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欢迎来到量子世界

原标题:量子内裤到底有什么作用?中国量子之父潘建伟直接辟谣

星际旅行、时空穿越、瞬间移动……无数的文学和影视作品为我们展现着人类科幻的未来。这些并不是创作者们脑洞大开的随意想象,创作者们都有一个基本的理论基础——量子力学。量子力学,是当今物理研究的最前沿。但对于普通群众来说,量子力学看似高深莫测。

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随着“墨子”号量子通信卫星的升空,光量子计算机的研发成功。我国在量子通信,量子计算机领域走在了世界的前沿。量子的概念也深入人心。但不乏有投机者像借助量子的概念炒作一番。在股上有关量子概念的股票大涨,在营销市场上有关量子的概念也在大肆炒作。曾经就有网友发问,自己在大街上看到吆喝量子内裤的东西是否有真效果?

5月3日,世界上第一台超越早期经典计算机的量子计算机在中国诞生,量子力学取得现实应用的重大突破。

图为“墨子号”量子科学实验卫星与阿里量子隐形传态实验平台建立天地链路。

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那么,量子力学到底讲了什么?它的前世今生是怎样的?

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我想说量子内裤的内裤肯定是真的,但是量子是不是真的,我只想说:呵呵!!

怀着对科学的敬畏之心,本人希望化繁为简、以最平实易懂的语言,写下量子力学的发展以及普通人怎样能看懂量子力学,和大家一起掀开量子力学的神秘面纱。

与会科学家认真听取潘建伟院士发言。记者沈慧摄

我上网查了下,各种“量子产品”,“量子内衣”、“量子床垫”、“量子眼镜”、“量子饮料”“量子杯”等等,不由得让我想起来我以前看专利网那些让人苦笑不得专利。


继对撞机、引力波之后,又一个“高冷”物理名词——量子,近年来逐渐从幕后走向了台前。在科学家们眼中,这一扑朔迷离的量子究竟是何方神圣?它有哪些神奇绝技,又有何用

量子内裤

回到量子内裤本身,贴吧还有帖子正正经经解释量子内裤的原理以及作用。通过量子感受周围环境温度的变化,改变其能量波的频率来达到控温恒温功效。温度高时量子能量波振动频率高,吸收能量而降低温度;温度低时振动频率低,释放能量而发热提高温度。这里的解释真的可笑,连量子到底是什么都不知道就敢大放厥词,再上十年物理课再谈吧!

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还有许多解释,大家直接看图吧!什么量子能量波与神经元共振?真的忍不住黑人问号脸!

1、

在近日举行的两院院士大会上,中国科学技术大学教授、中国科学院院士潘建伟带来了一场有关量子的精彩介绍。

科学家的辟谣

其实这种骗局并不是没有科学家辟谣,查了查资料我国量子之父潘建伟老师就曾说过:“现在民间有一些厂家利用量子的概念来推荐量子包装的保健品。这些几乎都是假的,不要受骗上当。”

但是为什么量子类产品还是层出不穷,还总是有人相信呢?其实在我看来主要有以下原因:

一、给普通的产品镀金,提高价值。

不得不说量子虽然并不是所有人都能理解的,但现在看来人们越来越相信科学,因此往往挂上量子的事物总会让人感到高端。

二、量子力学本身难以理解

因为量子力学本身的难以理解,所以大多数人对其只听过但并不了解!这就给一些不良商家提供了机会,他们将原理胡编乱造一番,乍一看还感觉很有道理的样子!因为对大多数来讲看不懂的就是科学,量子内裤听起来不明觉厉。

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三、监管力度不够

我国法律中并不是对这类事件没有规定,但是这些产品还是屡见不鲜。其中一部分原因就是监管部门的懈怠。老人、小孩或者并没有受高等教育的人不能分辨真假,难道在已经有科学家辟谣的情况下监管部门还分辨不了?

