量子是物理世界里最小的基本個(gè)體

　量子理論,被稱(chēng)為物理世界的百歲“幽靈”,不少科學(xué)家都為其產(chǎn)生的神秘現(xiàn)象所迷惑,對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)自然更加高深.但若試著走近它,你會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)“幽靈”的魅力。而其組成離不開(kāi)量子。下面跟百分網(wǎng)小編一起陷入量子的魅力吧。

　　量子是物理世界里最小的基本個(gè)體

　　定義

　　一個(gè)物理量如果有最小的單元而不可連續(xù)的分割，就說(shuō)這個(gè)物理量是量子化的，并把最小的單元稱(chēng)為量子。

　　量子一詞來(lái)自拉丁語(yǔ)quantus，意為“有多少”，代表“相當(dāng)數(shù)量的某物質(zhì)”。自從普朗克提出量子這一概念以來(lái)，經(jīng)愛(ài)因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀(jì)的前半期，初步建立了完整的量子力學(xué)理論。絕大多數(shù)物理學(xué)家將量子力學(xué)視為理解和描述自然的基本理論。

　　在物理學(xué)中常用到量子的概念，指一個(gè)不可分割的基本個(gè)體。例如，“光的量子”(光子)是一定頻率的光的`基本能量單位。而延伸出的量子力學(xué)、量子光學(xué)等成為不同的專(zhuān)業(yè)研究領(lǐng)域。其基本概念為所有的有形性質(zhì)是“可量子化的”。

　　“量子化”指其物理量的數(shù)值是離散的，而不是連續(xù)地任意取值。例如，在原子中，電子的能量是可量子化的。這決定了原子的穩(wěn)定性和發(fā)射光譜等一般問(wèn)題。絕大多數(shù)物理學(xué)家將量子力學(xué)視為了解和描述自然的的基本理論。

　　通俗地說(shuō)，量子是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特性的最小單元。

　　理論建立

　　量子物理學(xué)是研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，是研究原子、分子以至原子核和基本粒子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的基本理論

　　量子物理是根據(jù)量子化的物理分支，在1900年以理論來(lái)建立。

　　由于馬克斯·普朗克(M.Planck)解釋所謂的黑體輻射，他的工作根本上合并了量子化，到了今天它仍被使用。但他嚴(yán)重地沖擊了古典物理學(xué)，也就是在量子論未確立之前，需要了另外30年的研究。

　　直到現(xiàn)在一些主張仍然不能被充分地了解，不光是普朗克對(duì)這個(gè)新概念感到困擾，當(dāng)時(shí)德國(guó)物理學(xué)者中，黑體研究成為焦點(diǎn)。

　　在10月、11月和12月會(huì)議前夕，對(duì)他的科學(xué)同事報(bào)告公開(kāi)他的新想法。就這樣謹(jǐn)慎的實(shí)驗(yàn)學(xué)家(包括F.Paschen，O.R.Lummer，E.Pringsheim，H.L.Rubens，和F.Kurlbaum)和一位理論家迎接最巨大的科學(xué)革命。

　　量子通信

　　量子通信的基本思想主要由Bennett 等于20 世紀(jì)80 年代和90 年代起相繼提出, 主要包括量子密鑰分發(fā)(quantum key distribution, QKD) 和量子態(tài)隱形傳輸(quantum teleportation)。 量子密鑰分發(fā)可以建立安全的通信密碼, 通過(guò)一次一密的加密方式可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式的安全經(jīng)典通信. 這里的安全性是在數(shù)學(xué)上已經(jīng)獲得嚴(yán)格證明的安全性, 這是經(jīng)典通信迄今為止做不到的. 現(xiàn)有的量子密鑰分發(fā)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)的量子密鑰分發(fā)， 輔以光開(kāi)關(guān)等技術(shù), 還可以實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。 量子態(tài)隱形傳輸是基于量子糾纏態(tài)的分發(fā)與量子聯(lián)合測(cè)量, 實(shí)現(xiàn)量子態(tài)(量子信息) 的空間轉(zhuǎn)移而又不移動(dòng)量子態(tài)的物理載體, 這如同將密封信件內(nèi)容從一個(gè)信封內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)信封內(nèi)而又不移動(dòng)任何信息載體自身. 這在經(jīng)典通信中是無(wú)法想象的事. 基于量子態(tài)隱形傳輸技術(shù)和量子存儲(chǔ)技術(shù)的量子中繼器可以實(shí)現(xiàn)任意遠(yuǎn)距離的量子密鑰分發(fā)及網(wǎng)絡(luò)。量子通信的實(shí)現(xiàn)基于量子態(tài)傳輸. 為便于傳輸, 現(xiàn)有的量子通信實(shí)驗(yàn)一般以光子為量子態(tài)載體, 其表現(xiàn)形式即為光子態(tài)傳輸. 量子信息的編碼空間以光偏振為主。

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