當(dāng)提及量子物理學(xué)和量子技術(shù)時(shí)，很多人聽(tīng)起來(lái)會(huì)覺(jué)得很陌生，但實(shí)際上，兩者都是我們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?。從?dǎo)航到LED燈，量子物理學(xué)推動(dòng)了人們認(rèn)為理所當(dāng)然的許多技術(shù)。

　　人們使用的很多設(shè)備都使用了量子技術(shù)，而且這些設(shè)備中有許多是在量子物理知識(shí)成熟到足以更好地理解這些設(shè)備之前開(kāi)發(fā)的。量子物理學(xué)雖然已發(fā)展了一百多年，但是到目前為止，科學(xué)家們依然在探索這一神秘領(lǐng)域。

　　下面，將詳細(xì)的介紹一些在日常生活中人們常見(jiàn)的使用量子技術(shù)的產(chǎn)品。

　　LED

　　LED燈，也被稱(chēng)為發(fā)光二極管，幾乎每個(gè)家庭都在使用，因?yàn)樗鼈儽绕渌麩襞莞?jié)能、更明亮。LED 讓人們的生活更加豐富多彩。從 LED 壁紙等有趣的設(shè)計(jì)到鐘面，LED 已融入人們的日常生活。

　　LED 的工作原理是使用半導(dǎo)體，即在銅線等良導(dǎo)體和玻璃等絕緣體之間導(dǎo)電的材料。 這些半導(dǎo)體設(shè)計(jì)有孔，當(dāng)電子通過(guò)電流穿過(guò)電子空穴時(shí)，它們會(huì)通過(guò)光子或光粒子釋放能量。這種光的顏色由半導(dǎo)體內(nèi)孔的大小決定，只有部分 LED 使用了量子技術(shù)。

　　LED 中的量子技術(shù)在電子釋放光子時(shí)發(fā)揮作用，它們的量子態(tài)會(huì)降低。這使得 LED 整體上更加節(jié)能。

　　LED 不僅用于家庭照明，還用于數(shù)據(jù)通信，例如用于聽(tīng)音系統(tǒng)。除此之外，LED 還用于通過(guò)光纖電纜發(fā)送數(shù)據(jù)，甚至被用于檢測(cè)生命。美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(ARL)正在利用紫外光譜中的LED來(lái)誘導(dǎo)不同的生物體的熒光，如藻類(lèi)熒光試驗(yàn)。

　　LED還用于紋身，當(dāng) LED與紋身墨水同時(shí)注入身體時(shí)，這些紋身就會(huì)亮起來(lái)。有幾家醫(yī)療公司正在研究這些紋身的醫(yī)療應(yīng)用，包括血糖檢測(cè)儀，或協(xié)助其他監(jiān)測(cè)。但美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)還尚未批準(zhǔn)這些設(shè)備。

　　LED 的未來(lái)看起來(lái)很有趣，一些公司正在開(kāi)發(fā)可以檢測(cè)和吸收光的 LED，這些被稱(chēng)為“納米棒”(Nanorods)”，然后通過(guò)使用量子傳感器來(lái)觀察和檢測(cè)光。未來(lái)，時(shí)間會(huì)證明 LED 技術(shù)到底能有多先進(jìn)。

　　激光

　　與 LED 一樣，激光(Lasers)也利用了量子物理學(xué)的特性。根據(jù)福布斯雜志的一篇文章，當(dāng)具有高能級(jí)的原子與具有精確波長(zhǎng)的光子相互作用時(shí)，激光就會(huì)工作，然后使原子發(fā)射與第一個(gè)光子完全相同的第二個(gè)光子。在這里，原子的量子態(tài)隨著它們發(fā)射光子而降低。如此循環(huán)，便會(huì)產(chǎn)生激光。

　　雖然激光在演講廳中很常見(jiàn)，但激光還有許多其他應(yīng)用。從軍用武器，槍支瞄準(zhǔn)器、到顯微鏡，激光無(wú)處不在。無(wú)論你是掃描雜貨、在寵物的項(xiàng)圈上刻標(biāo)簽、玩激光游戲，還是用激光場(chǎng)(laser field)搶劫銀行金庫(kù)，所有這些都涉及激光。

　　研究甚至表明，科學(xué)家可能會(huì)使用高功率激光來(lái)誘發(fā)降雨和閃電風(fēng)暴。如果可能的話，這將有助于解決世界各地的干旱和洪水災(zāi)害。

　　全球定位系統(tǒng)

　　如果沒(méi)有GPS，我們會(huì)在哪里?日常生活中采用量子技術(shù)最為廣泛的設(shè)備之一，便是GPS，它使我們能夠輕松高效地旅行。

　　GPS 以原子鐘(Atomic clocks)的形式使用量子技術(shù)。原子鐘通過(guò)量子物理學(xué)的特性工作。使用銫或銣原子，這些時(shí)鐘“滴答作響”，因?yàn)樘囟ㄎ⒉ǖ恼袷帟?huì)驅(qū)動(dòng)這些原子的兩個(gè)量子態(tài)之間的躍遷。因此，原子鐘非常精確。

　　根據(jù)《Smithsonian Magazine》報(bào)道，位于科羅拉多州博爾德市的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的原子鐘每 37 億年才會(huì)產(chǎn)生1秒鐘的誤差。

　　GPS 的工作原理是使用來(lái)自多個(gè)原子鐘的信號(hào)，查看來(lái)自不同衛(wèi)星的不同到達(dá)時(shí)間，然后從原子鐘和衛(wèi)星獲取數(shù)據(jù)以確定你的距離和目的地有多遠(yuǎn)。每次你需要導(dǎo)航時(shí)，GPS 都會(huì)使用光速將原子鐘給出的時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離，從而為人們提供精確的導(dǎo)航。

　　核磁共振

　　核磁共振(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是一種眾所周知的醫(yī)生和其他專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行人體成像的方法。MRI 機(jī)器使用量子技術(shù)對(duì)軟組織和身體其他部位進(jìn)行成像，這些部位在 X 射線中可能無(wú)法很好地顯示出來(lái)。

　　MRI 機(jī)器通過(guò)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(jī)器使用精心布置的磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)這些氫原子的自旋。這些自旋翻轉(zhuǎn)是氫原子量子態(tài)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(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，醫(yī)生可以查看體內(nèi)不同濃度的氫，看到 X 射線上看不到的東西。

　　雖然所有這些設(shè)備看起來(lái)都很普通，但如果沒(méi)有量子物理學(xué)，它們就無(wú)法工作。了解量子物理學(xué)和量子技術(shù)在人們的日常生活中所扮演的角色，就知道它們的重要性。

　　隨著量子技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步，其對(duì)流行文化的影響將持續(xù)增加。人們接下來(lái)還將在日常生活中使用哪些量子技術(shù)設(shè)備，且拭目以待。