总之,关于内裤这个东西大家就安安稳稳的买一些材质舒适的就行了,对于这种量子,磁力附加各种功能的内裤一定要谨慎!返回搜狐,查看更多

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大地沐浴阳光,万物生长。

神奇的量子

“光”是什么?却千百年来,人类受益于光的恩赐。却不知光到底为何物,只能做出一些猜想。

量子是构成物质的最基本单元,由于具有相干叠加特性,可以产生“量子纠缠”,因而与相对论一起,带来了第二次科学革命

人类对于光的无知,直到1655年开始有所改变。英国的博物学家胡克,提出了光的波动说,他认为光是一种波,与水波相似。荷兰人惠更斯发表《光论》,发扬了这一理论。

一旦确定了初始状态,根据力学方程,所有粒子未来的运动状态都是可以精确预言的——这是基于牛顿力学得出的结论。

他们的反对者,是牛顿。他提出了光微粒说,认为光是极小的微粒,遵循运动定律。

“如果按照这个思路再往下思考,一切事件都是在宇宙大爆炸时就已经确定好的吗?个人的努力还有意义吗?但人显然是有自由意志的。”潘建伟引用霍金的一句话:即使是相信一切都是上天注定的人,在过马路时也会左右看。

两派观点争执不下,但都有瑕疵。

金沙js333娱乐场,“所以,尽管我们对牛顿力学非常满意,但对其中蕴含着的决定论,仍持有异议。”潘建伟说。

按照牛顿的观点,光是微小的颗粒。他合理解释了光的直线传播和反射性质。对于光的折射和衍射,牛顿的解释并不令人满意。

上世纪初,归功于普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡等众多杰出科学家的共同努力,又一扇科学之门徐徐打开。到底是什么改变了牛顿力学的基本观念?其中一个就是量子力学。量子是构成物质的最基本单元,是能量的最基本携带者,不可分割。所有人们所熟知的分子、原子、电子、光子等微观粒子,都是量子的一种表现形态。

惠更斯等人认为,光是波。那就需要有传播的媒介,像声波通过空气、水波通过水来传播。但是真空中没有物质,光是如何进行传播的呢?

根据经典物理学,一个客体的状态就像最简单的二进制开和关,只能处于开或者关中的某一个状态,即要么是0要么是1,这就好比一只猫,要么是生要么是死,不能同时“又生又死”。但这一理论并不适用于量子世界。“比如在量子世界,一个氢原子的状态,可以是激发态和基态的相干叠加,可以0和1状态同时共存。”潘建伟举例。

他们说,在所有空间中都存在一种看不见的物质,叫做“以太”,光就是通过“以太”进行传播的。可是,如果“以太”真的存在,那么地球以每秒30公里的速度公转,我们应该可以感受到迎面吹来的“以太风”。大量的实验证明,并没有“以太风”吹来。

这种所谓的量子相干叠加正是量子世界与经典世界的根本区别,由此有了量子力学不确定原理:量子体系中一般情况下一个物理量的值并不能预先确定,而是依赖于采取何种测量基,进一步,对处于量子纠缠的两个粒子,对其中一个粒子的测量结果会瞬间确定另一个粒子的状态,不论它们相距多么遥远。这就是“量子纠缠”,爱因斯坦称这个现象为“幽灵般的超距作用”。

由于牛顿无与伦比的学术地位,他的粒子理论占据了主导。在此后100多年中无人敢于挑战,而惠更斯的理论则渐渐为人淡忘。

潘建伟打了个比方:一个代表团从北京到法兰克福去访问,如果在飞行途中睡着了,不知道是途经莫斯科还是新加坡,到北京时,他们会觉得“又冷又热”,感觉好像同时穿越了两条路线。但如果飞行途中一直睁着眼睛去看,或者有仪器测量,那么检测到的状态是飞机只会处于一条航线上,代表团抵达北京时要么感觉冷,要么感觉热。

1801年,托马斯·杨进行了一项著名的实验——“双缝实验”。

“叠加原理认为,一个量子客体可以处于不确定的状态,也就是说在测量之前,连上帝都不知道,观测者的行为还可以影响体系的演化。这种颠覆性的认知和相对论一起,带来了第二次科学革命,进而催生了新的产业变革。”潘建伟说。

