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量子熱似乎是最準(zhǔn)確的理論，而且我們見過的最準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果都是量子熱產(chǎn)生的，所以量子熱一點(diǎn)也不可怕。
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該視頻于2021年9月17日發(fā)布，觀看次數(shù)已達(dá)47,000次
精彩再現(xiàn)：
【9月11日19:00，我在名日頭條/香蕉視頻/抖音進(jìn)行多平臺(tái)直播，聊量子技術(shù)的現(xiàn)在和未來。 我們把直播的精彩片段剪輯成了視頻，一共兩集，這是第一集。 】
明天我們要講的話題是量子信息原理與技術(shù)。 這是我講得最多的硬科技領(lǐng)域。
大家都知道，量子信息這幾年已經(jīng)成為一個(gè)非常熱的詞。 例如，2016年8月16日，中國發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”。 巨大的公眾時(shí)尚。
然后第二年，2017年9月29日，我們開通了世界上第一條量子保密通信干線，叫滬寧干線。 之后，去年年底，2020年10月16日，量子信息再次火爆，因?yàn)橹醒胝尉旨w研究量子技術(shù)，讓全省人民都知道了。 隨后今年12月，“九章”光學(xué)量子計(jì)算機(jī)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行放映。 你們都知道我們已經(jīng)制造了一個(gè)非常重要的光學(xué)量子計(jì)算機(jī)。
所以在量子信息這么火的時(shí)候，有很多人形成了各種夸張的幻想，比如認(rèn)為這個(gè)量子通信是一種比光速更快的通信，認(rèn)為是一種空間跳躍，然后對(duì)于量子計(jì)算機(jī)來說，被認(rèn)為是無所不能的。
之后，我得出了另一個(gè)觀點(diǎn)，那就是很多店抓住了這個(gè)商機(jī)，推銷各種所謂的量子健康產(chǎn)品。 能量膠囊、量子美容噴霧、量子美容品，他問我這些東西是真的嗎？
我回答說都是假的，都是騙局。 之后，因?yàn)檎`導(dǎo)性的東西太多，有些人會(huì)往另一個(gè)方向思考，有些人認(rèn)為整個(gè)量子科學(xué)是偽科學(xué)，或者不是。 是假的，然后他們就覺得潘建偉他們都是騙局，那么如何理解這個(gè)現(xiàn)象呢，明天我們來講講什么是真正的量子科學(xué)。
比如你聽到反對(duì)量子信息的（文章），總會(huì)有這樣的。 第一篇是你經(jīng)常聽到的一個(gè)非常神奇的文章標(biāo)題，說“我們的認(rèn)知再次崩潰了，我們所知道的世界可能根本不存在”。
著名生物學(xué)家施一公教授表示，這實(shí)際上是誹謗。 施一公從來沒有說過這句話。 一首，施一公已經(jīng)辟謠了。
事后所謂的《掃清謊言和輕罪，迫使潘建偉教授走出迷途》的作者是上海化學(xué)大學(xué)退休班主任王國文。 這個(gè)王國文幾年來一直在批評(píng)潘建偉，在他眼里，潘建偉所做的一切都是偽科學(xué)，而這種人也引起了輿論的極大混亂。
去年下半年，央視焦點(diǎn)訪談?dòng)浾咭瞾韱栁遥f他們收集了市面上很多所謂的量子保健品，叫什么量子美容噴霧，還有哪些各種量子美容艙。 這種東西是假的，我說都是假的，量子不是用來做這些民用技術(shù)的，那什么樣的才是真正的量子技術(shù)呢？
