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当提及量子物理学和量子手艺时,许多人听起来会以为很生疏,但现实上,两者都是我们一样平常生涯中的一部 bu[门。

从导航到LED灯,量子物理学推动了人「ren」们以为理{li}所固然的许多手艺

人们使用的许多装备都使用了量子手艺,而且这些装备中有许多是在量子物理“li”知识成熟到足以更好地明晰这些装备之前开发的。量子物理学虽然已生长了一百多年 nian[,然则到现在为止,科学家们依然在探索这一神秘领域。

下面,将详细{xi}的先容一些在一样平常生涯中人们常〖chang〗见的使用量子手艺的产物。

1. LED

LED灯,也被称为发光二极管,险些每个家庭都在使用,由于它们比其他灯泡更节能、更明亮。LED 让人们的生涯加倍厚实多彩。从 LED 壁纸等有趣的设计到钟面,LED 已融入人们的一样平常生涯。

LED 的事情原理是使用半导体,即在铜线等良导体{ti}和玻璃等绝缘体之间导电的质料。 这些半导体设计有孔,当电子通过电流穿过电子空穴时,它们会通过光子或光粒子释放能量。这种光的颜色由半导体内孔的巨细决议,只有部门 LED 使用了量子手艺。

LED 中的量子手艺在电子释放光子时施展作用,它们的量子态会降低。这使得 LED 整体上加倍节能。

图1 | LED(泉源:bioselettronica)

LED 不仅用于家庭照明,还用于数据通讯,例如用于听音系统。除此之外,LED 还用于通过光【guang】纤电缆发送数据,甚至被用于检测生命。美国陆军研究实验室(ARL)正在行使紫外光谱中的LED来诱导差其余生物体的荧光,如藻类荧光试验。

LED还用于【yu】纹(wen)身,当 LED与纹身墨水同时注入身体时,这些纹身就会亮起来。有几家医疗公司正在研究这些纹身的医疗应用,包罗血糖检测仪,或协助其他监测。但美国食物和药物治理局(FDA)还尚未批准这些装备。

LED 的未来看起来很有趣,一些公司正在开发可以检测和吸收光的 LED,这些被称为“纳米棒”(Nanorods)”,然后《hou》通过使用量子传感器来考察和检测光。

未来,时间会证实 LED 手艺到底能有多先进。

2. 激光

与 LED 一样,激光(Lasers)也行使了量子物理学的特征。凭证福布斯杂志的一篇文章,当(dang)具‘ju’有高能级的原子与具有正确波长的光子相互作用时“shi”,激光就会事情,然后使原子发射与第一个光子完全相同的第二个光子。在这里,原子的量子态随着它们发射光子而降低。云云循环,便会发生激光。

图2 | 激光(泉源:Autodesk)

虽然激光在演讲厅中很常见,但激光尚有许多其他应用。从军用武器,枪支瞄准器、到显微镜,激光无处不在。无论你是扫描杂货、在宠物的项圈上刻标签、玩激光游戏,照样用激光场(laser field)抢劫银行金库,所有这些都涉及激光。

研究甚至注释,科学〖xue〗家可能会使用高功率激光来诱发降雨和闪电风暴。若是可能的话,这将有助于解决天下各地的干旱和洪水灾难。

3. 全球定位系统

若是没有GPS,我们会在那里?一样平常生涯中接纳量子手艺最为普遍的装备之一,即【ji】是GPS,它使我们能够轻松高效地旅行。

GPS 以原子钟(Atomic clocks)的形〖xing〗式使用量子『zi』手艺。原子钟通过量子物理学的特征事情。使用铯或铷原子,这些时钟“滴{di}答作响”,由于特定微波的振荡会驱动这些原子的两个量子态之间{jian}的跃迁。因此,原子钟异常正确。

图3 | GPS(泉源:geosystems)

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凭证《Smithsonian Magazine》报道,位于科罗拉多州博尔德市的美国国家尺度与手艺研究所 (NIST) 的‘de’原子钟每 37 亿年才会发生1秒钟的误差。

GPS 的事情原理是使用来自多个原子钟的信号,查看来自差异卫星的差异到达时间,然后从原子钟和卫星获取数据以确定你的距离和目的地有多远。每次你需要导航时,GPS 都市使用光速将原子钟给出的时间转换为距离,从而为人们提供正确「que」的导航。

4. 核磁共振

核磁共 gong[振(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种众所周知的医生和其他专业职员举行人体成像的方式。MRI 机械使用量子手艺对软组织和身体其他部位举行成像,这些部位在 X 射线中可能无法很好地显示出来。

图4 | 核磁共振(泉源:livescience)

MRI 机械通过使用氢原子事情,像所有原子一样,氢原子的原子核在自旋上具有特定的排列。MRI 机械使用全心部署的磁场翻转「zhuan」这些氢原子的自旋。这些自旋翻〖fan〗转是氢原子量子态的一部门,可以在量子水平上改变这些原子之间的相互作用。使用这些翻转旋转,医生可以查看体内差异浓度的氢,看「kan」到 X 射线上看不到的器械。

虽然所有这些装备看起来都很通俗,但若是没有量子物理学,它们就无法事情。领会量子物理学和量子手艺在人们的一样平常生涯中所饰演的角色,就知道它们的主要性。

随着量子手艺领域的提高,其对盛行文化的影响将延续增添。人们接下来还将在一样平常 chang[生涯中使用哪些量子手艺装备,且拭目以待。

引用:

[1]Choudhury, Ambika. 2019. “8 Ways You Didn’t Know Quantum Technology Is Used in Everyday Lives.” Analytics India Magazine. July 10, 2019.

[2]Jenner, Nicola. 2014. “Five Practical Uses for ‘Spooky’ Quantum Mechanics.” Smithsonian. Smithsonian.com. December 2014.

[3]“LED Tattoo.” 2021. Wikipedia. May 17, 2021.

[4]“Light-Emitting Diode.” 2021. Wikipedia. July 10, 2021.

[6]Orzel, Chad. “Three Ways Quantum Physics Affects Your Daily Life.” Forbes. December 4, 2018.

[7]Orzel, Chad. “What Has Quantum Mechanics Ever Done for Us?” Forbes. August 13, 2015.

[8]Wikipedia Contributors. 2019. “List of Laser Applications.” Wikipedia. Wikimedia Foundation. September 27, 2019.

[9]Wikipedia Contributors. 2019. “Magnetic Resonance Imaging.” Wikipedia. Wikimedia Foundation. March 15, 2019.

[10]https://thequantumdaily.com/2021/08/20/a-few-quantum-devices-we-take-for-granted/

封面:

britannica

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  1. 新2手机管理端
    新2手机管理端
    (2021-08-31 00:04:54) 1#

    お歌配信ありがとうございました。
    そして…配信内でもお伝えしたとおり、6月いっぱいをもちましてにじさんじを卒业、引退致します…。。
    今まで応援してくれて支えてくれて本当にありがとうございました…。。
    まだ配信は26.27と30日あるのでぜひ最后まで応援してくださると嬉しいです。。!!!!!


    一股清流啊

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