量子棘輪

　　棘輪，在周期力的作用下能產(chǎn)生單向運動(dòng)。如，用改錐連續擰帶棘齒的螺絲釘，螺絲釘就會(huì )不斷向深處鉆。這是向一側傾斜的一圈棘齒產(chǎn)生的效應。

　　量子棘輪，通過(guò)一個(gè)振蕩信號或隨機變化信號可以實(shí)現對電子運動(dòng)方向的控制，使它們完成有用運動(dòng)。在量子棘輪的研究領(lǐng)域居領(lǐng)先地位的德國科學(xué)家彼得?亨吉和他的同事認為，電子像人們預計的那樣自動(dòng)遠離電路負極的時(shí)代很快就要結束。亨吉興奮的說(shuō)：“你可以讓電子轉圈運動(dòng)，或上下運動(dòng)，還可以讓它爬坡。”

　　量子棘輪能使電子在沒(méi)有有向電壓的環(huán)境中來(lái)回運動(dòng)。這意味它能夠利用沒(méi)有電線(xiàn)連接的電子設備指揮電子隨意分流在不同的電器元件間跳躍。隨意分流的單個(gè)電子可用來(lái)儲存量子信息。經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設計的電路塊則成為構建新一代量子計算機的邏輯門(mén)。

　　在低溫下，處于電子通道槽底部的電子無(wú)法逾越槽兩側的壁壘，經(jīng)典物理學(xué)認為，這些電子將被永久俘獲。然而根據量子理論，這些電子是能逃逸的。電子是一種概率波，沒(méi)有明確的方位，存在逃到勢能壁壘之外的小概率。它可以從兩個(gè)方向貫穿棘齒型槽，如果“壁壘”極薄，貫穿概率便會(huì )大大提高。這一理論，日前已被科學(xué)家的實(shí)驗證實(shí)。他們還指出，由于電子攜帶熱量，量子棘輪也許可用做熱力泵，給芯片的微元件降溫。對量子棘輪的研究可能有助于人體分子馬達的研究。我們身體的肌肉就是大批協(xié)調運作的分子馬達，它們吸收體內化學(xué)反應釋放的無(wú)方向能量，并發(fā)揮棘輪效應，否則能量之于人體便是無(wú)效的。當然，分子馬達不等同于量子棘輪。

　　另?yè)�報道：在量子世界運作的棘輪，不久將用于電子設備中。生物學(xué)家正在研制量子鋸齒溝槽，用以分割不同重量的脫氧核糖核酸片段。

　　1．下列有關(guān)“量子棘輪”的說(shuō)明，不正確的一項是()

　　A.借助無(wú)有向電壓的電子設備可使電子定向分流

　　B．具有轉圈、上下乃至爬波等多種電子運動(dòng)形式

　　C．通過(guò)特定信號控制電子的流向以完成有用運動(dòng)

　　D．將促進(jìn)物理學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科的研究與發(fā)展

　　2．下列對第3自然段中重要信息的理解，正確的一項是()

　　A.電子設備將得到全面更新不再使用電線(xiàn)連接

　　B．量子棘輪上的電子能在不同電器元件間跳躍

　　C.只要經(jīng)過(guò)隨意分流的電子就能儲存量子信息

　　D．量子棘輪將應用于新一代量子計算機的研制

　　3．對第4自然段中畫(huà)橫線(xiàn)語(yǔ)句的理解，正確的一項是()

　　A.分子馬達協(xié)調運作使其吸收的無(wú)方向能量成為定向能量以滿(mǎn)足人體需要

　　B．眾多的分子馬達協(xié)調運作使肌肉產(chǎn)生有效能量以適合人體各部分的需要

　　C.肌肉在周期力的作用下完成有用的單向運動(dòng)以抵消體內能量的無(wú)方向性

　　D.肌肉將吸收的無(wú)方向化學(xué)能量進(jìn)行改造再釋放以補充人體所消耗的能量

　　4.下列對文意的分析，正確的一項是()

　　A．量子棘輪具有對電子的制導作用，因此電子不僅可以遠離負極也可以自動(dòng)靠近負極。

　　B．應用量子棘輪推翻了經(jīng)典物理學(xué)有悖于量子理論的觀(guān)點(diǎn)，驗證電子確實(shí)是一種概率波。

　　C．量子棘輪能吸收電子攜帶的熱量，用它做成的熱力泵，最適合給芯片的微元件降溫。

　　D．電子在沒(méi)有有向電壓的環(huán)境中能自由運動(dòng)，也就是說(shuō)電子沒(méi)有方向性，可向各處逃逸。

　　參考答案

　　1.B2.D3.A4.B

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