量子,可以說是宇宙中所有物理量的不可連續分割的最小單位。不論是金木水火土的基本物質屬性,還是世間萬物之本,都是由不可計數、細若浮塵的微觀世界中的量子構成。
這小小量子使無數科學家魂牽夢縈、醉心其中,但是自從20世紀初期,德國物理學家普朗克提出量子這一概念後,很多微觀粒子世界裡的物理問題都能從量子力學中找到答案。但一場關於“量子究竟是什麼?”的爭論一直持續到今日尚無定論。
不過,這一切並不會阻礙我們對於微觀粒子世界的探究。那麼,我們可以利用量子的哪些特殊性質來改變世界呢?我就來談談我的創想。
眾所周知,光速是宇宙中最快速度,約為3×105 km/s,那麼想必用光量子為我們傳遞資訊,肯定會提速不少。現在中國有線通訊仍主要採用電纜為渠道,以純度較高的金屬為介質,儘管它也能較快地傳送資訊,但是其高昂的製造成本、鋪設成本、養護成本以及有限的儲存量使得光纖極具優勢。通俗地說,光纖就是發光的塑料尼龍繩,實際上,光纖中的高速運動的光量子是由埠的轉換器將二進位制電訊號轉換成不同的長短光波進行傳輸,由於光量子具有不同量子態,所以能傳輸更多、更豐富的資訊,在另一埠用接收器、轉換器進行光電轉換後即可實現遠距快速且成本極低的通訊。同理,量子計算機將控制原子或小分子的狀態,高速記錄和運算資訊,以替代半導體對積體電路的控制。在未來,我們所要完善的是選取傳速更快且衰減更小的超導材料,或是從節約量子通訊的成本入手,用光量子在空中傳輸。
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