“量子”到底是什么?它颠覆了我们太多的传统认知( 二 )


这就好比在宏观世界 , 你既可以在家里看电视 , 同时也可以在学校上课 , 还可以在网吧玩游戏 。 如何确定你的状态呢?只有去观测 , 一旦实施观测 , 你的状态就确定了!
量子的这种特性如此诡异 , 难怪爱因斯坦会如此反驳波尔:不看月亮是它就不在那里吗?
在宏观世界当然不可能(其实也是有可能的 , 但可能性太小太小了 , 完全可以忽略不计) , 但在微观世界这种现象到处可见 。

“量子”到底是什么?它颠覆了我们太多的传统认知

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在微观世界 , 正是因为量子叠加的存在 , 量子可以同时处理多个事件 , 而利用量子的这种特性可以大大提升计算机的计算速度 , 这也是量子计算机的颠覆性所在 。
量子计算机的速度远超如今我们使用的普通计算机 , 到底有多快?举个例子就知道了 。 比如说用现代计算机分解一个300位的数 , 需要十几万年的时间才可以完成 , 而用量子计算机只需要几秒钟就能完成!
“量子”到底是什么?它颠覆了我们太多的传统认知

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量子纠缠 。 何为“量子纠缠”?当几个量子发生相互作用后 , 就会成为一个不可分割的整体 , 处于纠缠态 , 不能单独描述其中一个量子的特性 。 无论量子之间相距多远 , 整体状态不会发生改变 。 其中一个量子的状态发生改变 , 其他量子的状态立刻也会跟着发生相应改变 , 以保证量子的整体性不会改变!量子之间就好像有“心灵感应”一样 , 能瞬间感应到彼此!
比如说 , 即便两个纠缠的量子分别被放在宇宙的两端 , 只要其中一个量子的自旋方向发生改变 , 另一个量子的自旋方向也会跟着马上发生变化 。
而一旦我们对其中一个量子进行观测 , 量子的状态马上确定下来 , 同时量子之间的纠缠关系立刻消失 , 整体性也不复存在 , 两个量子不再有任何关系!
量子的这种纠缠态通常会被应用在量子密钥分发领域 , 极大地提升保证信息的安全系数 。 一旦信息被窃听(也就是观测) , 量子纠缠作用马上就会消失 , 这样信息的分发者立刻就能知道有人在窃听盗取信息了!理论上这种信息分发的安全系数可以是百分之百的 。
量子隧穿 。 何为“量子隧穿”?用宏观世界的例子更好理解 。 比如说在我们的宏观世界 , 赤手空拳的你在面对一堵10米高的墙时 , 无论如何是不可能翻越过去的 , 用微观世界的术语就是:10米远远超出了你的“能量势垒”!
“量子”到底是什么?它颠覆了我们太多的传统认知

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但在微观世界一切大不一样 。 量子(还有各种微观粒子)有一定几率突破自己的“能量势垒” , 直接“翻越过去” 。 这种几率虽然并不大 , 但由于微观粒子数量太庞大了 , 能突破能量势垒的微观粒子绝对数量也会很多的 。
在我们的太阳内部 , 1500万度的高温本来是远远达不到核聚变条件的 , 但正是因为量子隧穿效应 , 总有一些微观粒子突破“1500万度”的低温约束发生核聚变 。
量子隧穿效应早已经应用在我们日常使用的产品当中 , 比如最常见的半导体 , 扫描隧道显微镜等产品 。
随着科学家对量子力学的深入研究 , 将会有越来越多的量子产品出现在我们身边 , 在不远的未来很可能引发新一轮技术革命!


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