量子科技革命已成為當今世界一個核心的引擎。相信未來十年內,量子材料將會以勢不可擋的勢頭迅速發展壯大。本人對現今所屬企業的量子材料做一個簡單的科普吧,有什麼不妥望指正。首先介紹一下量子材料這一概念。量子材料,其實是量子化學材料的一種。因為量子問題無法用經典物理解釋,為了解決這個難題,人們發明了量子材料,讓量子態,具有波粒二象性。
進而讓人們對材料的研究有了新的領域。衰變物質衰變是自然界中發生的重要的現象,關於衰變,簡單說是一種可控的光化學反應。通過定性分析和定量分析,能對可控衰變形成有一定了解,但由於實驗驗證存在困難,而且需要長時間的實驗驗證,因此有必要選擇可控的機制進行研究。這裡再強調一遍:可控的衰變是人類需要解決的問題。下面的實驗驗證需要滿足以下條件:實驗能夠驗證量子化學反應的確是可控的;該衰變反應的觀測量不依賴於某種場的選擇。
能級分離光分離分兩種。一種是光量子化學家弗洛伊德認為的,通過單電子從高能級向低能級躍遷產生的能級;另一種是電子分離研究的,通過由光量子產生的有能量的粒子,這些粒子在可以激發的表面和可激發的表面,在可激發的表面多做兩次躍遷,可以將低能級的電子和光子區分開來。
第一種應用最廣泛,因為從光學和電子學的角度都能研究;第二種則需要特殊的機制的電子分離,在研究量子電學方面有巨大需求。量子材料研究的其實更多的是第二種情況。用途各具特色:能量效應首先是黑體輻射效應,利用單個電子對作為能量源,形成的光粒子。實驗方面就是比較多的,比如量子鍾,量子器件等等。
庫倫效應光子並不是全部以光速出現的,它就會轉化成一些比光速更快的物質,這些物質就可以輻射出電磁波。形成光子的光子就變成能量源,電子獲得能量進而產生電流。
機械效應其次是超導效應,如果能讓導體具有磁性,或者有輕子做為「母體」的話,那麼量子材料就能發生超導效應。時間效應最為常見的就是量子糾纏,這是愛因斯坦時間守恆定律,得到了廣泛的研究和應用。
量子尺碼讓人開始理解一些通用性的數學概念,比如四維空間和高維度空間。但它更令人困惑的是,它讓人不會去想像讓它們在量子實驗時發生相互作用的物質是什麼,量子材料反而成為一種「全新的」概念了。雖然,它滿足量子「否定」原則,不過我認為這個尺寸還不夠大。當代科學的實驗,主要涉及到能量和動量兩個量子,能量是作為觀察者來理解的,而動量是作為參與者的理解的。