我可以告訴大家一個(gè)好消息，那就是中國科學(xué)技術(shù)出版社即將出版我的書，叫《量子信息簡報(bào)》，這本書是給大家系統(tǒng)介紹量子信息領(lǐng)域，通過閱讀這本書你可以完全回答常見的量子信息問題，而且你會(huì)知道所有的原理，所以你應(yīng)該盡快看到我的書。
所以最基本的問題是，量子到底是什么？ 因?yàn)樗小白印卑桑?很多人立即認(rèn)為量子應(yīng)該是粒子。 大家通常都知道電子、質(zhì)子、中子、中微子等都是粒子。 他們的第一反應(yīng)是問量子是什么類型的粒子。 與那些電子、質(zhì)子、中子、中微子相比，它是大還是小？ 最基本的答案是，這個(gè)問題本身就是錯(cuò)誤的。 這個(gè)量子根本不是這個(gè)意思。 量子不是粒子。 正確的理解是什么？
量子是離散變化的最小單位，這是它的精確定義。
什么叫離散變化？ 最典型的表現(xiàn)就是像右圖，就是走上臺(tái)階。 上臺(tái)階的特點(diǎn)就是可以上一級(jí)、兩級(jí)、三級(jí)，不能上半級(jí)吧？ 走上半步就摔倒了，那你就進(jìn)診所了吧？ 我們平時(shí)數(shù)未來人數(shù)的時(shí)候也是如此。 你可以數(shù)一個(gè)人、兩個(gè)人、三個(gè)人，不可能有半個(gè)人吧？ 這些稱為離散變化。
那么對(duì)于這些??離散的變化來說，變化最小的網(wǎng)格就是一個(gè)量子，所以對(duì)于上升一步來說，一步就是一個(gè)量子，對(duì)于人數(shù)來說，一個(gè)人就是一個(gè)量子。
因此，當(dāng)我們談?wù)摿孔舆@個(gè)詞時(shí)，我們必須說它指的是某物的量子。 例如，光子是一個(gè)光量子，也就是說我們通常看到的一束光，是由很多光量子組成的。 光的量是一個(gè)光子。 此后，電子首次在陰極射線中被發(fā)現(xiàn)。 例如，我們看下面的圖片。 19世紀(jì)末，約瑟夫·約翰·湯姆森（John）首先發(fā)現(xiàn)電子當(dāng)時(shí)以陰極射線的形式出現(xiàn)，這樣一束射線從陰極射出，你可以用磁鐵將它偏轉(zhuǎn)，這表明它帶負(fù)電。
現(xiàn)在我們知道陰極射線好像是電子數(shù)，是由1個(gè)電子組成的，可以有1個(gè)電子，2個(gè)電子，不能有半個(gè)電子，所以電子就是陰極射線的電子，陰極射線的量子，所以請(qǐng)記住，每當(dāng)我們提到量子時(shí)，它一定是指某物的量子，并且不存在稱為量子的特定粒子，所以你不可能問量子與電子有何關(guān)系、質(zhì)子和中子。 無論大小，這個(gè)問題本身就是錯(cuò)誤的。
那么在微觀世界中，有一大類現(xiàn)象，它們都是量子化的，也就是說它們是離散變化的，也就是不連續(xù)變化的。 例如，氫原子的基態(tài)是世界上最小的原子。 它只有一個(gè)電子，那么這個(gè)電子，它能夠出現(xiàn)的能量是離散的，比如最低的能量是-13.6eV，圖中的單位是eV，eV是什么意思，它是-伏特，它是電子伏特，它是一個(gè)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)1的最低能量單位是-13.6eV。在上一節(jié)中，第二個(gè)是-3.4。 負(fù)3.4是怎么來的？ 是-13.6乘以4，即乘以2的平方，下一位乘以3的平方，最后一位乘以4的平方，即第n次能量是-13.6eV乘以n的平方量子物理學(xué)理論是誰提出的，它不是等寬的，確實(shí)是離散的，也就是說，你可以在這里面取n從1到任何值，并且中間不會(huì)有能量，例如，你不會(huì)出現(xiàn)-11eV吧？ 所以對(duì)于這些不連續(xù)的變化，我們稱之為量化。
