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我們認為理所當然的一些量子裝置

簡介只有部分 LED 使用了量子技術

什麼是高能級原子

我們認為理所當然的一些量子裝置

量子物理學和量子技術(將量子物理學應用於技術形式)可能看起來很可怕或陌生,但兩者都是我們日常生活的一部分。從 導航到燈泡,量子物理學推動了我們認為理所當然的許多技術。您無需成為量子物理學專家即可瞭解這項技術的工作原理。普通大眾永遠不會懷疑這些裝置使用了量子技術,但如果沒有它,它們將不復存在。許多這些裝置是在我們的量子物理學知識成熟到足以更好地理解這些裝置之前開發的。然而,它們的量子特性今天仍在研究中。

LED:

LED燈,也被稱為發光二極體,幾乎每個家庭都在使用,因為它們比其他燈泡更節能、更亮。LED 讓我們的生活更加明亮多彩。從 LED 桌布等有​趣的設計到鐘面,LED 已融入我們的日常生活。LED 的工作原理是使用半導體,半導體是一種在銅線等良導體和玻璃等絕緣體之間導電的材料。 這些半導體設計有孔。當電子透過電流穿過電子空穴時,它們會透過光子或光粒子釋放能量。這種光的顏色由半導體內孔的大小決定。只有部分 LED 使用了量子技術。LED 中的量子技術在電子釋放光子時起作用,它們的量子態會降低。這使得 LED 整體更節能。

LED 不僅用於家庭照明,還用於資料通訊,例如用於聽音系統。LED 還用於透過光纖電纜傳送資料。LED 甚至被用於檢測生命。的美國陸軍研究實驗室(ARL)與使用LED在紫外光譜中,以誘導在不同生物體中,如藻類熒光試驗。 甚至還有LED 紋身!當 LED 將紋身墨水注入身體時,這些紋身就會起作用。然後這些紋身可以亮起來。有幾家醫療公司正在研究這些紋身的醫療應用,包括血糖檢測儀,或協助其他監測。FDA 尚未批准這些裝置。

LED 的未來看起來很有趣,因為一些公司正在開發可以檢測和吸收光的 LED。這些被稱為“奈米棒”;”並使用量子感測器來觀察和檢測光。只有時間會證明 LED 技術將變得多麼先進。

鐳射

與 LED 一樣,LASER也利用了量子物理學的特性,並且還有一個充滿行話的縮寫(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)。根據

福布斯

雜誌的一篇文章,當具有高能級的原子與具有精確波長的光子相互作用時,鐳射就會工作,然後使原子發射與第一個光子完全相同的第二個光子。在這裡,原子的量子態隨著它們發射光子而降低。這個過程繼續,產生鐳射。雖然鐳射在演講廳或娛樂貓中很常見,但鐳射還有許多其他應用。從軍用武器或槍支瞄準具到顯微鏡,鐳射無處不在。無論您是掃描雜貨、在項圈上雕刻寵物標籤、玩鐳射標籤,還是用鐳射場搶劫銀行金庫,所有這些都涉及鐳射。研究甚至表明,科學家可能會使用高功率鐳射來誘發降雨和閃電風暴。如果可能的話,

全球定位系統

如果沒有GPS,我們會在哪裡?我們認為理所當然的最大裝置之一使我們能夠輕鬆高效地旅行。GPS 還以原子鐘的形式使用量子技術。原子鐘透過量子物理學的特性工作。使用銫或銣原子,這些時鐘“滴答作響”,因為特定微波的振盪會驅動這些原子的兩個量子態之間的躍遷。因此,這些原子鐘非常精確。根據

史密森尼雜誌

位於科羅拉多州博爾德市的美國國家標準與技術研究所 (NIST) 的原子鐘每 37 億年僅增加或減少一秒。GPS 的工作原理是使用來自多個原子鐘的訊號,檢視來自不同衛星的不同到達時間,然後從原子鐘和衛星獲取資料以確定您的距離和目的地有多遠。每次您需要導航時,GPS 都會使用光速將原子鐘給出的時間轉換為距離,從而為您提供準確的地圖。

核磁共振:

MRI(代表 Magnetic Resonance Imaging)是一種眾所周知的對醫生和其他專業人員進行人體成像的方法。MRI 機器使用量子技術對軟組織和身體其他部位進行成像,這些部位可能無法在 X 射線中很好地顯示出來。MRI 機器透過使用氫原子工作。像所有原子一樣,氫原子的原子核在自旋上具有特定的排列。MRI 機器使用精心佈置的磁場翻轉這些氫原子的自旋。這些自旋翻轉是氫原子量子態的一部分,可以在量子水平上改變這些原子之間的相互作用。使用這些翻轉旋轉,醫生可以檢視體內不同濃度的氫,看到 X 射線上看不到的東西。

雖然所有這些裝置 看起來都很普通,但如果沒有量子物理學,它們就無法工作。看看量子物理學和量子技術如何出現在我們的日常生活中,就說明了它們的重要性。隨著量子技術領域的進步,其對流行文化的影響將繼續增加。隨著這些進步,誰知道我們接下來將在日常生活中使用哪些新裝置。

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