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从零维到1.5维

2016-09-21查理德·韦伯

飞碟探索 2016年9期

查理德·韦伯

零维的东西存在吗?实际上,这本身就是一个悖论。因为没有维就没有容纳任何东西的空间,因此零维就意味着没有任何东西。

确实如此吗?

不一定。

量子点是物理学中的热门研究对象,它就是一个零维半导体结构。它可以是从纳米到微米级别的任何物体,虽然其物理尺度不为零,但因为其内部的电子非常致密,以至于它们没有自由的维度。

被这样束缚住的电子的运行方式非常特殊,具有一些极为有用的特性。首先,因为被束缚在量子点中的电子不能移动,所以输入量子点的任何能量都没法扰动其中的电子,只能以光的形式释放,因此,量子点有望被制造成高效能、低功率的光源。因为量子点足够小,所以可以作为荧光标志来标识抗体之类的生物分子,追踪它们在活体中的生化过程。

由于一个固定在量子点上的受激电子可以精确地产生一个光子,因此,信息能够在光子和电子之间可靠地来回传递,这使得量子点成为第一代量子计算机上用于控制和储存数据的合适介质。量子计算机的功能惊人地强大,如果我们能建造一台足够大的量子计算机,肯定会改变我们处理信息的方式。这是荷兰代尔夫特大学的考思霍文的研究领域。

考思霍文说:“量子点的应用还很遥远。几年后我们会可能研发出基于量子点工作原理的样机,至于商业应用,至少还得10年左右。”

一维的物理学看起来有点熟悉了。

一维只是一条直线,经典的物理学定律如牛顿运动定律在一维环境中非常可靠。……

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