量子力学真的已经很成功的应用在工程技术上面了吗？ 第1页

没想到这个回答今天引起广泛讨论，谢谢各位，做一点问题讨论的补充。

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原答案

没有量子力学就不会有电子信息化时代，就没有现代文明

我举几个简单例子说说现代科学技术里用到量子力学的

常见的半导体器件

1.激光器

2.发光二极管 你的手机屏、平板都得用的

3. 所有的CPU、GPU、存储器

其它应用

4.各类仪器 光谱仪、散裂中子源、质谱仪、同步辐射、SEM、TEM、STM、原子钟等等

5.新材料 比如碳纳米管、石墨烯、超导材料、拓扑绝缘体材料、电子陶瓷

太多太多

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先来简述下能带

孤立原子中电子的分立能级

多原子系统电子能级的分裂

晶体中能带的形成

在单原子中电子能级是分立的，这一点是基于量子力学的描述，否则按照经典物理描述能级就是连续的。在晶体中，由多个原子的共同作用使得单能级分裂为N个能级，看起来这些能级就像连续分布的的，我们就叫它能带。于是我们才有了价带、导带、禁带的概念。

激光器工作原理

光的自发发射（是半导体发光的基础）

光的受激吸收（是半导体探测器工作的基础）

光的受激发射：光子激励导带中的电子与价带中的空穴复合，产生一个所有特征（频率、相位、偏振）完全相同的光子。它是半导体激光器的工作原理基础。

关于CPU

回答

总的来说就是没有量子力学，就没有半导体物理，没有半导体物理就没有现代信息产业，也就没有现代科技文明。

关于GPS

GPS的原理是基于四个在轨卫星的雷达测距，测距就需要高精度的时间计量。尤其现代交通工具运行速度越来越快，如果你的时间精度不够，将导致测距误差较大，这样你的定位系统精度就难以保证。目前GPS系统使用的是铷原子钟，授时精度：<50ns。

中科院授时中心研制的原子钟精度已达到十亿年一秒。2014年美国物理学家研制出的原子钟，运行50亿年也不会偏差1秒。这个“锶晶格钟”由美国国家标准与技术研究所(NIST)和科罗拉多大学共同创建的美国天体物理联合实验室(JILA)研制而成。

回复

       GPS需要精度极高的原子钟作为基准时间，这个没有量子物理学是造不出来的。相对论只是给卫星与地面之间校准时间提供了一个理论解释，即便没有相对论，人类也可以通过实际测量把gps时间修正过来。      

回复

       GPS修正是相对论吧……     

新材料制备

当前做材料研究的一大趋势是，高通量的计算+高通量的实验

如果还是按传统理念制备新材料，并且不按理论指导，那是相当费时费力的。

现在很多新材料研发都是先做模拟计算，然后按照计算的结果来制备。计算材料学（Computational Materials Science），是材料科学与计算机科学的交叉学科，正在快速发展。计算材料学中有一种常用计算方法叫第一性原理，而这种方法就是基于量子力学的薛定谔方程。