【什么是量子】 量子并不神秘。首先,我們要清楚最基本的幾個概念: 量子不是粒子,量子力學與玄學沒有任何關系,也與神學和唯心主義沒有任何關系。量子力學有一套清晰的數學框架,是描述微觀世界亞原子運行的指導書。量子力學最基本的三個概念就是疊加態(tài)、測量,量子糾纏態(tài)。 量子是現(xiàn)代物理才有的一個重要概念。最早是由普朗克提出的,用于描述自然界規(guī)律的基本單位。量子,其實是一個數學概念,是“離散變化的最小的單元”。 一個物理量,如果存在最小的不可分割的單位,那么我們就說這個物理量是量子化的。簡單的說,量子是能表現(xiàn)出某物質或物理量特性的最小單元。量子力學就證明了宇宙中不可能存在無限小的東西。哲學上的不能解決的終極問題,就這樣被科學所解決了。 那么,量子的概念是如何產生的呢?1900年10月,由于普朗克解釋黑體輻射現(xiàn)象,將維恩定律加以改良,又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋,得出了一個與實驗數據完全吻合普朗克公式來描述黑體輻射。 普朗克提出能與觀測結果很好地符合的簡單公式,實驗物理學家相信其中必定蘊藏著一個尚未被揭示出來的科學原理 普朗克從導出的黑體輻射公式中,成功定義了普朗克常數,并把以量子方式進行的電磁輻射波動的每個量子稱為作用量子。量子成功解決了黑體輻射的實驗現(xiàn)象。 之后,愛因斯坦又運用光量子解決了光電效應(光電效應,是物理學中一個重要現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波照射下,某些物質內部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流,即光生電。光電現(xiàn)象由德國物理學家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn),而正確的解釋為愛因斯坦所提出??茖W家們在研究光電效應的過程中,物理學者對光子的量子性質有了更加深入的了解,這對波粒二象性概念的提出有重大影響。)的實驗規(guī)律,因為這一重大的科學貢獻,諾貝爾物理學獎被頒給了愛因斯坦。 到了21世紀,量子力學還鑄成了諸多高科技成果。例如半導體和超導現(xiàn)象等等。 再到后面就是熟知的量子通信。不過量子通信和傳統(tǒng)的量子理論還是有所區(qū)別的。其背后的量子密鑰分發(fā)可以建立安全的通信密碼, 通過一次一密的加密方式可以實現(xiàn)點對點方式的安全經典通信. 這里的安全性是在數學上已經獲得嚴格證明的安全性,,這是經典通信的方式迄今為止做不到的。 |
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