Erklären Sie mir das Quantentunneln im Detail, vorausgesetzt, ich habe Physikkenntnisse von der Universität
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Für die Quantentunnelung ist ein Phänomen in der Quantenmechanik, wo ein Teilchen durch eine potenzielle Barriere passieren kann, auch wenn die Energie des Teilchens ist weniger als die potentielle Energie der Barriere. Dies ist, weil, auf der Quantenebene, Partikel haben wellenähnliche Eigenschaften und können wellenähnliches Verhalten, wie Beugung und Interferenz. Um Quantentunnelung zu verstehen, lassen Sie uns ein einfaches Beispiel. Stellen Sie sich ein Teilchen, wie ein Elektron, bewegt sich auf eine potenzielle Barriere, wie eine Wand. In der klassischen Mechanik, das Teilchen nicht in der Lage, durch die Wand passieren, wenn seine Energie ist weniger als die potenzielle Energie der Wand. Allerdings in der Quantenmechanik, das Teilchen kann eine Welle-ähnliche Natur, die es ermöglicht, "Tunnel" durch die Wand. Der Grund dafür ist, dass die Wellenfunktion des Teilchens nicht abrupt auf Null an der Barriere, wie klassische Mechanik verwendet würde.
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Erklären Sie die praktischen Anwendungen, die dies in der Technologie haben könnte.
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Aktuelle Anwendungen des Quantentunnelns umfassen vor allem die Tunneldiode, Quantenrechner, Flash-Speicher und das Rastertunnelmikroskop. -Eine Tunneldiode oder Esaki-Diode ist eine Art von Halbleiterdiode, die "negativen Widerstand" hat (eine Erhöhung der Spannung führt zu einem Rückgang des Stroms) durch den Tunneleffekt. Der "negative" Teil ermöglicht es ihnen, als Oszillatoren und Verstärker zu funktionieren, und in Schaltkreisen mit Hysterese. -Flash Speicher speichern die Daten als Ladungen am Tor von schwimmenden Tortransistoren. Tunneling ermöglicht es, Flash-Speicher bei niedrigeren Spannungen laden und entladen, senken Stromverbrauch und Wärme. -Ein Rastertunnelmikroskop (STM) arbeitet auf der Grundlage des Tunnelstroms zwischen der Probeoberfläche und einer Spitze sehr nahe an ihr, verursacht durch Elektronen Tunneln durch das Vakuum trennen sie bei einer Bias Spannung angewendet wird.
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