量子到底能做什麼 量子究竟可以用來做什麼

導語：在物理學中，想必大家都會常常用到量子的概念，它是指一個不可分割的基本個體。最近小編有一些朋友想來學習一下，量子到底能做什麼？量子究竟可以用來做什麼？今日小編給大家分享一些比較實用的內容，希望能給大家帶來一些幫助。

量子到底能做什麼

量子

量子能做計算，也能通訊。通俗地說，量子是能表現出某物質或物理量特性的最小單元。量子一詞來自拉丁語quantus，意為“有多少”，代表“相當數量的某物質”，它最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。他假設黑體輻射中的輻射能量是不連續的，只能取能量基本單位的整數倍，從而很好地解釋了黑體輻射的實驗現象。

量子計算簡介

量子計算機中的每個資料由不同粒子的量子狀態決定，所以計算時採用的量子資料位在同一時間內能夠呈現出多種狀態——既可以是1也可以是0，傳統計算機在運算中採用的傳統資料位在特定時間內只能代表一個狀態——1或者0。這使得，傳統計算機操作一個n位資料的同時，量子計算機可以操作2的n次方量級的資料。這有點像那個知名的故事：一個國王要賞賜國際象棋的發明者，發明者提出，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。結果計算出的麥粒總數需要全世界生產兩千年才能完成。一個64位量子計算機與傳統計算機的計算能力，理論極限正如棋盤與麥粒總數的比較。

量子計算機的驚人潛力也吸引了眾多參與者。谷歌和NASA（美國國家航空暨太空總署）一起，對由D-Wave製造的量子計算機進行了聯合投資。在可商用的量子計算機前進路徑上，總部位於加拿大的D-Wave公司雖然飽受質疑，卻是走的最快的一個。其採用的量子晶片使用了特殊的鈮金屬（元素符號Nb，一種類似於銀，柔軟的、可延展的金屬）材料，在低溫下呈超導態，其中的電流有順時針、逆時針以及順逆同時存在的混合狀態，而這正可以用來實現量子計算。但這種手段也被學術界認為並非是真正的量子計算機。不過，D-Wave確實銷售出了若干臺該裝置，據報道，其成功銷出2臺D-Wave2計算機，單臺價值超過1000萬美元。

量子圖

量子通訊簡介

量子通訊，是將處於量子糾纏狀態的一對量子置於兩地，在一地通過觀測等手段確定量子狀態之後，另一地會同時發現量子狀態的變化。即使兩個量子遠隔幾光年，這種“心靈感應”無需時間。那麼，量子通訊是否能突破延遲的限制呢？

這一目標目前還不能實現。單是量子狀態的改變，並不能確定資訊的內容，還需要知道另一端的觀測手段，才能反推出資訊的內容。因而，必須用常規通訊方式將“觀測手段”傳送給收信方。

打個比方，量子就像一個帶有自毀裝置的密碼箱，密碼箱用飛機送到你手裡，你收到了箱子卻看不到箱子裡的內容，必須要等待只能用火車送過來的密碼。那麼，你看到資訊的速度依然受限於火車而不是飛機。這就限制了“超光速”傳遞資訊的可能性。

　量子圖片

量子理論的建立

量子物理學是研究微觀粒子運動規律的學科，是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的結構和性質的基本理論。

量子理論的突破首先出現在黑體輻射能量密度隨頻率的分佈規律上。1900年10月，由於普朗克解釋黑體輻射現象，將維恩定律加以改良，又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋，得出了一個與實驗資料完全吻合普朗克公式來描述黑體輻射。

普朗克提出能與觀測結果很好地符合的簡單公式，實驗物理學家相信其中必定蘊藏著一個尚未被揭示出來的科學原理。

普朗克發現，如作如下假定則可從理論上匯出其黑體輻射公式：對於一定頻率ν的輻射，物體只能以hν為能量單位吸收或發射它，h稱之為普朗克常數。換言之，物體吸收或發無線電磁輻射，只能以量子的方式進行，每個量子的能量為E=hν，稱為作用量子。

從經典力學來看，能量不連續的概念是絕對不允許的。但是在詮釋這個公式時，通過將物體中的原子看作微小的量子諧振子，不得不假設這些量子諧振子的總能量不是連續的，即總能量只能是離散的數值（經典物理學的觀點恰好相反）。普朗克進一步假設單獨量子諧振子吸收和放射的輻射能是量子化的，這一觀點嚴重地衝擊了經典物理學。量子論涉及物質運動形式和運動規律的根本變革。

首先注意到量子假設有可能解決經典物理學所碰到的其他疑難的是愛因斯坦。他試圖用量子假設去說明光電效應中碰到的疑難，提出了光量子概念，認為輻射場就是由光量子組成。每一個光量子的能量E與輻射的頻率ν的關係是E=hν。採用光量子概念之後，光電效應中出現的疑難隨即迎刃而解。