量子棘輪

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

　　量子棘輪，通過一個振蕩信號或隨機(jī)變化信號可以實現(xiàn)對電子運(yùn)動方向的控制，使它們完成有用運(yùn)動。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(rèn)為，電子像人們預(yù)計的那樣自動遠(yuǎn)離電路負(fù)極的時代很快就要結(jié)束。亨吉興奮的說：“你可以讓電子轉(zhuǎn)圈運(yùn)動，或上下運(yùn)動，還可以讓它爬坡。”

　　量子棘輪能使電子在沒有有向電壓的環(huán)境中來回運(yùn)動。這意味它能夠利用沒有電線連接的電子設(shè)備指揮電子隨意分流在不同的電器元件間跳躍。隨意分流的單個電子可用來儲存量子信息。經(jīng)過專門設(shè)計的電路塊則成為構(gòu)建新一代量子計算機(jī)的邏輯門。

　　在低溫下，處于電子通道槽底部的電子無法逾越槽兩側(cè)的壁壘，經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，這些電子將被永久俘獲。然而根據(jù)量子理論，這些電子是能逃逸的。電子是一種概率波，沒有明確的方位，存在逃到勢能壁壘之外的小概率。它可以從兩個方向貫穿棘齒型槽，如果“壁壘”極薄，貫穿概率便會大大提高。這一理論，日前已被科學(xué)家的實驗證實。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(dá)的研究。我們身體的肌肉就是大批協(xié)調(diào)運(yùn)作的分子馬達(dá)，它們吸收體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的無方向能量，并發(fā)揮棘輪效應(yīng)，否則能量之于人體便是無效的。當(dāng)然，分子馬達(dá)不等同于量子棘輪。

　　另據(jù)報道：在量子世界運(yùn)作的棘輪，不久將用于電子設(shè)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”的說明，不正確的一項是()

　　A.借助無有向電壓的電子設(shè)備可使電子定向分流

　　B．具有轉(zhuǎn)圈、上下乃至爬波等多種電子運(yùn)動形式

　　C．通過特定信號控制電子的流向以完成有用運(yùn)動

　　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(shè)備將得到全面更新不再使用電線連接

　　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)過隨意分流的電子就能儲存量子信息

　　D．量子棘輪將應(yīng)用于新一代量子計算機(jī)的研制

　　3．對第4自然段中畫橫線語句的理解，正確的一項是()

　　A.分子馬達(dá)協(xié)調(diào)運(yùn)作使其吸收的無方向能量成為定向能量以滿足人體需要

　　B．眾多的分子馬達(dá)協(xié)調(diào)運(yùn)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(yùn)動以抵消體內(nèi)能量的無方向性

　　D.肌肉將吸收的無方向化學(xué)能量進(jìn)行改造再釋放以補(bǔ)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(dǎo)作用，因此電子不僅可以遠(yuǎn)離負(fù)極也可以自動靠近負(fù)極。

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

　　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．電子在沒有有向電壓的環(huán)境中能自由運(yùn)動，也就是說電子沒有方向性，可向各處逃逸。

　　參考答案

　　1.B2.D3.A4.B

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