因此，這個(gè)微觀世界的本質(zhì)特征之一就是許多化學(xué)量都是量子化的，于是就有了一整套龐大的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)學(xué)科，叫做量子熱，它最早出現(xiàn)在1900年。是誰（提出的）？
右邊這個(gè)人就是普朗克，日本化學(xué)家普朗克，1900年第一個(gè)提出量子熱。他第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了一種叫做Arial輻射的化學(xué)現(xiàn)象。 這個(gè)Arial輻射其實(shí)就是，現(xiàn)在我知道它是發(fā)射光子，也就是發(fā)射電磁波，而且上面的能量一定要一一分配，不是說要花多少錢，而是說它可以只發(fā)出一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)，并不能這是一個(gè)突破性的發(fā)現(xiàn)，所以在1900年普朗克首先提出了量子熱，后來很多科學(xué)家都對(duì)量子熱做出了貢獻(xiàn)。 到了20世紀(jì)30年代，量子熱的理論框架基本完善。
有人為此做出貢獻(xiàn)嗎？ 因量子熱獲得諾貝爾獎(jiǎng)的人有很多，如愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森堡、薛定諤、狄拉克、玻恩、泡利等。
后來量子熱出現(xiàn)之后，你把牛頓熱之前我們熟悉的熱叫做經(jīng)典熱，現(xiàn)在叫做經(jīng)典熱，所以量子現(xiàn)在更多的是一個(gè)形容詞，經(jīng)典也是一個(gè)形容詞。 我們用量子和經(jīng)典就像一對(duì)，它們是對(duì)比的，即使你說某種現(xiàn)象是經(jīng)典，某種現(xiàn)象是量子，那么一定是量子比經(jīng)典好，量子是對(duì)的，而經(jīng)典是錯(cuò)誤的，如果這兩者的推論不同，那一定是量子熱是對(duì)的，經(jīng)典熱是錯(cuò)誤的，而且都在經(jīng)典熱的應(yīng)用范圍之內(nèi)，即低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體。 量子熱的推導(dǎo)與經(jīng)典熱相同，也就是說，經(jīng)典熱相當(dāng)于量子熱的一種特例，也就是說，量子熱的應(yīng)用范圍比經(jīng)典熱要廣得多。
我們后來談到，首先獲得量子熱諾貝爾獎(jiǎng)的人，其中之一就是愛因斯坦。 大家都知道愛因斯坦最偉大的成就是提出了相對(duì)論，但是愛因斯坦獲得諾貝爾獎(jiǎng)確實(shí)是因?yàn)榱孔訜幔皇且驗(yàn)橄鄬?duì)論，這是一個(gè)非常神奇的事情，因?yàn)橹Z貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)，他們特別不喜歡相對(duì)論，他們還不相信相對(duì)論，所以他們寧愿把它送給愛因量子熱的愛因斯坦獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
所以其實(shí)相對(duì)論和量子熱是當(dāng)今數(shù)學(xué)的兩大理論。 它們是當(dāng)今數(shù)學(xué)的兩大支柱。 其實(shí)這是一種很特殊的情況，就是為什么會(huì)有兩種理論，如果是最基本的理論，不應(yīng)該只有一種嗎？
