當提到量子化學學和量子技術時,好多人聽上去會感覺很陌生,但實際上,二者都是我們日常生活中的一部份。
從導航到LED燈量子通訊儀qi,量子化學學促進了人們覺得理所其實的許多技術。
人們使用的好多設備都使用了量子技術,但是這種設備中有許多是在量子化學知識成熟到足以更好地理解這種設備之前開發的。量子化學學似乎已發展了一百多年,然而到目前為止,科學家們仍然在探求這一神秘領域。
下邊,將詳盡的介紹一些在日常生活中人們常見的使用量子技術的產品。
1.LED
LED燈,也被稱為發光三極管,幾乎每位家庭都在使用,由于它們比其他燈泡更節能、更明亮。LED讓人們的生活愈發豐富多彩。從LED墻紙等有趣的設計到分針,LED已融入人們的日常生活。
LED的工作原理是使用半導體,即在鋁線等良導體和玻璃等絕緣體之間導電的材料。這種半導體設計有孔,當電子通過電壓穿過電子空穴時,它們會通過光子或光粒子釋放能量。這些光的顏色由半導體內孔的大小決定,只有部份LED使用了量子技術。
LED中的量子技術在電子釋放光午時發揮作用,它們的量子態會減少。這促使LED整體上愈加節能。
LED除了用于家庭照明,還用于數據通訊,比如用于聽音系統。除此之外,LED還用于通過光纖線纜發送數據,甚至被用于測量生命。印度空軍研究實驗室(ARL)正在借助紫外波譜中的LED來誘導不同的生物體的螢光,如綠藻螢光試驗。
LED還用于刺青,當LED與刺青墨水同時注入身體時,這種刺青才會亮上去。有幾家醫療公司正在研究這種刺青的醫療應用,包括血壓測量儀,或協助其他檢測。但日本乳品和抗生素管理局(FDA)還仍未批準這種設備。
LED的未來看上去很有趣,一些公司正在開發可以測量和吸收光的LED,這種被稱為“納米棒”()”,之后通過使用量子傳感來觀察和測量光。
未來,時間會證明LED技術究竟能有多先進。
2.激光
與LED一樣,激光()也借助了量子化學學的特點。按照福布斯刊物的一篇文章,當具有高基態的原子與具有精確波長的光子互相作用時,激光都會工作,之后使原子發射與第一個光子完全相同的第二個光子。在這兒,原子的量子態隨著它們發射光子而增加。這么循環,便會形成激光。
盡管激光在講演廳中很常見,但激光還有許多其他應用。從軍用裝備,槍械瞄準器、到顯微鏡,激光無處不在。無論你是掃描雜貨、在寵物的掛鏈上刻標簽、玩激光游戲,還是用激光場(laserfield)強奸建行金庫,所有那些都涉及激光。
研究甚至表明,科學家可能會使用高功率激光來誘發暴雨和閃電風暴。假如可能的話,這將有助于解決世界各地的旱災和暴雨洪災。
3.全球定位系統
若果沒有GPS,我們會在那里?日常生活中采用量子技術最為廣泛的設備之一,便是GPS,它使我們就能輕松高效地旅行。
GPS以原子鐘()的方式使用量子技術。原子鐘通過量子化學學的特點工作。使用銫或銣原子,這種時鐘“滴答翻飛”,由于特定微波的振蕩會驅動這種原子的兩個量子態之間的躍遷。為此,原子鐘十分精確。
依照《》報道,坐落弗吉尼亞州博爾德市的日本國家標準與技術研究所(NIST)的原子鐘每37億年才能形成一秒鐘的偏差。
GPS的工作原理是使用來自多個原子鐘的訊號,查看來自不同衛星的不同抵達時間,之后從原子鐘和衛星獲取數據以確定你的距離和目的地有多遠。每次你須要導航時,GPS就會使用光速將原子鐘給出的時間轉換為距離,因而為人們提供精確的導航。
4.核磁共振
核磁共振(,MRI)是一種眾所周知的大夫和其他專業人員進行人體成像的方式。MRI機器使用量子技術對軟組織和身體其他部位進行成像,這種部位在X射線中可能難以挺好地顯示下來。
MRI機器通過使用氫原子工作,像所有原子一樣,氫原子的原子核在載流子上具有特定的排列。MRI機器使用悉心布置的磁場翻轉這種氫原子的載流子。這種載流子翻轉是氫原子量子態的一部份量子通訊儀qi,可以在量子水平上改變這種原子之間的互相作用。使用這種翻轉旋轉,大夫可以查看體內不同含量的氫,見到X射線上看不到的東西。
盡管所有那些設備看上去都很普通,但若果沒有量子化學學,它們就沒法工作。了解量子化學學和量子技術在人們的日常生活中所飾演的角色,就曉得它們的重要性。
隨著量子技術領域的進步,其對流行文化的影響將持續降低。人們接出來還將在日常生活中使用什么量子技術設備,且拭目以待。