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j9九游会官网入口|star467|科普:量子是什么?从“微观世界规律”到人类“

重庆九游会J9·(中国)真人游戏第一品牌科技大学化学化工学院 2024-08-27 22:41:55

  19世纪末◈◈ღღ,欧洲一些学者认为从牛顿力学到热力学◈◈ღღ、电磁理论star467◈◈ღღ,人类的“物理学大厦”已全部建成◈◈ღღ,再没有多少可研究的了◈◈ღღ。

  但是◈◈ღღ,在1900年j9九游会官网入口◈◈ღღ,德国物理学家马克斯·普朗克提出了量子理论◈◈ღღ,为人类开启了探索“微观世界规律”的“新物理革命”◈◈ღღ。量子理论也与相对论一起◈◈ღღ,成为现代物理学两大支柱◈◈ღღ。

  量子是什么?根据量子理论◈◈ღღ,量子是最小的◈◈ღღ、不可再分割的能量单位◈◈ღღ。我们中学物理书上提到的分子◈◈ღღ、原子j9九游会官网入口◈◈ღღ、电子◈◈ღღ,其实都是量子的不同形式◈◈ღღ。可以说◈◈ღღ,我们的世界由量子组成◈◈ღღ,我们每个人都是“24K”纯量子产品◈◈ღღ。

  在我们日常生活的宏观世界里◈◈ღღ,物体的位置star467◈◈ღღ、速度等◈◈ღღ,都可以通过经典力学精确测算◈◈ღღ。但在微观量子世界里◈◈ღღ,却有着截然不同的奇妙物理规则star467◈◈ღღ,最有代表性的是“叠加”与“纠缠”◈◈ღღ。

  在宏观世界◈◈ღღ,任何物体在某一时刻都有确定的状态和位置◈◈ღღ。但在微观世界◈◈ღღ,量子却同时处于多种状态和多个位置的“叠加”◈◈ღღ。

  物理学家薛定谔曾用一只猫比喻量子叠加◈◈ღღ:箱子里有一只猫◈◈ღღ,在宏观世界中它要么是活的◈◈ღღ,要么是死的◈◈ღღ。但在量子世界中◈◈ღღ,它可以同时处于生和死两种状态的叠加◈◈ღღ。

  如果用一个人来比喻◈◈ღღ,他不仅同时处于生和死两种状态的叠加◈◈ღღ,还可以同时身处多个地点◈◈ღღ,比如既在北京又在上海◈◈ღღ。

  更难以想象的是◈◈ღღ,量子的状态还经不起“看”◈◈ღღ:如果你去测量◈◈ღღ,它就会从多个状态◈◈ღღ、多个位置◈◈ღღ,变成一个确定的状态和位置了◈◈ღღ。也就是说◈◈ღღ,如果你打开“薛定谔的箱子”◈◈ღღ,猫的叠加态就会消失◈◈ღღ,你会看到一只活猫或一只死猫star467◈◈ღღ。而“量子人”的“分身术”也会消失star467◈◈ღღ,他会出现在北京或上海◈◈ღღ。

  根据量子理论◈◈ღღ,如果两个量子之间形成“纠缠态”◈◈ღღ,那么无论相隔多远◈◈ღღ,当一个量子的状态发生变化◈◈ღღ,另一个也会“瞬间”发生相应变化◈◈ღღ。爱因斯坦曾把这一现象称作“鬼魅般的超距作用”◈◈ღღ。

  “量子力学是一个神秘的◈◈ღღ、令人捉摸不透的学科◈◈ღღ,我们谁都谈不上真正理解◈◈ღღ,只是知道怎样去运用它◈◈ღღ。”美国物理学家◈◈ღღ、诺贝尔奖获得者穆雷·盖尔曼曾这样说◈◈ღღ。

