它最早是由德国物理学家M·普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍,从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。既然量子是最小的单位,毋容置疑,量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。
另外还有量子光学、量子化学。而我们听的最多的估计就是量子通信。
1905年,德国物理学家爱因斯坦把量子概念引进光的传播过程,提出“光量子”(光子)的概念,并提出光同时具有波动和粒子的性质,即光的“波粒二象性”。
也就说光量子,即是一种波,又是一种粒子,估计你开始模糊了。
20世纪20年代,法国物理学家德布罗意提出“物质波”概念,即一切物质粒子均具备波粒二象性;德国物理学家海森伯等人建立了量子矩阵力学;奥地利物理学家薛定谔建立了量子波动力学。量子理论的发展进入了量子力学阶段。
想起那个该死的薛定谔方程,我当时花了一个星期才整得似懂非懂,后来考试一过全忘干净。当时可讨厌薛定谔这个糟老头子了。
最后一位关键人物是:英国物理学家狄拉克,1928完成了矩阵力学和波动力学之间的数学等价证明,对量子力学理论进行了系统的总结,并将两大理论体系——相对论和量子力学成功地结合起来,揭开了量子场论的序幕。
量子理论,最可怕的是小。小到不可思议,很多奇怪的现象出现。比如在传统的物理中、光、能量等都是持续的,但当把其单位小到量子的时候,则是不连续的、间断的。说量子物质是粒子嘛也对,说是波嘛也对。其叠加性和纠缠性,让你怀疑人生。但它又解释了很多让你怀疑人生的东西,比如:
1超导体,完全屏蔽磁场。
2超流体,内部摩擦力为零。
3时间晶体,经典时空对称破缺。
4不用光的反射成像的量子微成像
5可以通过手性光改变引力为斥力的卡西米尔效应
6背后量子隧穿的单原子酶催化现象等等
(量子隧道)
量子技术广泛的运用在社会生活的各个领域:量子通信、量子医学、量子化学等。
量子通讯主要包括量子通信和量子计算2个领域,暂时量子通信还处于科研阶段,一旦实现量子通信,时下所谓的5G只能算是龟速。去年10月,谷歌研究人员在英国《自然》杂志发表论文称,基于一个包含54个量子比特的量子芯片开发了量子计算系统,它花费约200秒完成的任务,传统超级计算机要1万年才能完成。
量子医学通过采用量子能量波激发人体自愈系统以及机体的自我修复功能,达到快速、安全、自然、温和的调理改善疾病、逆转衰老,并且它对人体没有任何的伤害。
对于量子科技这一具有颠覆性的概念,各国政府都非常重视,害怕落后。2018年底,美国颁布了《国家量子倡议法案》,宣称绝不能容忍在量子科技领域落后。2020年7月23日,美国能源部宣布了建设量子互联网的蓝图。10月7日,美国发布的《国家量子信息科学战略投入的量子前沿报告》宣布,美国将在量子信息科学领域保持领导地位,作为确保美国长期经济繁荣和国家安全的关键优先事项。
我大中华方面,在相关领域已经取得不少成就,而且在有些领域已经世界领先。高层19日就量子科技研究和应用前景举行了第二十四次集体学习。dada主持学习时强调:“量子力学是人类探究微观世界的重大成果。量子科技发展具有重大科学意义和战略价值,是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新,将引领新一轮科技革命和产业变革方向。”“要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋。”
在未来科技领域,5G、6G的战略地位跟量子科技比,不是一个量级。目前国内将无人机和量子技术相结合的企业有:1大疆企业名称:深圳市大疆创新科技有限公司(DJ-Innovations,简称DJl),成立时间:2006年企业简介:大疆致力于为无人机工业、行业用户以及专业航拍应用提供性能强、体验佳的革命性智能飞控产品和解决方案。2极飞科技企业名称:广州极飞科技有限公司成立时间:2007年,主要应用范围:通过研究无人机、物联网、云计算和人工智能技术,不断为人类简化生产方式,让农业变得更智能、更高效、更环保。致力于智能农业技术的研发与推广,是世界领先的无人机研发制造公司、农业自动化设备运营商。代表产品;:极飞农业P202017款植保无人机系统;3亿航智能企业名称:广州亿航智能技术有限公司成立时间:2014年企业介绍:亿航智能为各个行业领域客户提供简易、智能、安全、高效的飞行器产品和解决方案,包括自动驾驶飞行器、智慧城市指挥调度中心、行业应用网联无人机、无人机自动化集群编队、无人机物流配送等。上海图灵智算量子科技有限公司是上市公司。
上海图灵量子是一家光量子芯片和光量子计算机公司,致力于以光子芯片为核心,推动量子信息与智能技术的产业化,提供量子安全通信服务和物联网远程保密控制的全栈式解决方案。
目前量子科技的研究,主要还集中在量子通信、量子计算和量子精密测量等领域。专家指出,量子技术的前景应用非常好,但真正应用到百姓生活可能还要数年。千万不要因为这些不科学的炒作,扰乱了市场,使这个领域失去民心。
依托中科大等高校的量子科研成果转化,我国已成立了科大国盾量子技术公司等一批量子信息企业。量子通信目前已经可以解决信息传输的安全问题,在保障信息完整性、认证和签名等方面的应用前景广阔,目前正处在市场化的初级阶段。潘建伟表示,如果将来在手机上增加量子传输密钥的芯片,量子技术进入千家万户并非不可能。
专家认为,对于量子通信的概念炒得过热的行为,市场监管部门应加强监管,通过整治虚假广告等手段予以规制。同时,还需要加强科普,让科学的概念能在权威平台一锤定音,让概念无法被不良商家所利用。消费者也要擦亮眼睛,涉及科学概念,应从正规平台获取信息。
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