所以這其實(shí)是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，也就是說量子熱量和相對(duì)論，這兩者還沒有整合起來，應(yīng)該有一個(gè)更基礎(chǔ)的理論來整合這兩者，這是我們目前努力的方向，但是現(xiàn)在呢還沒做到，這是數(shù)學(xué)的前沿，那么我們來對(duì)比一下，相對(duì)論和量子熱，它們的地位如何？
大家都知道相對(duì)論，它主要是愛因斯坦一個(gè)人提出來的，所以一提到相對(duì)論，你就會(huì)想到量子熱力學(xué)和愛因斯坦，但是你認(rèn)為量子熱力學(xué)的創(chuàng)造者是誰呢？ 很難說，因?yàn)樯婕暗娜颂嗔恕?span style="display:none">UAw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
一旦這么多人知道了量子熱這個(gè)話題，潛意識(shí)里的問題就是量子熱能用來做什么？ 其實(shí)這個(gè)問題問得不好。 更值得問的是它不能用來做什么？ 由于它能做的事情太多了，你幾乎找不到它不能做的事情。
相反，你可以問相對(duì)論能用來做什么，因?yàn)橄鄬?duì)論能做的事情并不多。 比如宇宙學(xué)需要相對(duì)論，對(duì)吧？ 大爆燃的理論，像黑洞這樣的東西，然后是重元素，它的物理學(xué)會(huì)用相對(duì)論，因?yàn)橹卦貙又械碾娮优艿梅浅？欤咏馑佟?span style="display:none">UAw物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
之后還有一個(gè)，我終于找到了。 日常生活中利用相對(duì)論的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)稱為GPS北斗。 它需要使用相對(duì)論，因?yàn)樗男l(wèi)星運(yùn)行得非常快。 這就是狹義相對(duì)論的出現(xiàn)。 同時(shí)，衛(wèi)星距離地面較遠(yuǎn)，衛(wèi)星內(nèi)部受到的重力低于地面，這會(huì)形成廣義相對(duì)論效應(yīng)。 需要考慮這兩種影響。 還清吧，不然導(dǎo)航不準(zhǔn)，但是數(shù)呀數(shù)，那都是日常生活中的事，還有量子熱，你日常生活中無時(shí)無刻都在用它，我告訴你，即使你用的是電，任何家電，你已經(jīng)用了量子熱，所以量子和相對(duì)論兩個(gè)領(lǐng)域是完全不同的。
那么我們來解釋一下，一些最基本的問題只有在有了量子熱之后才能得到解答。 例如，最基本的問題之一是原子的穩(wěn)定性。 我們都知道原子是由電子和原子核組成的。 到核？ 因?yàn)樗潜辉雍说撵o電吸引的，對(duì)吧？ 為什么不掉下來？ 如果是經(jīng)典熱學(xué)，那么它肯定會(huì)墜落，結(jié)果就是原子的塌陷，所以最基本的問題是，為什么我們還能穩(wěn)定存在，對(duì)吧？
為什么原子仍然穩(wěn)定存在？ 這就是量子熱的答案，也就是說，由于原子中電子的基態(tài)，存在一個(gè)量子化的最小值。 您等待哪個(gè)最小值？ 例如，對(duì)于氫原子，它是-13.6eV，并且不能再低了。 如果電子落在原子核上，它就會(huì)變成負(fù)無窮大，對(duì)嗎？ 這個(gè)比最低的低，所以不能掉下來，這就是原子穩(wěn)定性的答案。
下一個(gè)問題是為什么原子會(huì)再次結(jié)合成分子？ 這似乎是物理學(xué)的基本問題。 答案是分子的基態(tài)也被量子化，分子的能量也被量子化。 另外，它更低，而且會(huì)釋放能量，所以有利于它們產(chǎn)生分子，這就回答了物理學(xué)的基本原理。
