未来的量子世界

量子,可以说是宇宙中所有物理量的不可连续分割的最小单位。不论是金木水火土的基本物质属性,还是世间万物之本,都是由不可计数、细若浮尘的微观世界中的量子构成。

这小小量子使无数科学家* % ? _ -魂牵梦萦、醉心其中,但是自: 8 G R 8 V F k W从20世纪初期,德国物理学家普朗克提出量子这一概念后,很多微观粒子世界里的物理问题都能从量子力学中找到答案。但一场关于“p ` s % B f d量子究竟是什么?”的争论A 2 a z , r u D一直持续到今日尚无定论。

不过,这一切并不会阻碍我们对于微观粒子世界的探究。那么,我们可以利用量子的哪些特殊性质来改变世界呢?我就来谈谈我的创F d n V :想。

众所周知,光速是宇宙中最快速度,约为3V B 1105 km/s,那么想必用光量子为我们传递5 u N s P信息,肯定会提速不少。现在我国有线通信仍主要采用电缆为渠道,以纯$ S v度较高的金属为介质,尽管它也能较快地传送信息,但是其高昂的制造成本、铺设成本、养护成本以及有限的存储量使得光纤极具优势。通俗地说,光纤就是D ^ s Y发光的塑料尼龙绳,实际上,光纤9 o [ F ) J x H d中的高速运动的光量子是由端口的转# ] T F E + e换器将二进制电信号转换成不同的长短光波进行传输,由于光量子具有不同量子态,所以能传输更多、更丰富k n C的信息,在另一端口用接收器、转换器进行光电转换后即可实现远距快速且成本极低的通信{ & w。同理,量子计算机将控制原子或小分子的状w u t G = M Z态,高速记录和运算信息,以替m { T %代半导体对集成电路的控制。在未来,我们所要完善的是选取传速更快且衰减更小的超导材料,或是从节约量子通信的成本入手,用光量子在空中传输。

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