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然而，很多人免不了會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問：量子到底是什么？量子力學(xué)、量子通訊領(lǐng)域研究成果這么多，目前真的還沒有開發(fā)出實(shí)用的量子產(chǎn)品嗎？我們今天就把大家的疑惑一一解答。
科普中國：量子力學(xué)及其實(shí)際應(yīng)用（視頻）
什么是量子？
1900年，普朗克在這篇只有九頁的論文里首次提出了能量的不連續(xù)性，一腳踢開了量子力學(xué)的大門。
量子到底是什么呢？
把一個(gè)長一米、寬一米的物體，放大十倍，再放大十倍，然后放大一千倍，再放大一千倍，最后再放大一百億倍，你就進(jìn)入了量子的世界。
量子世界里，所有物質(zhì)都可以被還原成61種基本粒子。其中最重的基本粒子，質(zhì)量也不超過3.1×10^-25千克。
和宏觀世界不同，量子世界里很多物理量是不連續(xù)的，比如質(zhì)量，電荷，甚至是能量，都有一個(gè)最小的單元。這些單元不可分割，任何數(shù)值只能取它們的整數(shù)倍。這就好比你可以從口袋里掏出5毛或者1分錢，但你永遠(yuǎn)也掏不出來半分錢。所謂量子，就是指這些不可分割的最小單元。
目前真的沒有真正的量子產(chǎn)品嗎？
并不是！今天你用到的每一款電子設(shè)備，其實(shí)都是量子力學(xué)的周邊產(chǎn)品，它們的特點(diǎn)是，便宜、穩(wěn)定，而且靠譜。
它就是晶體管。晶體管的祖師爺是瑞士物理學(xué)家布洛赫，1928年，他在博士論文中提出布洛赫波的概念，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的能帶理論，極大推進(jìn)了半導(dǎo)體材料的研究進(jìn)展。能帶理論揭示了固體內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，因?yàn)檫@個(gè)理論，科學(xué)家才終于弄清楚了導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體究竟是怎么一回事兒。
1947年的12月23日，貝爾實(shí)驗(yàn)室的三位研究員利用鍺半導(dǎo)體，發(fā)明出了第一枚點(diǎn)觸式晶體管，這標(biāo)志著信息時(shí)代的正式開始。
除了晶體管，另一款暢銷的量子周邊產(chǎn)品是固態(tài)硬盤。
它由1927年德國物理學(xué)家洪德發(fā)現(xiàn)的“量子隧穿效應(yīng)”為原理制成：只要施加外部電壓，電子能像穿越隧道一樣，穿過勢(shì)能遠(yuǎn)大于自身動(dòng)能的勢(shì)壘，進(jìn)入浮柵，完成寫入過程，比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤快得多。
固態(tài)硬盤的最初設(shè)計(jì)來自貝爾實(shí)驗(yàn)室，1967年，臺(tái)灣工程師施敏和同事從甜點(diǎn)的夾層涂醬中獲得靈感，制作出了一款基于量子隧穿效應(yīng)的非揮發(fā)性內(nèi)存；然后又經(jīng)過20多年的研發(fā)，第一款成熟的固態(tài)硬盤產(chǎn)品才算誕生。
同樣基于“量子隧穿效應(yīng)”制成的還有另一款產(chǎn)品：掃描隧道顯微鏡。掃描隧道顯微鏡的原型機(jī)是IBM公司的蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室于1981年生產(chǎn)。它能探查物體表面單原子級(jí)別的起伏，甚至可以在低溫下用探針精確操作單個(gè)分子或原子。毫不夸張地說，納米技術(shù)就是因?yàn)檫@款顯微鏡才得以誕生的。
這款產(chǎn)品的售價(jià)是80萬人民幣。相比其它的周邊產(chǎn)品，這款貴是貴了點(diǎn)，但是它的作用大，本身價(jià)值也高，可以這么說，目前幾乎任何一項(xiàng)新型材料的研發(fā)，都需要用到它。
還有一款非常有潛力的量子產(chǎn)品，是利用“受激輻射”原理開發(fā)的激光器。
受激輻射是愛因斯坦在1917年預(yù)言的量子現(xiàn)象。簡(jiǎn)單點(diǎn)說，就是通過刺激處于激發(fā)態(tài)的原子，讓里面的電子躍遷到能量更低的狀態(tài)，由此釋放出頻率一致，傳播方向一致，相位一致，偏振狀態(tài)一致的光子束。
直到40多年后，美國休斯頓實(shí)驗(yàn)室才用紅寶石發(fā)射出了世界上的第一束激光。有了合適的激光器，你就能自己刻錄光盤、掃描打印、切割玻璃，甚至還能用激光測(cè)距、做指紋鑒定、或者把它改造成激光滅蚊器。
如何分辨市面上的產(chǎn)品是否真的是量子產(chǎn)品？
要想獲得最準(zhǔn)確的判斷，當(dāng)然是請(qǐng)教量子領(lǐng)域的專家。但畢竟我們大部分人都很難接觸到量子領(lǐng)域的專家，這里我們給大家提供一個(gè)非常簡(jiǎn)單的方法。
總結(jié)一下這些靠譜的量子產(chǎn)品，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們都有一個(gè)共同點(diǎn)：名字里面都不帶量子兩個(gè)字。
因?yàn)闅w根結(jié)底，“量子”只是一套微觀領(lǐng)域里的物理定律。
就像你不會(huì)把“智人”兩個(gè)字加在自己名字前面一樣，真正靠譜的量子產(chǎn)品，也沒有必要把量子寫到名字上。