接下來的問題是大多數(shù)人都沒有想到的。 為什么物質(zhì)有韌性，也就是說世界上為什么會(huì)有固體，對(duì)嗎？ 比如說這塊磚，或者這塊鋼，為什么它是硬的呢？ 這個(gè)問題其實(shí)相當(dāng)于說這些原子距離太近了，為什么它們會(huì)推開而不是落到一起，對(duì)吧？
這個(gè)問題的答案是，因?yàn)橛幸环N粒子叫做費(fèi)米子，例如，電子就是費(fèi)米子，與費(fèi)米子相反，它被稱為玻璃骰子。 費(fèi)米和玻色是兩位著名的化學(xué)家。 費(fèi)米子的特點(diǎn)是它們必須滿足泡利不相容原理，如果它們之間靠得太近，它們就會(huì)互相推開，也就是說它們不能陷入同一個(gè)狀態(tài)。
如果你把兩個(gè)電子靠得很近，它們就會(huì)形成很強(qiáng)的電阻，防止它們陷入同一個(gè)狀態(tài)，對(duì)嗎？ 這就解釋了為什么世界上有固體。
接下來的問題是我們?nèi)粘Ｉ钪忻繒r(shí)每刻都在使用它，這就是導(dǎo)電性。 為什么有些物質(zhì)會(huì)導(dǎo)電？ 例如，銅和鋁都導(dǎo)電，對(duì)嗎？ 他們是非常好的導(dǎo)體。 有些物質(zhì)不導(dǎo)電，例如木材和塑料不導(dǎo)電。 后來我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，有些物質(zhì)是半導(dǎo)體，比如硅、鍺，有些物質(zhì)是超導(dǎo)體，比如有些材料在高溫下。 金屬，這種問題是傳統(tǒng)理論完全無法解釋的。
如果你問一位19世紀(jì)的化學(xué)家為什么有些物質(zhì)導(dǎo)電而有些不導(dǎo)電，他能給你的最好答案是這些導(dǎo)電物質(zhì)上的電子是自由的，不導(dǎo)電。 電子在材料上不是自由的。 其實(shí)我們?cè)趯W(xué)校、高中學(xué)到的傳導(dǎo)理論就是這樣的。 所謂自由電子論吧？
但仔細(xì)想想，這真的是一種解釋嗎？ 其實(shí)它什么也沒解釋，只是同意重復(fù)一遍，因?yàn)樗皇歉嬖V你，如果你能導(dǎo)電，你就稱它為自由電子，如果你不能導(dǎo)電，你就稱它為非電子。 -自由電子。
那你得問他你能預(yù)測(cè)嗎？ 你能告訴我為什么銅和鋁上的電子是自由的，而木材和塑料上的電子不是自由的。 答案是根本無法預(yù)測(cè)，所以這個(gè)理論只是一個(gè)文字游戲。 只有當(dāng)有了量子熱科學(xué)之后，我們才發(fā)展出一套全新的理論，叫做能帶理論、能量能量、領(lǐng)結(jié)帶、條帶帶。 這種能帶理論使您能夠估計(jì)并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)哪些物質(zhì)導(dǎo)電，哪些物質(zhì)不導(dǎo)電。
我們還能發(fā)明新物質(zhì)，比如半導(dǎo)體和超導(dǎo)體嗎？ 那么，量子熱不僅可以解釋現(xiàn)實(shí)世界中已經(jīng)存在的現(xiàn)象，還可以發(fā)明一些新的器件，比如激光器、發(fā)光晶體管等？ 它們也經(jīng)常被使用。 比如我現(xiàn)在就用這個(gè)??激光筆。 這就是量子熱理論，可以通過量子力學(xué)的效應(yīng)產(chǎn)生。 如果沒有量子熱理論，你根本無法理解激光現(xiàn)象。
因此，現(xiàn)代社會(huì)的一切科技成就都離不開量子熱。 那么如果你想問，量子熱有什么用處，對(duì)吧？ 這是一個(gè)很外行的問題，說明你對(duì)量子熱一定一無所知。 如果你對(duì)量子熱有一點(diǎn)了解，你肯定不會(huì)問這些問題。
