盘点那些靠“诡异的”量子力学诞生的现代尖端(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】当材料的尺寸小到纳米级时,就会出现许多意想不到的性质,许多宏观和微观的物理定律不再适用。例如,电学中的欧姆定律不适用于纳米材料;用于描述
当材料的尺寸小到纳米级时,就会出现许多意想不到的性质,许多宏观和微观的物理定律不再适用。例如,电学中的欧姆定律不适用于纳米材料;用于描述原子集体行为的概念不再适用。有很多这样奇怪的特征。在纳米级,物质的光学性能(超细颗粒全是黑色)、热性能(熔点降低)、磁性能(矫顽力增加)和机械性能(韧性增加)都与宏观状态不同。它是如此奇怪和令人眼花缭乱。量子力学中还有尺寸效应和隧道效应,它们也改变了纳米材料的性质,为实际技术应用带来了广泛的可能性。纳米飓风将席卷传统经济的所有行业,使它们以巨大的能量爆炸。
研究表明,合适的纳米材料(如由碳原子制成的小管)可以制造出更好的防护装甲、更轻的武器和雷达无法探测到的涂层。此外,关于“智能尘埃”和“武装苍蝇”的研究也不再是秘密。这些新型武器可以使敌人难以防御。一旦智能尘埃散落在敌人身上,它的传感器就会在不知不觉中执行侦察任务。
总之,纳米材料的应用范围没有限制,将在各行各业引起革命性的变化。正因为如此,世界各国政府都非常重视并积极参与该领域的研究和开发。
量子计算机
科学家正在开发的量子计算机内部是一个金铜装置,这可能和你的笔记本电脑不一样,但它们使用的是同一种语言,即“二进制代码”。计算机语言由0和1组成,称为“位”,意思是信息的最小单位是位。什么是计算机所做的就是将信息分解成最小的比特单位,然后进行快速计算。量子计算机也是以比特为单位处理数据的,但与传统比特只能是0或1不同的是,量子比特的位置更加灵活。物体可以表示为一个位,如果我们可以同时处于不同的位置,我们就得到一个量子位。
正如电子自旋可以是顺时针和逆时针的混合,量子位是也是能量的混合体,既可以是 0 也可以是 1,所以量子比特可以“多用”,即 m多个过程同时进行,因此可以以超出人脑想象的方式进行计算。理论上,量子位可以由任何以量子形式存在的物质组成,例如电子或原子。量子计算机的核心部件是一个小型超导线圈,它采用纳米技术制造,可以同时在两个方向上运行。
由于量子位在许多方面都非常出色对于工业处理,如果量子位可以用于协同计算,计算机的计算速度将呈指数级增长。举个例子来说明量子计算机的威力,假设你被困在迷宫般的栅栏里,想尽快找到出口。问题是要走的路太多了,一次只能尝试一条路,这意味着要穿过很多死胡同,多次撞墙,拐过很多弯,直到幸运地找到出口。这是当今所有计算机解决问题的方式。虽然它们的计算速度确实很快,但它们一次只能执行一项任务,就像你在迷宫中一次只能走一条路一样。而如果你可以同时尝试所有路径,那么情况就不一样了。简单地说,量子计算机是这样工作的,因为粒子可以同时处于多个位置,计算机可以同时分析和处理大量的路径和解,并在短时间内找到答案。
传统计算机已经够快了,但是想象一个有千万种可能性的问题,比如预测天气、地震、飓风等自然灾害,目前我想做这个几乎是不可能的,因为这会大大增加电脑的体积。量子计算机只需几百个原子就可以解决问题,因此量子计算机的核心将比一粒沙子还小。
文章来源:《现代经济信息》 网址: http://www.xdjjxxzz.cn/zonghexinwen/2021/0904/873.html