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Ich würde sagen, es ist eigentlich das aktuellste Wort in der Physik.

Wie wir heute verstehen können, war der Teil "Mechanik" zu durchgängig. Mechaniker stoppen auf Subatom-Dimension! Es konnte also keine definierbare "Mechanik" gefunden werden. Was wir gefunden haben, sind neue Begriffe und Objekte wie Wellen, Teilchen, Kräfte und Energiebeziehungen. Aber wir können keinen brauchbaren Mechaniker finden!

Ernsthafter fange ich an, das Thema und den Begriff "Quantenphysik" zu verwenden! Wir wissen sogar: Dieser Begriff wird auch nicht für alle Zeiten gültig sein, weil wir bereits Systeme und Beziehungen ohne „Physik“ oder Materie gefunden haben.
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Quantum Mechanics ermöglicht mit Computern die nächste große Sache: Quantum Computing. Die Industrie ist jetzt in der Phase, in der Quantum Computing jetzt greifbare Realität ist.
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Atomisches und kleineres Verhalten verstehen können. Dies ermöglicht eine Vielzahl von Technologien: Elektronenmikroskope (die einzige Möglichkeit, Viren zu sehen, soweit ich weiß), Supraleiter, viele Arten von Sensoren und Detektoren, Quantencomputer…

Wenn Sie kein Physiker oder Physiker sind, haben Sie wahrscheinlich nichts davon Tatsächlich muss es keine * kennen *, aber eine Menge unserer Technologie hängt tatsächlich davon ab, * jemand * es zu wissen.
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Die Quantenmechanik (QM) ist wichtig, weil sie eine grundlegende Rolle bei der Erklärung der Funktionsweise der Welt spielt. Physiker sagen oft, dass QM das Verhalten mikroskopischer Systeme regelt, obwohl es das Verhalten aller physikalischen Systeme unabhängig von ihrer Größe bestimmt.

QM sagt viel über die Struktur der Realität aus. Zum Beispiel existieren alle physischen Systeme in mehreren Versionen. Informationen fließen zwischen verschiedenen Systemen und unter den Umständen, die wir im Alltag kennen, sortieren sich die verschiedenen Versionen in ungefähr autonome Schichten, von denen jede ungefähr der von der klassischen Physik beschriebenen Welt entspricht. Die gesamte physikalische Realität wird in diesem Zusammenhang als Multiversum bezeichnet. Und Informationen können im Multiversum auf eine Art und Weise fließen, die in der klassischen Physik nicht möglich ist, wie Einzelteilcheninterferenz und Verschränkung.

QM hat in der Technologie eine gewisse Bedeutung, da es für das Design optischer und elektronischer Komponenten benötigt wird, die oft die besonderen quantenmechanischen Effekte nutzen.

QM ist auch für die Berechnungstheorie wichtig. Laut QM ist es möglich, einen universellen Quantencomputer zu bauen, der jedes physikalische System simulieren kann. Das heißt, wir können Theorien über physikalische Systeme testen, indem wir sie simulieren und dann die Ergebnisse der Simulationen mit der Realität vergleichen.

Um mehr über die Quantenmechanik zu erfahren, möchten Sie vielleicht "The Fabric of Reality" und "The Beginning of Infinity" von David Deutsch lesen.
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Quantenmechanik findet überall statt und ist enorm wichtig.

Der am häufigsten genutzte Aspekt, der die Gesellschaft im Alltag fördert, ist das Quantentunneling. Ich werde versuchen zu erklären:

Die Quantenmechanik beruht auf der Tatsache, dass alles wellenartig ist, wenn Sie nahe genug zoomen. Auf dieser Grundlage wurden neue Gleichungen geschrieben, um die Art und Weise zu beschreiben, in der Dinge existieren, und es stellte sich heraus, dass diese Gleichungen richtig waren.

Woher wissen wir das?

Wenn etwas wellenartig ist, bedeutet dies, dass es in der Lage sein sollte, eine Barriere zu passieren, die undurchdringlich wäre, wenn es sich um ein festes Teilchen handeln würde. Eine gute Analogie wäre die eines Balles, der von einer Wand abprallt, während Radiowellen durchgehen können. Es stellt sich heraus, dass subatomare Teilchen nicht wie Kugeln sind, sondern wie Wellen, was bedeutet, dass sie auch durch Dinge gehen können.

