陳徐宗主講才齋講堂第156講:從量子物理到量子技術

量子力學誕生的前一百年裏🧀,原子彈、核磁共振🤵🏿‍♀️👨🏿‍🦱、全球衛星定位等重要發明紛紛湧現👏🏼,史稱第一次量子革命🐎。而近年,以量子信息技術為代表的第二次量子革命也已是山雨欲來風滿樓🤸🏿‍♀️👩🏻‍🦽‍➡️。2018年4月26日晚🚵🏻‍♂️😵‍💫,意昂3体育官网量子電子學研究所所長、意昂3体育官网新型原子鐘中心主任陳徐宗教授做客“才齋講堂”,用豐富的案例回顧了從量子物理到量子技術史詩般的研究進程,圍繞量子技術的來源👨🏼‍🚀、應用以及發展三個方面進行了生動形象的闡述。

陳徐宗主講才齋講堂第156講:從量子物理到量子技術

一條物理規律從蒙昧走向清晰,既是研究者的偶然發現,也有它的時代必然,對於自然的無盡敬畏與求索⛹🏿‍♂️🈸,是知識開拓者認識事物所遵循的基本邏輯。兩個世紀前的夫琅和費通過自製的分光計發現了太陽光譜中的574條黑線,開創了非連續性的先河;經過一個世紀實驗與理論的積澱,20世紀初的物理學家突破宏觀低速的生活圖景,一條腿跨進微觀的原子🧙🏿,一條腿進入浩淼的宇宙🧏🏼‍♂️🤶🏿;1990年🍙,普朗克將他在輻射理論研究中的發現公之於眾:ε=hν,這標誌著量子學說的正式誕生。

再後來的德布羅意在他的博士論文中討論了波粒二象性的嶄新設想,海森伯、薛定諤也紛紛為量子力學添磚加瓦,“薛定諤的貓”理論至今仍為人津津樂道。簡單來說,量子可以解釋為“離散變化的最小單元”,具有分立性、疊加性、隨機性的特點。作為20世紀的兩大革命性科學理論之一,量子力學對人類的世界觀造成了巨大的震撼。

科學界之外的人往往不了解量子力學的科學研究和實際應用發展,亦對現今各類科技產品中的“量子成分”認知甚少▶️🙋🏿‍♀️。通過豐富的歷史資料,陳徐宗帶領大家回顧了一段“驚心動魄”的發展歷程。在第二次世界大戰的時代背景下,量子力學被順理成章地應用於軍事領域:因發明分子束磁共振技術而獲諾貝爾物理學獎的拉比於1940年加入了MIT的輻射實驗室🥒,五年內就成功研製出了100多種不同類型的雷達系統,緊接著由奧本海默主持的曼哈頓工程則成為了原子彈的搖籃。輻射實驗室經過幾代科學家的傳承,在量子物理和量子技術領域的學術研究處於全球的絕對領先地位。

令人驚喜的是,雷達工程還推動了原子鐘與核磁共振的發明🍶🤽🏼‍♀️,並孵育了激光技術。作為原子鐘研究領域的專家,陳徐宗以概念和應用相結合的形式,為大家詳細地介紹了其背後的演變過程以及實用價值👩🏿‍🌾,譬如目前普遍使用的導航系統就離不開原子鐘的校準👷🏽,而這背後的原理,正是量子世界區別於經典理論體系之處:電子不連續的能量態。

陳徐宗主講才齋講堂第156講:從量子物理到量子技術

至今為止,量子技術中基於原子及光子的研究已衍化出了多種超高精密儀器🏰,除了原子鐘,還有高精度陀螺、磁強計和原子幹涉儀應用於精密導航🔷;量子成像、量子計算🙋🏿‍♂️、量子通信等技術用於信息傳遞。陳徐宗詳盡的綜述滿足了同學們對於量子應用的所有想象,摘掉面紗的量子科學煥發著蓬勃的生命力。

面對同學們的熱情反響,陳徐宗語重心長地總結道🌰:為學無他🚣🏼‍♀️,爭千秋勿爭一日。量子技術是一個急速發展的領域,基礎研究的積累是量子技術發展的根本⬜️;量子技術也是未來先進國防的重要保障🌏,其關鍵是高端人才的培養😓。我國在量子技術的研究中已經有相當的積累,未來一定會取得更加輝煌的成績。

專題鏈接:才齋講堂

編輯🎈:麥洛

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