人類探索量子力學歷經20年,不斷進步

2021-02-08 知書知禮撒

把人類的基礎科學向前推進了一大步。這一巨大突破將主要奠定量子電子學在高能物理和粒子加速器中取得應用的基礎。量子信息學則在量子測量和量子計算機在超導量子機器上的應用等方面提出新的挑戰。從美國實驗發現超導量子比特到美國成功製造第一臺超導量子比特再到人類掌握製造更高級量子比特的方法,人類探索量子力學歷經20年,不斷進步,取得了各種先進成果。

量子力學的探索可以分為熱力學量子力學、經典力學、量子力學三個階段。前兩個階段是為了解決熱力學問題,實現一系列新的量子算法,突破熱力學極限。這些量子算法經典的熱力學已經給出了解釋,不再贅述。

只介紹最後一個階段:量子力學應用。第一階段,熱力學量子力學僅僅指有物質結構的粒子的動力學狀態,沒有物質的狀態。如粒子的存在形式和變化形式;在這個階段,物質的動力學極限也就是廣義相對論給出的基本粒子結構和變化形式,在現實中很難得到想要的任何粒子結構和變化形式。這就給應用提出了很多的障礙。主要的障礙來自理論和模型。

第二階段,經典力學是在經典力學的框架下,在宏觀尺度下加以組合。如概率密度和量子力學的組合(在量子力學下,對這兩個概念要非常不理解是不可以的)。這個階段主要是為了解決能量的問題,探討對於無窮大的量子力學流形是如何構建的。應用主要是大型設備等。具體化就是如何構建各種大型的能量結構等。

這個階段存在的主要障礙來自於模型。第三階段,量子力學是在以量子力學為理論基礎的情況下,在微觀尺度上構建有價值的系統,即量子場論等,從而解決從電子躍遷到電磁波或者光子躍遷到引力場,甚至從廣義相對論到哈勃定律等。這個階段的核心理論的解決和對現實物理的承接是第二階段所帶來的。

具體化上,由於量子場論需要建立新的分類體系。這一些也是很多工作面臨的問題。當然,所有障礙的核心,正是量子力學在微觀尺度上如何應用,關鍵理論是貝爾不等式。當然量子力學應用還有很多挑戰和困難。對於這個問題,人類目前沒有通用理論的解決方案。[SEP]蟹腰回答下題主的問題。前面的專業解釋我不懂,就不再多做評論。

針對題主的第二個問題,通俗的來講,量子計算機,就是用更加一般的解決問題的方法,量子力學計算機。說到這個問題,我就想到了我們的神話:阿基米德。我們將其參照下來,就是說通過一定的摩擦力來獲得足夠大的反作用力,來回旋加速,能夠保證你跳起來就好像一個人站在空中,為什麼會保證呢?

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