Die folgende Animation demonstriert dies auf fantastische Weise:

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Schauen Sie sich an, wie das Teilchen, wenn es als Welle bezeichnet wird, einen Teil seiner Energie durch die Barriere passieren kann, wodurch es an einem Ort möglich ist, der einst verboten war. Dies ist Quantentunneling.

Wenn man dies berücksichtigt, wird es plötzlich möglich, Dinge zu erschaffen, die vollständig auf diesem Aspekt der Wellenphysik beruhen.

Elektronenmikroskope sind das bekannteste Beispiel. Ein Abtastpunkt wird über die Oberfläche eines Materials geführt. Schwankungen in der Elektronendichte können dazu führen, dass Elektronen zur Spitze des Scanners tunneln, wodurch eine leichte Änderung des elektrischen Stroms erfasst wird. Diese Messwerte ermöglichen die Erstellung einer Karte, die das Layout des Materials auf atomarer Skala anzeigt.

Hier ist eine Schneeflocke unter einem Elektronenmikroskop:

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Wo sonst passiert Quantentunneln?

Halbleiter. Wenn dieses quantenmechanische Phänomen nicht bekannt wäre, wäre es unmöglich, die Leitfähigkeitseigenschaften der am besten geeigneten Metalle zu verstehen und anschließend zu beeinflussen.

Ein kurzer Überblick über das Quantentunneling in elektrischer Leitung ist im Kronig-Penney-Modell zu finden:

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Jeder erhabene Teil steht für ein Atom. Je nach Größe der zu tunnelnden Lücke können Elektronen in einem Sprung an mehreren Stellen vorbei tunneln. Dieses grundlegende Verständnis der elektrischen Leitung wurde durch die Quantenmechanik erreicht.

Halbleiter werden in fast allen elektronischen Computern und modernen Telefonen der Welt verwendet. Ich denke, das allein ist repräsentativ für die Bedeutung der Quantenmechanik.

Hoffen Sie, dass Ihre Frage beantwortet wird.

Hier ist ein schönes Bild von einem Halbleiter:

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Die Quantenmechanik ist auf jeden Fall sehr wichtig.

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Die Quantenmechanik wurde entwickelt, um Beobachtungen zu erklären, die dem klassischen Verständnis widersprachen. Dabei wurde jedoch eine Theorie entwickelt, die einige eigenartige Eigenschaften hatte, die zur Debatte reif sind. Dennoch hat sich QM zu einer der erfolgreichsten Theorien der Grundbausteine ​​der Realität entwickelt.

Um Beispiele für den Nutzen für die Gesellschaft zu sehen, schauen Sie sich einfach um. Die meisten elektronischen Geräte verwenden Quanteneffekte oder benötigen QM, um ihre Eigenschaften zu verstehen, um rationale Entwurfsüberlegungen zu treffen. Nehmen Sie zum Beispiel das Halbleiter-Design. Allen Halbleiterdesigns liegt die Bandtheorie der Festkörper zugrunde, die eine Quantentheorie ist. Tatsächlich ist es schwieriger, moderne Technologien zu finden, die irgendwie nicht auf der Quantenmechanik basieren.

Ich denke, das ist etwas nützlich -

Auf der anderen Seite bleibt QM etwas esoterisch. Die meisten Ingenieure studieren kein QM, sondern verwenden lediglich die mit QM entwickelte Technologie. Ingenieure sind sehr praktische Leute. Sie lernen nur, was sie wissen müssen, damit sie ihre Arbeit effizient erledigen können. Normalerweise erfordert dies keine Tiefe bis zum Quantenniveau.

Wir sind jedoch in eine Phase eingetreten, in der wir mit der Entwicklung von Designer-Quantentechnologien beginnen, und dies erfordert auf jeden Fall gute QM-Kenntnisse. Zu diesen Designerbereichen gehören Quantencomputer, Quantenkommunikation, Quantenmesstechnik und Quantenmaterialien. Daher ist es eine gute Wette, dass QM für das Engineering fortschrittlicher Technologien, die in die Zukunft gehen, immer wichtiger wird.
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