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量子力学原理及其应用师燕光电8班20量子力学是近代自然科学的最重要的成就之一.在量子力学的世界里,一个量子微观体系的状态是由一个波函数来描述的,而非由粒子的位置和动量描述,这就是它与经典力学最根本的区别。这是被爱因斯坦和玻尔用“上帝跟宇宙玩掷骰子”来形容的学科,也是研究“极度微观领域物质”的物理学分支,它带来了许许多多令人震惊不已的结论——例如科学家们发现,电子的行为同时带有波和粒子的双重特征(波粒二象性),但仅仅是加入了人类的观察活动,就足以立刻改变它们的特性;此外还有相隔千里的粒子可以瞬间联系(量子纠缠):不确定的光子可以同时去向两个方向(海森堡测不准原理);更别提那只理论假设的猫既死了又活着(薛定谔的猫)⋯⋯诸如以上,这些研究结果往往是颠覆性的,因为它们基本与人们****惯的逻辑思维相违背。以至于爱因斯坦不得不感叹道:“量子力学越是取得成功,它自身就越显得荒诞。”直到现在,与一个世纪之前人类刚刚涉足量子领域的时候相比,爱因斯坦的观点似乎得到了更为广泛的共鸣。量子力学越是在数理上不断得到完美评分,就越显得我们的本能直觉竟是如此粗陋不堪。人们不得不承认,虽然它依然看起来奇异而陌生,但量子力学在过去的一百年里,已经为人类带来了太多革命性的发明创造。正像詹姆斯·卡卡廖斯在《量子力学的奇妙故事》一书引言中的所述:“量子力学在哪?你不正沉浸于其中吗。”量子计算机量子力学的海森堡测不准原理决定了粒子的位置和动量是不能同时确定的()。当计算机芯片的密度很大时(即很小)将导致很大,电子不再被束缚,产生量子干涉效应,而这种干涉效应会完全破坏芯片的功能。为了克服量子力学对计算机发展的限制,计算机的发展方向必然和量子力学相结合,这样不仅可以越过量子力学的障碍,而且可以开辟新的方向。量子计算机就是以量子力学原理直接进行计算的计算机.保罗·贝尼奥夫在1981年第一次提出了制造量子计算机的理论。量子计算机的存储和读写头都以量子态存在的,这意味着存储符号可以是0、1以及它们的叠加。近年来的种种试验表明,量子计算机的计算和分析能力都超越了经典计算机。它具有如此优越的性质正在于它的存储读取方式量子化。对量子计算机的原理分析可知,以下两个个特性是令量子计算机优越性的根源所在:存储量大,速度高;可以实现量子平行态。随着现代科学技术的发展,量子计算机也会逐渐走向现实研制和现实运用。量子计算机不但于未来的计算机产业的发展紧密相关,更重要的是它与国家的保密、电子银行、军事和通讯等重要领域密切相关。实现量子计算机是21世纪科学技术的最重要的目标之一。晶体管美国《探索》杂志在线版给出的真实世界中量子力学的一大应用,就是人们早已不陌生的晶体管。1945年的秋天,美国军方成功地制造出世界上第一台真空管计算机ENIAC。据当时的记载,这台庞然大物总重量超过30吨,占地面积接近一个小型住宅,总花费高达100万美元。如此巨额的投入,注定了真空管这种能源和空间消耗大户,在计算机的发展史中只能是一个过客。因为彼时,贝尔实验室的科学家们已在加紧研制足以替代真空管的新发明——晶体管。晶体管的优势在于它能够同时扮演电子信号放大器和转换器的角色。这几乎是所有现代电子设备最基本的功能需求。但晶体管的出现,首先必须要感谢的就是量子力学。正是在量子力学基础研究领域获得的突破,斯坦福大学的研究者尤金·瓦格纳及其学生弗里德里
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