現(xiàn)在你對(duì)量子有了一點(diǎn)了解，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)出現(xiàn)了100多年，1900年就被提出了。它根本不是什么新鮮事物，不是嗎？ 那么為什么它現(xiàn)在突然變得如此流行呢？ 答案是，這個(gè)新興的東西叫做量子信息，它是一門跨學(xué)科的學(xué)科。 20世紀(jì)80年代以來，量子熱科學(xué)與信息科學(xué)交叉形成一門新學(xué)科，稱為量子信息。 量子信息有什么作用？ 它利用量子力學(xué)的框架來做傳統(tǒng)信息科學(xué)做不到的事情。
例如，什么？ 例如，有一種最令人驚訝的技術(shù)，叫做隱形傳送。 比如很多懸疑系列，比如《星際迷航》，其核心技術(shù)就叫隱形傳態(tài)。 隨著一聲“biu”的一聲，一個(gè)人從這里傳送到了那里。 這東西叫做瞬移，這東西是真正的科技。 在量子信息方面，它確實(shí)有這個(gè)技術(shù)，叫量子隱形傳態(tài)。 傳送曾經(jīng)是純粹的幻想，而現(xiàn)在傳送卻是真正的技術(shù)。 好吧，我們之前會(huì)詳細(xì)解釋量子隱形傳態(tài)。
所以大家可以看到，量子信息確實(shí)是一個(gè)非常神奇的學(xué)科，很多以前完全想象不到、不可能做到的事情在它上面都可以實(shí)現(xiàn)。
這種特定的量子信息包括什么？ 大家可以想一想，我們平時(shí)都用什么信息技術(shù)呢？ 最常用的是手機(jī)吧？ 手機(jī)是用來通訊的，然后還有電腦，是用來估算的。 之后，我們平時(shí)使用的尺子、溫度計(jì)、時(shí)鐘之類的東西也可以算作信息技術(shù)。 它們用于測(cè)試。 正確的？
相應(yīng)地，量子信息也包括量子通信、量子估計(jì)和量子精密探測(cè)這三大部分。
之后，這三大塊分別包含一些具體的技術(shù)。 例如，量子通信包括量子密碼學(xué)和量子隱形傳態(tài)。 這個(gè)量子隱形傳態(tài)，就是我昨天提到的隱形傳態(tài)技術(shù)。 量子估計(jì)包括量子激勵(lì)的分解，或者說量子搜索，然后是量子精密探測(cè)，包括原子鐘和量子雷達(dá)等，我們把這三部分分別解釋一下。
這三個(gè)塊中，最容易理解的就是量子精密探測(cè)，因?yàn)槟悴恍枰私馑脑恚阒恍枰私庖患拢蔷褪峭ㄟ^這些量子熱技術(shù)，我們可以做出個(gè)體的數(shù)學(xué)量，測(cè)量比以前準(zhǔn)確很多，你提高了檢測(cè)精度，你其實(shí)可以做很多以前做不到的事情，對(duì)吧？ 這是顯而易見的，所以這個(gè)東西是最容易理解的。
我們舉幾個(gè)反例。 比如有一種新技術(shù)叫“霧中見花”，這是他們自己的名字，“霧中見花”，本質(zhì)上是單光子成像。 就是說以前的成像，比如我們現(xiàn)在用的相機(jī)經(jīng)常用的是CCD，它用的是光電探測(cè)器，就是你現(xiàn)在用的那種手機(jī)，它的成像原理可能就是CCD，這個(gè)光電探測(cè)器對(duì)于探測(cè)器來說，需要接收大約 10 億個(gè)光子才能創(chuàng)建一個(gè)像素。 現(xiàn)在潘建偉教授和徐飛虎院士已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。 他們發(fā)明了這些單光子成像儀器。 你只需要一兩個(gè)光子就可以形成一個(gè)像素。 8.2公里外，識(shí)別一個(gè)人的姿勢(shì)，這個(gè)人其實(shí)是一個(gè)人偶，拿出來一個(gè)木偶，大致可以看到，里面的圖片是一個(gè)人右手舉起來，下圖是兩個(gè)人一只手放下來一起來，對(duì)吧？