实验很简单。

安全的通信

把一束光投射到一块背景板上,前边放置另外一块开有两个相邻缝隙的板子。

利用量子相干叠加原理所产生的量子保密通信,成功克服了经典加密技术的内在安全隐患,可以从根本上解决信息安全传输问题

如果光是粒子,那么,实验的结果应该是背景板上投射出两条大约相同的狭窄光束。可实验结果大大出乎人们意料。

从春秋时期的虎符到古希腊的加密棒,以及罗马帝国凯撒大帝发明的字符移动加密术,再到二战时出现的复杂密码……人类追求信息安全的脚步从未停止。

背景板上的投影却是很多条。这对于光粒子说就是灾难。

为确保被授权的用户身份不被窃取,可以用加密算法进行身份认证;为保证传输过程中信息不被窃听,可以进行传输加密;为保证传输内容不被篡改,可以用加密算法进行数字认证。某种意义上,现在的信息安全是建立在加密算法或者加密技术的基础之上。

因为这样的现象,是波的表现。

“然而,经典加密算法依赖于计算的复杂度,如果计算能力足够强大,原则上都会被破解。人们早就怀疑‘以人类的才智无法构造人类自身不可破解的密码’,这是目前经典加密算法面临的困境。”潘建伟说。

当我们观察水波时会发现,两个水波重叠的地方,波峰遇到波峰时水波会更高,波峰遇到波谷时候,会相互抵消消失。这种常见现象叫做干涉。

幸运的是,量子力学的发展已经为解决这一问题做好了准备。量子叠加的“分身术”,具有一个最为直接的应用——就是广受关注的量子保密通信。

只有波才会有干涉。

潘建伟说,科学家们可以利用单光子来传输密钥。如果有窃听者想截取单光子,测量其状态并发送,那么,单光子就会从原有状态“0+1”变成0或者1,通信中就会引入扰动并会被使用者察觉。当然,经典光通信中还有一种窃听方法——截获一部分光,让其余部分继续传送,仅对截获到的部分进行状态测量获取密钥信息。但是,由于单光子不可分割,窃听者不可能如同在经典光通信中那样,把信号分成一模一样的两半,窃听也由此失败。

实验所使用的背景板上明暗相间的黑白条纹证明了光的干涉现象,从而证明了光是一种波。双缝实验彻底动摇了光粒子说的统治。

“量子通信克服了经典加密技术内在的安全隐患,因为其安全性不依赖于计算复杂度,这是原理上无条件安全的一种通信方式,一旦存在窃听必然被发现。”潘建伟称。

此后的50年间,光的波动说进一步发展。到十九世纪中期,开始主导科学思潮。人们认可了光是一种波,不是粒子。

单光子的不可分割性和量子态的不可复制性从原理上保证了信息的不可窃听,再结合“一次一密”的加密方法,就可以实现信息的不可破解,从而确保了身份认证、传输加密以及数字认证等技术手段的无条件安全。


不过,要在现实条件下实现远距离的量子通信,并非听起来那么简单。量子信号因为不能被复制,所以不能被放大,信号会随着传输距离的拉长,变得越来越弱。比如,长度为1200公里的商用光纤中,即使有每秒百亿发射率的理想单光子源和完美的探测器,也需要数百万年才能传送一个量子比特。这样的传输速率显然不适于远距离传输。

2、

怎么办?目前国际上公认有两种可行的途径:一种是利用中继器进行分段传输,另一种是利用卫星中转进行自由空间单光子传输,实现数千公里甚至是全球化的量子通信。

19世纪物理学大发展,科学家们认为人类对于物理学的掌握已经趋于完美,再进行研究,不过是在已知结果的小数点后加上几位而已。

2016年,随着全球第一颗量子科学实验卫星——墨子号发射成功,实现信息“绝对安全”的梦想又向前迈进了一步。“去年,千公里级量子密钥分发速率达到1kbps,比同距离光纤提高20个数量级;现在,每秒钟可以稳定分发十万个密钥甚至几十万个密钥。”潘建伟说。

德国人普朗克的老师也这样劝导他,奉劝他不要去学纯理论物理,他没有被两位导师的建议说服。

可期的未来

19世纪的最后一天,1899年12月31日,物理学家凯尔文发表迎接新世纪的演讲:“19世纪已将物理学大厦全部建成,今后物理学家的任务就是修饰、完善这座大厦了。”

