量子躍遷:慶祝量子力學百年及其技術影響

Edited by: Irena I

聯合國宣布2025年為國際量子科技年,紀念量子力學誕生100週年。我們必須認識到該領域對現代科技產生的深遠影響。量子力學描述了宇宙最小組成部分的運動規律,它已經從理論理解發展到塑造我們日常生活的實際應用。

雷射是量子力學最早也是最具影響力的應用之一。雷射器於20世紀中葉開發,利用原子內電子在能級之間躍遷的原理來產生強烈而集中的光束。如今,雷射無處不在,從在收銀台掃描商品到執行精確的外科手術,以及通過光纖電纜實現高速數據傳輸。

1947年電晶體的發明徹底改變了電子學。在量子力學支持下,電晶體控制電訊號,構成了電腦、智慧型手機和無數其他電子設備的基礎。如果沒有量子力學,電腦仍然會佔據整個房間。

量子力學也是磁振造影(MRI)的基礎,這是一種重要的醫學診斷工具。MRI機器利用核自旋的量子特性來生成體內組織詳細圖像,為某些類型的組織成像提供了一種非侵入性的X光替代方案。

發光二極體(LED)是另一項量子技術,已經改變了照明。LED比傳統的白熾燈泡更節能,因為它們將電能直接轉化為光,產生的熱量極少。這種效率源於半導體中電子在能級之間移動的量子力學行為。

展望未來,量子計算具有巨大的潛力。雖然仍處於早期階段,但主要科技公司正在大力投資其開發,量子計算有望解決經典電腦目前無法解決的複雜問題。儘管量子電腦尚未得到廣泛應用,但它們代表著一個前沿領域,有可能徹底改變從醫學到材料科學等各個領域。

了解量子力學的基本原理,可以提供一個獨特而迷人的世界視角,揭示現實在其最基本層面上奇異而又深刻的影響。

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