你看中間的圖就可以了，對(duì)吧？ 你可以看到它非常接近，對(duì)吧？ 這是8.2公里遠(yuǎn)。 那么右圖相隔45公里。 此后，仍處于霧霾天氣。 看看北京的閔行航空大廈。 如果你用傳統(tǒng)像素看它，你能看到什么？ 你什么也看不見，只是有霧，對(duì)吧？ 而如果用這些單光子成像的話，還是可以馬馬虎虎，還是可以看到一個(gè)輪廓，然后就可以確定，這就是奉賢航空大廈。
所以人們稱之為霧里看花，即是即使在霧霾天離得很遠(yuǎn)，也能看到一個(gè)大概的輪廓。
那么下一個(gè)就是量子雷達(dá)。 其實(shí)，當(dāng)你看到量子雷達(dá)這個(gè)詞的時(shí)候，你一定會(huì)很興奮吧？ 很多人會(huì)覺得第一個(gè)問題是這個(gè)東西能不能用來探測(cè)隱形客機(jī)。 我可以告訴大家，雖然量子雷達(dá)有很多種，但據(jù)我了解，研究量子雷達(dá)的單位有很多公司。 他們不同單位研究的量子雷達(dá)原理不同，我熟悉的量子雷達(dá)是用來探測(cè)大氣風(fēng)場(chǎng)的，也就是說探測(cè)我們大氣層上方的每一個(gè)點(diǎn)。 如果不下雨，風(fēng)在哪里吹，風(fēng)速是多少？ 這稱為大氣風(fēng)場(chǎng)。
這是誰做的？ 該研究由竇賢康教授、潘建偉教授和張強(qiáng)院士共同完成。 這是利用雷達(dá)來探測(cè)大氣風(fēng)場(chǎng)，這是已經(jīng)存在的傳統(tǒng)技術(shù)。 而傳統(tǒng)技術(shù)形成的難點(diǎn)在哪里？ 最大的困難來自于太陽，因?yàn)樘枙?huì)形成巨大的干擾。 之后是受太陽干擾最少的波段部分，雖然是紅外波段，但因?yàn)樘柊l(fā)出的是可見光不是嗎？ 太陽光的紅外部分硬度較低，但麻煩出在探測(cè)器上。 我們的紅外探測(cè)器性能比較差，所以竇賢康、潘建偉、張強(qiáng)所做的改進(jìn)是他們開發(fā)了單光子變頻技術(shù)。 ，就是你發(fā)出來的是紅外光，當(dāng)你接收回來的時(shí)候，你利用變頻技術(shù)將紅外光轉(zhuǎn)換成863納米的光。 之后這個(gè)光就比較容易被檢測(cè)到了，所以你可以用這個(gè)大大提高那種檢測(cè)的效率，這樣就可以大大提高檢測(cè)的效率，所以最終的結(jié)果就是把檢測(cè)距離從原來的2.6調(diào)整過來公里到8公里，這是非常大的，非常重大的，無論是軍事價(jià)值還是民用價(jià)值，都是非常重大的。
然后下一個(gè)，這個(gè)是潘建偉和徐飛虎做的，他們把它命名為“穿墻看”。 墻，你實(shí)際上不能看它，對(duì)嗎？ 那種墻擋住了它，現(xiàn)在你可以把這面墻當(dāng)作反射全身鏡，實(shí)際上可以接收任何物體的信息。 想想看，這是多么奇妙的事情啊。 傳統(tǒng)上，為什么我們不能把這面墻當(dāng)作全身鏡來看看這個(gè)東西呢？ 由于這面墻是漫反射的，也就是說，如果你把一束光照射到它上面，光會(huì)反射到哪里呢？ 但它可以向任一方向反射。
