您现在的位置: 首页 > 网站导航收录 > 百科知识百科知识

未来人类会实现无所不能的量子态吗？

光子,液体,量子未来人类会实现无所不能的量子态吗？

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

未来人类会实现无所不能的量子态吗？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

谢邀请。

随着量子力学的日新月异，不断发展，以及量子物理研究者对量子理论的不断深入研究，量子科技正在科学领域茁壮成长，其根系也正在向各个科研领域伸长蔓延。未来人类的科技时代必然是量子科技的天下，不止从量子卫星到量子通信，从量子计算机到量子医疗，从量子场景还原到量子三维仿真模拟，而且未来还可能会实现量子瞬间传输和转移，量子的全球互联网等高科技。

量子力学，不仅会给人类的科技发展带来翻天覆地的变化，而且也可以解决从逻辑上不可能完成的世界级难题。

探索科学，探索宇宙，水木长龙与您继续我们的探索之旅。比如，科学家在科研室面临这么一个棘手的任务：科研室有几千几万瓶装有放射性液体的不透明瓶子，它们被准备用于某项大型试验的。这些液体的配比都是固定好的，试验时必须将这些液体同时全部用上才行，缺少一点试验都会失败。问题是，这些瓶子里的放射性液体由于时间耽搁得长了些，有的可能已经发生了衰变而无法再用于试验。

现在需要找到一种方法检测出来哪些瓶子里的液体没有发生衰变，哪些已经发生了衰变。假设想检测瓶子里的液体衰变与否，必须通过光线的照射才能检测。矛盾的是，一旦接触到光线的照射（哪怕一个光子），瓶子里的液体就会立马发生衰变，从而导致瓶子里的液体报废掉而无法再用于试验。

这还真是个棘手的难题，不是吗？按照常理逻辑，如果一瓶瓶地检测，等检测完了，所有瓶子里的液体无论先前发没发生衰变，都将变为衰变的而无法再使用，这样就需要重新配置所有的这些液体，而不是只配置已经衰变的少部分。

眼看时间逼近，大型试验不容重新配置所有的液体，因为时间根本来不及，这可怎么办呢？估计这可难为极了那个被分给如此棘手任务的科学家。想想他抓耳挠腮、坐立不安、眉头紧皱的样子——完不成任务不但会丢掉饭碗，还会丢了人类科学界的颜面（假如即将到来的该大型试验是与来自其它星球的外星生物一起进行的），如何是好？

这时，玻尔和薛定谔走了进来，两个人看着科研室的那个着急的科学家的样子，都不由自主地笑了。

玻尔：这有何难？用量子力学理论便可以迎刃而解啊。

薛定谔：是啊，老弟，难道你忘了我的那只猫了吗？

如梦初醒般，科研室的那位科学家灵机一动，眉头顿时舒展，可很快又想到了什么，不由地再次皱起了眉头：可是，这种方法还是要报废掉一半的液体啊。

玻尔：这已经不错了，总比全部报废掉要好吧。现在我们一起检测，时间应该来得及。

最终，他们成功地完成了任务，没有影响到大型试验的进行。

那么，他们究竟是如何进行检测的呢？接下来我们就来详细探讨分析他们借用量子理论进行的检测方法。

检测装置示意图如下。1为全反射镜（光子无法穿透只能被反射），2、3、4为半透明反射镜（光子既可以反射，也可以穿过半透明反射镜）。光子从A发射器发出。2处的反射镜连接着一个自动开瓶塞的装置，当光子撞到反射镜2的时候，瓶子上的塞子自动被打开。

如果瓶子里的液体已经发生衰变，那么光子不会与瓶子里的液体作用，其波函数也不会发生坍缩，光子既沿B分支的路径，也会沿C分支的路径，即呈现出波的特性最终在4处交汇，从而在G处形成干涉条纹（注：理论上F处也会有干涉条纹，但为了实验检测的方便，可以通过调节反射镜的角度将两光子波的波峰和波谷进行完全抵消，所以当光子的波函数没有坍缩时只能在G处观察到干涉条纹。

如果瓶子里的液体没有发生衰变，那么光子就会与瓶子里的液体发生作用，从而促使液体衰变，光子相当于被进行了测量，其波函数就会发生坍缩，从而坍缩到一个分支中（E分支或B分支）。这样F处要么能检测到光子（光子坍缩到E分支），要么不能检测到光子（光子坍缩到B分支，并与瓶子里液体发生作用而无法穿过4处的半反射镜到达G处），能和不能的概率各占50%，而G处将不能检测到光子。

所以，在对没有发生衰变的液体进行检测时，会有一半衰变而导致报废掉，也会有一半好的液体因为光子的波函数坍缩到E分支上而不会导致衰变报废掉，最终保住了一半没有衰变的液体。这就是那个科学家眉头一舒又一皱的原因，经玻尔的分析然后开始了这样的检测方法。

这就是量子力学的魅力所在，可以解决我们常理逻辑永远都无法解决的问题，未来人类实现无所不能的量子态，当然也会变得不在话下。

本回答「水木长龙」原创回答，转载标明出处，谢谢！