導(dǎo)語(yǔ)：在物理學(xué)中，想必大家都會(huì)常常用到量子的概念，它是指一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。最近小編有一些朋友想來(lái)學(xué)習(xí)一下，量子到底能做什么？量子究竟可以用來(lái)做什么？今日小編給大家分享一些比較實(shí)用的內(nèi)容，希望能給大家?guī)?lái)一些幫助。

　　量子到底能做什么

量子

　　量子能做計(jì)算，也能通信。通俗地說(shuō)，量子是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特性的最小單元。量子一詞來(lái)自拉丁語(yǔ)quantus，意為“有多少”，代表“相當(dāng)數(shù)量的某物質(zhì)”，它最早是由德國(guó)物理學(xué)家M·普朗克在1900年提出的。他假設(shè)黑體輻射中的輻射能量是不連續(xù)的，只能取能量基本單位的整數(shù)倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

　　量子計(jì)算簡(jiǎn)介

　　量子計(jì)算機(jī)中的每個(gè)數(shù)據(jù)由不同粒子的量子狀態(tài)決定，所以計(jì)算時(shí)采用的量子數(shù)據(jù)位在同一時(shí)間內(nèi)能夠呈現(xiàn)出多種狀態(tài)——既可以是1也可以是0，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在運(yùn)算中采用的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)位在特定時(shí)間內(nèi)只能代表一個(gè)狀態(tài)——1或者0。這使得，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作一個(gè)n位數(shù)據(jù)的同時(shí)，量子計(jì)算機(jī)可以操作2的n次方量級(jí)的數(shù)據(jù)。這有點(diǎn)像那個(gè)知名的故事：一個(gè)國(guó)王要賞賜國(guó)際象棋的發(fā)明者，發(fā)明者提出，要在棋盤第一格放置1粒小麥，第二格放置2粒，依此類推，放滿64格棋盤。結(jié)果計(jì)算出的麥?？倲?shù)需要全世界生產(chǎn)兩千年才能完成。一個(gè)64位量子計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力，理論極限正如棋盤與麥粒總數(shù)的比較。

　　量子計(jì)算機(jī)的驚人潛力也吸引了眾多參與者。谷歌和NASA（美國(guó)國(guó)家航空航天局）一起，對(duì)由D-Wave制造的量子計(jì)算機(jī)進(jìn)行了聯(lián)合投資。在可商用的量子計(jì)算機(jī)前進(jìn)路徑上，總部位于加拿大的D-Wave公司雖然飽受質(zhì)疑，卻是走的最快的一個(gè)。其采用的量子芯片使用了特殊的鈮金屬（元素符號(hào)Nb，一種類似于銀，柔軟的、可延展的金屬）材料，在低溫下呈超導(dǎo)態(tài)，其中的電流有順時(shí)針、逆時(shí)針以及順逆同時(shí)存在的混合狀態(tài)，而這正可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算。但這種手段也被學(xué)術(shù)界認(rèn)為并非是真正的量子計(jì)算機(jī)。不過(guò)，D-Wave確實(shí)銷售出了若干臺(tái)該設(shè)備，據(jù)報(bào)道，其成功銷出2臺(tái)D-Wave2計(jì)算機(jī)，單臺(tái)價(jià)值超過(guò)1000萬(wàn)美元。

　　量子圖

　　量子通信簡(jiǎn)介

　　量子通信，是將處于量子糾纏狀態(tài)的一對(duì)量子置于兩地，在一地通過(guò)觀測(cè)等手段確定量子狀態(tài)之后，另一地會(huì)同時(shí)發(fā)現(xiàn)量子狀態(tài)的變化。即使兩個(gè)量子遠(yuǎn)隔幾光年，這種“心靈感應(yīng)”無(wú)需時(shí)間。那么，量子通信是否能突破延遲的限制呢？

　　這一目標(biāo)目前還不能實(shí)現(xiàn)。單是量子狀態(tài)的改變，并不能確定信息的內(nèi)容，還需要知道另一端的觀測(cè)手段，才能反推出信息的內(nèi)容。因而，必須用常規(guī)通信方式將“觀測(cè)手段”發(fā)送給收信方。

　　打個(gè)比方，量子就像一個(gè)帶有自毀裝置的密碼箱，密碼箱用飛機(jī)送到你手里，你收到了箱子卻看不到箱子里的內(nèi)容，必須要等待只能用火車送過(guò)來(lái)的密碼。那么，你看到信息的速度依然受限于火車而不是飛機(jī)。這就限制了“超光速”傳遞信息的可能性。

　　量子圖片

　　量子理論的建立

　　量子物理學(xué)是研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的基本理論。

　　量子理論的突破首先出現(xiàn)在黑體輻射能量密度隨頻率的分布規(guī)律上。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(gè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全吻合普朗克公式來(lái)描述黑體輻射。

　　普朗克提出能與觀測(cè)結(jié)果很好地符合的簡(jiǎn)單公式，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家相信其中必定蘊(yùn)藏著一個(gè)尚未被揭示出來(lái)的科學(xué)原理。

　　普朗克發(fā)現(xiàn)，如作如下假定則可從理論上導(dǎo)出其黑體輻射公式：對(duì)于一定頻率ν的輻射，物體只能以hν為能量單位吸收或發(fā)射它，h稱之為普朗克常數(shù)。換言之，物體吸收或發(fā)射電磁輻射，只能以量子的方式進(jìn)行，每個(gè)量子的能量為E=hν，稱為作用量子。

　　從經(jīng)典力學(xué)來(lái)看，能量不連續(xù)的概念是絕對(duì)不允許的。但是在詮釋這個(gè)公式時(shí)，通過(guò)將物體中的原子看作微小的量子諧振子，不得不假設(shè)這些量子諧振子的總能量不是連續(xù)的，即總能量只能是離散的數(shù)值（經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)恰好相反）。普朗克進(jìn)一步假設(shè)單獨(dú)量子諧振子吸收和放射的輻射能是量子化的，這一觀點(diǎn)嚴(yán)重地沖擊了經(jīng)典物理學(xué)。量子論涉及物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的根本變革。

　　首先注意到量子假設(shè)有可能解決經(jīng)典物理學(xué)所碰到的其他疑難的是愛(ài)因斯坦。他試圖用量子假設(shè)去說(shuō)明光電效應(yīng)中碰到的疑難，提出了光量子概念，認(rèn)為輻射場(chǎng)就是由光量子組成。每一個(gè)光量子的能量E與輻射的頻率ν的關(guān)系是E=hν。采用光量子概念之后，光電效應(yīng)中出現(xiàn)的疑難隨即迎刃而解。

　　至此普朗克提出的能量不連續(xù)的概念，才逐漸引起物理學(xué)家的注意。就這樣，一位謹(jǐn)慎的物理學(xué)家普朗克掀起了20世紀(jì)初量子物理學(xué)革命的帷幕。

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