  “量子理论的出现◈◈ღღ,在上世纪引发第一次量子革命◈◈ღღ,催生了现代信息技术◈◈ღღ。”中科院院士◈◈ღღ、中国科学技术大学常务副校长潘建伟介绍◈◈ღღ,基于量子理论◈◈ღღ,核能j9九游会官网入口◈◈ღღ、激光◈◈ღღ、半导体等科技得以问世◈◈ღღ,进而发展出计算机◈◈ღღ、互联网◈◈ღღ、手机等重大应用◈◈ღღ。

  进入21世纪◈◈ღღ,量子领域的新发现◈◈ღღ、新理论◈◈ღღ、新技术密集涌现j9九游会官网入口◈◈ღღ,预示着“第二次量子革命”已进入加速期◈◈ღღ、起跑期◈◈ღღ。

  “第一次量子革命◈◈ღღ,人们只问量子理论能让我们做什么◈◈ღღ,不去问为什么◈◈ღღ,是被动的观测与应用◈◈ღღ。”中科院院士◈◈ღღ、中科院量子信息重点实验室主任郭光灿说◈◈ღღ,第二次量子革命则是主动利用量子特性◈◈ღღ,开发出量子通信star467◈◈ღღ、量子计算和量子精密测量等创新应用◈◈ღღ。

  这些应用的革命性在哪里?简单来说◈◈ღღ,量子通信可以在理论上做到通信的绝对保密◈◈ღღ,量子计算可以令人类的运算能力实现指数级增长◈◈ღღ,比如传统计算机需要数万年才能破解的复杂密码◈◈ღღ,量子计算机几秒钟内就能破解◈◈ღღ。传统测量技术最小只能探测到微米量级◈◈ღღ,而量子测量可以进一步精细千倍◈◈ღღ、万倍达到原子量级◈◈ღღ。

  如今◈◈ღღ,量子科技已成为国际上风起云涌的战略科研方向◈◈ღღ。近期◈◈ღღ,欧盟拟投资80亿欧元支持新一代超级计算技术◈◈ღღ,量子计算是其中重要内容◈◈ღღ。美国开通国家量子协调办公室网站◈◈ღღ,并发布了聚焦八大研究领域的《量子前沿报告》◈◈ღღ。

  而经过三十多年努力j9九游会官网入口◈◈ღღ,中国已崛起为国际量子科研版图上的重要力量◈◈ღღ,在多个战略方向上实现领跑或进入第一阵营◈◈ღღ。

  近年来◈◈ღღ,我国多次创造量子比特纠缠数量的世界纪录◈◈ღღ;发射世界首颗量子实验卫星“墨子号”◈◈ღღ,实现千里纠缠j9九游会官网入口◈◈ღღ、星地传密◈◈ღღ、隐形传态三大科学目标◈◈ღღ;开通世界首条量子保密通信干线“京沪干线”◈◈ღღ,实现世界首次洲际量子保密通信◈◈ღღ。

  当前◈◈ღღ,量子科技已进入“产业化前夜”◈◈ღღ。展望未来◈◈ღღ,量子计算有望为药物研发◈◈ღღ、能源勘探star467◈◈ღღ、金融分析◈◈ღღ、气象预报等大规模计算提供全新方案◈◈ღღ;量子测量发挥测量精度◈◈ღღ、灵敏度优势◈◈ღღ,有望在科研j9九游会官网入口◈◈ღღ、医疗j9九游会官网入口◈◈ღღ、能源◈◈ღღ、灾害预防等领域大显身手◈◈ღღ;量子通信融合量子计算技术◈◈ღღ,构成高速◈◈ღღ、安全的“量子互联网”◈◈ღღ,与人工智能◈◈ღღ、区块链等技术相结合◈◈ღღ,可为人类生活增添无限可能◈◈ღღ。j9九游会官网◈◈ღღ,J9九游会登录入口◈◈ღღ,九游会j9官方网站诺贝尔奖◈◈ღღ。九游会J9·(china)官方网站◈◈ღღ。

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