法拷贝一个电子ღ◈、一个原子或一个分子那么小的东西ღ◈。

　　虽然量子不可克隆定理禁止了微观世界中的拷贝ღ◈，但它却没有禁止微观世界中的传输ღ◈，也就是说在两个世界中ღ◈，你还是可以把一个微小的物体的信息全部复制到一堆原材料里ღ◈，从而制造出一个一模一样的东西ღ◈，但与经典世界不同的是ღ◈，原来的物体一定会被破坏掉ღ◈，最终的效果是一个物体突然从自己原来的位置消失九游官网ღ◈，与此同时ღ◈，另一个地方会出现一个一模一样的东西ღ◈。

　　所以从理论上讲ღ◈，人们可以制造一套量子传输机ღ◈，实际上ღ◈，量子传输已经在线 位物理学家想出了一个用量子纠缠来实现量子传输的办法ღ◈。他们传输的东西非常简单ღ◈，只有一个光子ღ◈，而且传输的距离很短ღ◈，只有一个普通实验室的长度ღ◈，经过近20 年的发展ღ◈，今天人类创造的量子传输最远距离纪录已经达到了340 公里ღ◈，相当于从武汉到长沙的距离ღ◈。当然ღ◈，我们还不能高兴得太早ღ◈。目前人类一次能传输的光子数目最多只有128000 个ღ◈，别说瞬间传送一个人了ღ◈，就是传送一个盒子都还做不到ღ◈！

　　最后再来说说量子计算华彩真品牌ღ◈。量子计算机的主要元件是一种奇特的开关ღ◈，它可以同时处于开和关的叠加状态ღ◈，也就是说它可以同时表示0和1这两个数字ღ◈，这样的量子开关被称为量子比特ღ◈。在传统的计算机当中ღ◈，一个经典的开关ღ◈，它能存储的数字只有0 或1ღ◈。量子开关它有50% 的几率存储0ღ◈，还有百分之50% 的几率存储1ღ◈。换言之ღ◈，一个量子开关ღ◈，一次就可以表示0 和1这两个数字ღ◈，如果是两个量子开关ღ◈，一次就能表示00ღ◈、01ღ◈、10ღ◈、 11 这4 个数字ღ◈，以此类推ღ◈，随着开关数的增加ღ◈，经典系统一次表示的数字依然是一个ღ◈，但量子系统一次表示的数字将会以指数的方式快速增加ღ◈。这个速度有多快呢？当量子开关数达到20 的时候ღ◈，它一次能表示的数字就会超过100 万ღ◈，这就是量子计算机的计算能力为什么会如此强大九游官网ღ◈。

　　2019 年9 月ღ◈，谷歌宣布成功利用一台 54 量子比特的量子计算机ღ◈，实现了传统架构计算机无法完成的任务ღ◈。在世界最牛的超级计算机需要计算 1 万年的实验中ღ◈，量子计算机只用了200 秒ღ◈。2020 年12 月4 日ღ◈，中国科学技术大学潘建伟团队成功构建了76 个光子的量子计算原型机ღ◈，并将其命名为“九章”ღ◈。“九章”只需200秒就可以求解5000万个样本的高斯玻色取样九游官网ღ◈，比世界上最快的超级计算机快一百万亿倍ღ◈。

　　当然ღ◈，九章目前最大用途还只能是成为实验室工具ღ◈，取代一部分超算的负担ღ◈。这就像激光的发明一样ღ◈，最开始也只是在实验室应用ღ◈，最终要普及生活应用中ღ◈，可能还需要15-20 年的时间ღ◈。（资料来源ღ◈：李淼著《给孩子讲的量子力学》ღ◈、微信公众号ღ◈：量子派九游官网ღ◈、墨子沙龙）