潘建伟表示,以量子信息技术为代表的第二次量子革命,一定会带来人类社会物质文明的巨大进步

普朗克无心为此高兴,他正在为一个6年还没有解决的计算问题头疼不已。

量子通信不是唯一应用。

当时的物理学家总结出的两个公式,都不能准确的计算物体发出的辐射。一个可以在辐射的长波部分计算出结果,另外一个公式可以在辐射的短波部分算对,可是一旦到相反的波段,答案就谬之千里了。

大数据时代,人类对计算能力的需求与日俱增。然而,目前人类拥有的计算能力还相当有限。例如,集全世界计算能力的总和都无法在一年内完成对280个数据的穷举搜索。与此同时,随着晶体管的尺寸逐步接近纳米级,晶体管的电路原理将不再适用。而通过超大规模处理器集成的超级计算机由于能耗惊人,也面临着发展模式不可持续的难题。以AlphaGo为例,下一盘围棋需要消耗10吨煤产生的电量。

普朗克不能理解其中奥义,他的研究陷入了长期的困局。

“利用量子相干叠加原理,可以构造具有强大并行计算和模拟能力的量子计算机。”潘建伟说,量子计算机的计算能力随可操纵的粒子数呈指数增长,一台操纵100个粒子的量子计算机,对特定问题的处理能力可达到目前全世界计算能力总和的100万倍。利用万亿次经典计算机分解三百位大数大约需要15万年,这正是目前广泛使用的RSA公钥密码体系安全性的基石——现有计算能力无法在短时间内破解密码,然而利用同样工作频率的量子计算机则只要一秒钟。由此可见,一旦量子计算机研制成功,对现有密码体系的冲击将是崩溃性的。不过,量子力学在提供了破解密码“最锋利的矛”的同时,也为我们提供了信息安全“最牢固的盾”——量子通信的安全性与计算能力无关,即使在量子计算机时代,照样可以保障信息的无条件安全。

“走投无路”的普朗克想,不然先强行的把两个公式凑成一个满足所有波段的公式吧,然后倒着推理,看看是什么结果。

当然,量子计算机造出来还需时日。“届时,量子计算可为人工智能、密码分析、气象预报、石油勘探、基因分析、药物设计等所需的大规模计算难题提供解决方案,并可揭示量子相变、高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制。”潘建伟表示。

结果是,如要想让组合在一起的公式成立,那么物体发出辐射时,能量就不能是连续的,而是以一个微小数量的整数倍跳跃式的变化,也就是说能量的变化是一份一份的。

不仅如此,利用高精度的量子信息处理技术,还可对时间、位置、重力等物理信息实现超越经典技术极限的量子精密测量,大幅度提升卫星导航、激光制导、水下定位、医学检测和引力波探测等的准确性和精度。例如,利用目前最好的传统自主导航技术,水下航行100天后,定位误差达数十公里,需要定期上浮使用卫星修正;而利用原子干涉重力仪等高精度量子自主导航系统,水下定位航行能力可大幅提升,不需卫星修正就可实现长期自主导航。

1901年,他把计算的结果发表,在论文中,他把这一份一份的能量起名为“量子”。

“第一次量子革命已经在20世纪对我们的社会面貌和生活方式产生了巨大影响。可以预期,以量子信息技术为代表的第二次量子革命也一定会带来人类社会物质文明的巨大进步。”潘建伟说。

其他的科学家验证出了普朗克的正确性,量子力学自此诞生,普朗克成为了“量子之父”。

(原载于《经济日报》 2018-06-07 11版)


3、

1880年之后,爱迪生改良后的电灯泡开始大面积的推广。人类对于光的利用达到了前所未有的高度。

德国人赫兹发现,用紫外线灯光照射金属,里边的电子会被激发出来形成电流。光生成了电。

赫兹称其为“光电效应”,他却做不出解释。

1905年,在物理学界被称为“爱因斯坦奇迹年”。爱因斯坦在这一年中,发表了5篇划时代的重要论文。其中一篇关于“光电效应”的论文,直接成就了爱因斯坦获得诺贝尔奖。

爱因斯坦在论文中,重新提起光的粒子说。按照光粒子说和量子概念,光应当是由一份一份不连续的微小颗粒组成,他起名叫“光量子”,简称光子。

当某一光子照射到灵敏的金属上时,它的能量被金属中的某个电子吸收。电子的动能增大,克服了原子核对它的引力,飞出了金属表面,成为光电子,形成光电流。