公共钱财也在流入这个领域。国家和超国家基金机构正在支持越来越雄心勃勃的量子技术。英国有一个价值 2.7 亿英镑(3.3 亿美元)的计划,欧盟已经为一项全欧盟项目预留了 10 亿欧元(10.8 亿美元)。许多量子技术都有安全方面的含义,所以国防部门也在提供资金。 许多公司已经在准备量子技术的未来。在 2015 年,IBM 成立了前沿研究所(Research Frontiers Institute),邀请企业参与者分享关于技术增长领域的想法,量子是其中一个。AXA(一家大型保险公司)的研究基金资助了巴塞罗那光子科学研究所的一位量子信息教授,以考虑即将到来的量子热潮所带来的数据隐私风险。 量子技术看起来很快就能找到进入各种产品和服务的方式(主要是在幕后),这正如人工智能最近所做的。量子技术可能很怪诞,但保证也是美好的。 计量:进行感知 量子技术的超灵敏度使其十分适合测量 自上世纪以来,量子物理便面临着实验的问题。在严格控制的条件下,该理论标明孤立粒子游能力给出各种有趣或可能有价值的行为;但实际操作中粒子和原子从没完全隔离,因此量子实验可能难以实现。 然而,这种困难也为量子技术:感知,提供了机会。英国量子专家 Peter Knight 爵士说:「我们改变了思路。如果它能与外界如此有效耦合,就也能很有效地去感知。」原子钟便是上市的第一个量子技术。大多数设计是通过利用微波产生的原子能级进行工作的。其中一些原子以既不处于基态(最低能量态),也不处于激发态的状态来吸收光,这是量子力学的中心效应。一种改进设计将原子中的微波水平与对应于可见光(频率高得多)的另一水平「纠缠」在一起;这种纠缠是另一种量子效应,它将两个原子的命运暂时但不可分割地连接起来,因此对一个原子的实验能够产生与另一个原子有关的信息。把频率更高的微波原子与可见光纠缠,能让原子钟获得更准确的时间。 2012 年,美国国家标准与技术局(NIST)的 David Wineland 通过说明如何做到这一点而获得了诺贝尔奖。这些年来,他的时钟是地球上最精确的测量设备:如果它在 138 亿年前的宇宙大爆炸时就开始测时,到现在其误差仍不超过一秒。 精准计时用途多样 精准计时,特别是用正在开发的小型廉价设备进行计时具有多种用途——从时间戳的高频市场交易到动态能源网内高速变化的设置。甚至把原子钟举起来就能改变滴答一次所花的时间:根据相对论,越接近地球时间走的越慢。这是障碍还是机会?答案是:相对的。良好校准的原子钟可以使用这种差异进行超精确的高度测量。或者它能在固定的高度感测下面的引力;固体基岩与油气囊的读数不同。 引力定律 时钟不是研究重力的唯一手段。在微观尺度,量子力学规则与物质粒子流的表现会很像波。这些波与池塘水面的波纹一样,能够彼此干扰、增加和削减,用量子描述也就是改变在某处发现粒子的概率。在原子干涉仪中,以不同的高度发送两束粒子流,然后带回到一起进行相互干扰。两条路径的差异大小表明了下方引力的相对强度,从而可测量地改变相加和削减的程度。 这种装置用途很广。如在英国的道路施工和建设过程中,每年会挖出 4 米的洞,但三分之二的挖掘者不知道在地面下会发现什么。测试钻孔覆盖的区域很小,而穿透地面的雷达到达的地方不足深。这是,一个仅从鹅卵石就能辨别管道的重力传感器会省去很多麻烦。 RSK 是清理棕色地带等环境的一家环境咨询公司。他们预估三分之一的建筑项目会逾期一个月,另有三分之一会逾期两个月或更长时间,而其中有一半是地面下的突发状况导致的。这家公司正在与英国伯明翰大学合作开发具有实地应用的量子重力传感器,希望能部署在大型基础设施项目中。其他开发廉价传感器的努力引起了诸如石油服务业巨头 Schlumberger,及测量公司 Bridge porth 等公司的兴趣。 军事有关人员也很有兴趣。英国国防部国防科学咨询委员会的会长 David Delpy 说:「你无法屏蔽重力」。改进的重力传感器将能够探测水下移动的质量,如潜艇或鱼雷,这将会消除法英核潜艇的威慑效果。量子重力仪可以精确地反应地质特征与其引起的重力,正如 Delpy 博士所言,这将有助于在没有卫星导航信号的地方旅行——「一种引力领域的谷歌地图」。 (责任编辑:本港台直播) |