文｜中國科普博覽柴曉得
近年，因為中國在量子通訊領(lǐng)域的研究捷報頻傳，市場上出現(xiàn)了好多炒作“量子科技”概念的各類“偽創(chuàng)新”產(chǎn)品，例如，如量子馬克杯、量子按摩、量子鞋墊、量子醫(yī)學(xué)等。
某購物網(wǎng)站可以搜索到的部份量子產(chǎn)品
為了防止大眾上當(dāng)，著名主持人甚至在節(jié)目中直接建議，“凡是用錢就能買到的量子產(chǎn)品全是假的”。
但是，好多人免不了會形成這樣的疑惑：量子究竟是哪些？量子熱學(xué)、量子通信領(lǐng)域研究成果那么多，目前真的還沒有開發(fā)出實用的量子產(chǎn)品嗎？我們明天就把你們的疑問一一解答。
Part.1、什么是量子？
1900年，普朗克在這篇只有九頁的論文里首次提出了能量的不連續(xù)性，一腳踢翻了量子熱學(xué)的房門。
量子究竟是哪些呢？
把一個長一米、寬一米的物體，放大十倍，再放大十倍，之后放大一千倍，再放大一千倍，最后再放大一百億倍，你就步入了量子的世界。
量子世界里，所有物質(zhì)都可以被還原成61種基本粒子。其中最重的基本粒子，質(zhì)量也不超過3.1×10^-25千克。
和宏觀世界不同，量子世界里好多化學(xué)量是不連續(xù)的，例如質(zhì)量，電荷，甚至是能量，都有一個最小的單元。這種單元不可分割，任何數(shù)值只能取它們的整數(shù)倍。這就好比你可以從口袋里拿出5毛或則1毛錢，但你永遠也掏不下來半毛錢。所謂量子，就是指那些不可分割的最小單元。
Part.2、目前真的沒有真正的量子產(chǎn)品嗎？
并不是！明天你用到的每一款電子設(shè)備，雖然都是量子熱學(xué)的周邊產(chǎn)品，它們的特征是，實惠、穩(wěn)定，但是靠譜。
它就是晶體管。晶體管的祖師爺是西班牙化學(xué)學(xué)家布洛赫，1928年，他在博士論文中提出布洛赫波的概念，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的能帶理論，極大推動了半導(dǎo)體材料的研究進展。能帶理論闡明了固體內(nèi)部電子的運動特性，由于這個理論，科學(xué)家才總算弄清楚了導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體到底是怎樣一回事兒。
1947年的12月23日，貝爾實驗室的三位研究員借助鍺半導(dǎo)體，發(fā)明出了第一枚點觸式晶體管，這標(biāo)志著信息時代的即將開始。
不僅晶體管，另一款暢銷的量子周邊產(chǎn)品是固態(tài)硬碟。
它由1927年美國化學(xué)學(xué)家洪德發(fā)覺的“量子隧穿效應(yīng)”為原理制成：只要施加外部電流，電子能像穿越隧洞一樣，穿過勢能遠小于自身動能的勢壘，步入浮柵，完成寫入過程，比傳統(tǒng)機械硬碟快得多。
固態(tài)硬碟的最初設(shè)計來自貝爾實驗室，1967年，香港工程師施敏和朋友從蛋糕的夾層涂醬中獲得靈感，制做出了一款基于量子隧穿效應(yīng)的非揮發(fā)性顯存；之后又經(jīng)過20多年的研制，第一款成熟的固態(tài)硬碟產(chǎn)品才算誕生。
同樣基于“量子隧穿效應(yīng)”制成的還有另一款產(chǎn)品：掃描隧洞顯微鏡。掃描隧洞顯微鏡的靶機是IBM公司的阿姆斯特丹研究實驗室于1981年生產(chǎn)。它能探察物體表面單原子級別的起伏，甚至可以在高溫下用探針精確操作單個分子或原子。毫不夸張地說，納米技術(shù)就是由于這款顯微鏡才得以誕生的。
這款產(chǎn)品的售價是80萬人民幣。相比其它的周邊產(chǎn)品，這款貴是貴了點，然而它的作用大，本身價值也高，可以如此說，目前幾乎任何一項新型材料的研制，都須要用到它。
還有一款特別有潛力的量子產(chǎn)品是，借助“受激幅射”原理開發(fā)的激光器。
受激幅射是愛因斯坦在1917年預(yù)言的量子現(xiàn)象。簡單點說，就是通過剌激處于迸發(fā)態(tài)的原子，讓上面的電子躍遷到能量更低的狀態(tài)，由此釋放出頻度一致，傳播方向一致，相位一致鍺與量子通訊，偏振光狀態(tài)一致的光子束。
直至40多年后，日本多倫多實驗室才用紅寶石發(fā)射出了世界上的第一束激光。有了合適的激光器，你能夠自己刻錄光碟、掃描復(fù)印、切割玻璃，甚至能夠用激光測距、做指紋鑒別、或者把它改引起激光驅(qū)蚊器。
Part.3、如何區(qū)分市面上的產(chǎn)品是否真的是量子產(chǎn)品？
要想獲得最確切的判定，其實是討教量子領(lǐng)域的專家。但其實我們大部份人都很難接觸到量子領(lǐng)域的專家，這兒我們給你們提供一個特別簡單的技巧。
總結(jié)一下這種靠譜的量子產(chǎn)品鍺與量子通訊，你會發(fā)覺，它們都有一個共同點：名子上面都不帶量子兩個字。
由于歸根結(jié)底，“量子”只是一套微觀領(lǐng)域里的數(shù)學(xué)定理。
如同你不會把“智人”兩個字加在自己名子后面一樣，真正靠譜的量子產(chǎn)品，也沒有必要把量子講到名子上。
出品：科普中國
制做：柴曉得
監(jiān)制：中國科大學(xué)計算機網(wǎng)路信息中心
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