如果是全身鏡的話，全身鏡會(huì)產(chǎn)生鏡面反射，對(duì)嗎？ 入射角等于出射角，所以你會(huì)形成一個(gè)非常清晰的圖像，如果是一面墻，它可以反射，可以向任何方向走，而每個(gè)方向的硬度都很弱，所以你通常無法形成圖像。 而且它們有非常靈敏的光接收技術(shù)，也就是單光子成像技術(shù)，所以它們可以利用漫反射，三倍的漫反射，然后返回一些光子。 您可以使用返回光子的這一小部分來創(chuàng)建物體的圖像。 這回多少錢了？ 他們說你一次發(fā)射了 460 億個(gè)光子，然后其中 674 個(gè)光子通過三次漫反射返回，你捕獲了其中的 674 個(gè)。 想想損失率有多高。 正確的？ 你的生存率是十億分之一，對(duì)吧？ 你還是抓住了它，然后你用674個(gè)光子，反轉(zhuǎn)之后，你就可以構(gòu)建這個(gè)物體的圖像。
看這邊的圖，里面最右邊的一個(gè)是兩個(gè)娃娃，里面的一個(gè)是一個(gè)舉起右手的人，倒數(shù)第二個(gè)就是第四幀的那個(gè)，所以你可以粗略地看一下看，一個(gè)A人舉起右手，然后下面的這個(gè)是一個(gè)H的形狀，你看一下，大致是一個(gè)H的形狀，所以可以判斷，幾乎是一樣的。
好啦，量子精密探測(cè)，這個(gè)誰都能看懂，雖然你根本不懂量子熱的原理，但是你能看懂，就很有用了，對(duì)吧？ 之后，對(duì)于前面的數(shù)量估計(jì)和量子通信，如果你想了解它們是做什么的，那就比較困難了，必須了解量子熱的原理。
那么下面我們就來談?wù)劻孔訜岬脑恚慨?dāng)我們談到量子熱的原理時(shí)，首先需要克服的就是一個(gè)心理上的困難。 很多人一聽到量子熱就害怕，因?yàn)檫@樣的事情他們聽過很多。 比如說“力不從心”吧？ 不要自己去學(xué)量子熱，量力而行，這就是量子熱，隨機(jī)過程就是隨機(jī)的，就是這樣的笑話吧？
所以他們?cè)趯W(xué)習(xí)之前腿就已經(jīng)軟了。 他們覺得學(xué)習(xí)很著急吧？ 那么在他們的印象中，量子熱就是一套難以理解的形而上學(xué)吧？ 我們首先要破除的就是這些迷信量子物理學(xué)理論是誰提出的，就是不要取笑自己。 量子熱不是形而上學(xué)。 這個(gè)道理是非常清楚的。 就正確理解而言，量子熱是一套清晰的物理框架，就像微觀世界的運(yùn)行手冊(cè)一樣。 物理框架最大的特點(diǎn)就是特別準(zhǔn)確。 很多人認(rèn)為，因?yàn)樗麄兌颊f有一個(gè)詞叫測(cè)不準(zhǔn)原理，對(duì)吧？
所以他們認(rèn)為量子熱中的一切都是模糊的，你無法確定它。 相反，量子熱是一個(gè)極其精確的理論。 例如，我們最近有一個(gè)案例，量子熱中有一個(gè)非常重要的常數(shù)，稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)，我們經(jīng)常使用α來表示它。 精細(xì)常數(shù)是什么意思？ 它是氫原子的電子速度與光速的比值，所以你可以計(jì)算出它大約是1/137。
然后在最新的實(shí)驗(yàn)中，一群美國人在去年年底測(cè)試了精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)，他們測(cè)得它是萬億分之81。 他們測(cè)得的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的推導(dǎo)約為137.±11，最后兩位數(shù)字加減11，之后一直到這么多位，與理論值一致。
所以這就意味著量子熱似乎是最精確的理論，而我們所見過的最精確的測(cè)試結(jié)果都是由量子熱做出來的，所以量子熱一點(diǎn)也不可怕，它是一個(gè)極其精確的理論，并且有全世界數(shù)百萬熟悉這些操作說明的科技人員。 至少全世界數(shù)學(xué)、物理專業(yè)的中學(xué)生都學(xué)過量子力學(xué)，所以量子熱并沒有什么可怕的。 你必須學(xué)習(xí)理解它就完全沒問題了。