量子是物理世界里最小的基本個體
量子理論,被稱為物理世界的百歲“幽靈”,不少科學(xué)家都為其產(chǎn)生的神秘現(xiàn)象所迷惑,對于普通人來說自然更加高深.但若試著走近它,你會發(fā)現(xiàn)這個“幽靈”的魅力。而其組成離不開量子。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體
定義
一個物理量如果有最小的單元而不可連續(xù)的分割，就說這個物理量是量子化的，并把最小的單元稱為量子。
量子一詞來自拉丁語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，經(jīng)愛因斯坦、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，指一個不可分割的基本個體。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，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)是研究微觀粒子運動規(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，不光是普朗克對這個新概念感到困擾，當(dāng)時德國物理學(xué)者中，黑體研究成為焦點。
在10月、11月和12月會議前夕，對他的科學(xué)同事報告公開他的新想法。就這樣謹(jǐn)慎的實驗學(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, 通過一次一密的加密方式可以實現(xiàn)點對點方式的安全經(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)可以實現(xiàn)百公里量級的量子密鑰分發(fā)， 輔以光開關(guān)等技術(shù), 還可以實現(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)合測量, 實現(xiàn)量子態(tài)(量子信息) 的空間轉(zhuǎn)移而又不移動量子態(tài)的物理載體, 這如同將密封信件內(nèi)容從一個信封內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一個信封內(nèi)而又不移動任何信息載體自身. 這在經(jīng)典通信中是無法想象的事. 基于量子態(tài)隱形傳輸技術(shù)和量子存儲技術(shù)的量子中繼器可以實現(xiàn)任意遠(yuǎn)距離的量子密鑰分發(fā)及網(wǎng)絡(luò)。量子通信的實現(xiàn)基于量子態(tài)傳輸. 為便于傳輸, 現(xiàn)有的量子通信實驗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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