量子力學(xué)在現(xiàn)實(shí)世界的十大應(yīng)用

文檔來源為文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯 .歡迎下載支持文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word版本可編輯珍貴，但科學(xué)家們有理由相信，其在未來會奉獻(xiàn)的更多?，F(xiàn)在，當(dāng)你在手機(jī)、短信、郵件以及 MSN、飛信等等諸如此類的通信工具之間徜徉時(shí)，可能以為自己已經(jīng)被所謂的“瞬時(shí)通信”覆蓋。實(shí)際上，你發(fā)出的聲音、文字、圖像都需要一點(diǎn)時(shí)間才能達(dá)到目的地，或長或短而已?，F(xiàn)在的人們?nèi)粘Ｋ苡玫降耐ㄐ欧绞?，所需時(shí)間都極其短，但在很遠(yuǎn)的未來，人和人之間的交流不會只限于大洲與大洲之間，而可能需要橫跨星系，這就使通信時(shí)間大大的增加——譬如說，在今年 8月6日，“好奇”號火星車登陸火星，傳回的信號到達(dá)地球就有十幾分鐘的延遲。但這還只是在太陽系中地球和火星的距離，如果將距離延伸的更遠(yuǎn)，那么科學(xué)家們認(rèn)為，只有量子力學(xué)才有能力真正實(shí)現(xiàn)“即時(shí)”的通信，無論距離多遠(yuǎn)。使瞬時(shí)通信成為現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵，在于被稱為量子糾纏的量子力學(xué)現(xiàn)象——愛因斯坦稱其為“幽靈般的遠(yuǎn)距作用”指處于糾纏態(tài)的兩個(gè)粒子即使距離遙遠(yuǎn)，也保持著特別的關(guān)聯(lián)性，對一個(gè)粒子的操作會影響到另一個(gè)粒子。簡單來說就是，當(dāng)其中一個(gè)粒子被測量或者觀測到，另一個(gè)粒子也隨之在瞬間發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)改變。這種仿佛“心電感應(yīng)”般的一致行動，已超出了經(jīng)典物理學(xué)規(guī)則的解釋范疇，因此才被愛因斯坦視作鬼魅。但利用量子糾纏，我們可以操縱其中一個(gè)粒子引起對應(yīng)粒子的即時(shí)、相應(yīng)變化，從而完成收發(fā)“宇宙郵件”的動作。不過，這一應(yīng)用還面臨著最大的問題：一些物理學(xué)家堅(jiān)持認(rèn)為糾纏的粒子實(shí)際上并不能傳送信息。如果是這樣的情況，那我們的名單中的下一個(gè)項(xiàng)目，則永遠(yuǎn)不會成為現(xiàn)實(shí)。遠(yuǎn)距傳輸從科幻到現(xiàn)實(shí)科幻片，尤其是太空題材的，最愛遠(yuǎn)距傳輸：偌大的一個(gè)人，在一個(gè)地方神秘消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個(gè)地方瞬間出現(xiàn)。遠(yuǎn)距離傳輸就是量子態(tài)隱形傳輸，是在無比奇特的量子世界里，量子呈現(xiàn)的“糾纏”運(yùn)動狀態(tài)。該狀態(tài)的光子如同有“心電感應(yīng)”，能使需要傳輸?shù)牧孔討B(tài)“超時(shí)空穿越”，在一個(gè)地方神秘消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個(gè)地方瞬間出現(xiàn)。在“超時(shí)空穿越”中它傳輸?shù)牟辉偈墙?jīng)典信息，而是量子態(tài)攜帶的量子信息，這些量子信息是未來量子通信網(wǎng)絡(luò)的組成要素。此前，IBM團(tuán)隊(duì)的6名工程師證明，遠(yuǎn)距傳輸完全可以實(shí)現(xiàn)，至少從理論上來講是這樣。但必須注意的是，“原對象”在此過程中將消失——因?yàn)檫h(yuǎn)距傳輸可不是“傳真機(jī)”，你原來那份“文件”是會被它銷毀的。其貌似“復(fù)制”原物體的過程，實(shí)際也是對原物體的一種改變。2009年，美國馬里蘭州立大學(xué)聯(lián)合量子研究所的科學(xué)家進(jìn)行的“量子信息處理”的實(shí)驗(yàn)中，成功地實(shí)現(xiàn)了從一個(gè)原子到1米外的一個(gè)容器里的另一個(gè)原子的量子隱形傳輸。盡管在實(shí)驗(yàn)中是一個(gè)原子轉(zhuǎn)變成另一個(gè)原子，由第二個(gè)原子扮演起第一個(gè)原子的角色， 與“原物傳送” 的概念不同，但原子對原子的傳輸，卻對于研制超密超快的量子計(jì)算機(jī)和量子通信具有重大意義。沒錯，遠(yuǎn)距傳輸并不僅在傳輸物體這一目標(biāo)上才有價(jià)值