量子计算机九章这么火,本文让你明白什么是量子

前段时间量子计算领域出了一则重磅新闻:中国科学家团队成功构建了由 76 个光子组成的量子计算原型机"九章"。


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有些人可能会问,现在都到"第九章"了?"第一章"、"第二章"在哪里?


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其实"九章"是这台量子计算机的名称,取自中国古代的数学专著《九章算术》。跟第几代没有关系。


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"量子计算机"这几个字都认识,可放在一起就是不知道什么意思。


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这里,给大家简单的讲一讲,量子、量子力学与量子计算机的关系。


因为展开了说太多,绍哥准备分几篇文章来讲。


当然,如果不鸽的话。


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本文绍哥会详细说下到底什么是量子。


跟咱们以前上学的时候学的电子、原子等不同。


"量子"不是一种实体粒子,而是一种物理概念:它指的是物质或物理量的最小单位。


如果一个物理量存在不可分割的基本单位,那么这个物理量就是可量子化的。


这个基本单位,就被称为量子。


什么?上面这些字组合在一起还是看不明白?


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很多文章上来就讲普朗克辐射定律,爱因斯坦光量子定律,看完了也是迷迷糊糊,这里我们先按下不表,一会儿再说这些定律。


这里举几个通俗易懂的例子。


水,生命之源,人人都知道。


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水的特性是什么,有哪些?谁能举手回答一下。


来来来,一起回忆下水的特性:水是由氢(H)、氧(O)两种元素组成的无机物,在常温常压下为无毒、无色、无味的透明液体,是一种极弱电解质。


学过物理的人都知道,水是由水分子(H2O)组成。


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不过虽然水分子(H2O)是由氢(H)、氧(O)两种元素组成,但水的特性却并不是氢(H)或者氧(O)来确定的,而是由水分子(H2O)来确定。


因此水分子(H2O)就是描述水特性的最小单位。


换句话说,在描述水特性的时候,一个水分子,就是一个量子。


同理,虽然氧原子是由电子、原子核等组成的,但氧(O)特性,是由氧原子来确定的,而不是氧原子内部某个电子或原子核来确定。


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因此在描述氧(O)特性的时候,一个氧原子,也是一个量子。


现在明白了吗?


明白了上面的解释后,再来看量子一词历史上的由来,你就会更明白了。


先说下普朗克辐射定律,在1900年的时候,普朗克在研究黑体辐射的能量问题。


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没错,普朗克就是那种长得又帅,智商又高的人。


什么是黑体辐射,不是本文的重点,咱就不扯远了。


在研究的时候,普朗克发现:能量不是连续的,而是一份份的在传输。


这一份份的能量,最小是多少呢?


普朗克创造性的提出了"能量子"的概念,就是一份能量的最小单位。


而且为了能计算能量子,普朗克还给出了计算公式。


这就是物理学中经典的、大名鼎鼎的普朗克公式。


E=h*f。


其中E就是能量子的能量。


h是普朗克常数(6.62607015×10-34 J·s)


f是电磁波的频率。


有时候大家在说"能量子"的时候,把第一个字给省略了,就变成了"量子"。


这也是很多人一会儿被量子说成是能量,一会儿说是单位,绕糊涂的根本原因。


说完普朗克,我们再说说爱因斯坦。


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在1905年的时候,爱因斯坦为了解释光的传播过程,认为光的传输也是一份份的。


因此,爱因斯坦提出了"光量子"的概念。他认为,光能量传输的最小单位,就是"光量子"


再到1913年波尔提出了波尔理论。


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1924年德布罗意提出了物质波假说。


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到了1926年,量子力学就成功诞生了。它就是为了研究微观世界物理特性而生,现在仍在逐步的发展和完善。


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什么是量子,到这里就解释完了。


所以说,不要一提到量子就觉得很高大上,记住一句话即可:


量子只是一种单位。


再结合上面绍哥给的一些例子,相信你就都能明白了。


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页面更新:2024-05-14

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