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2021-08-15 說明文

　　量子棘輪

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

　　量子棘輪，通過一個振蕩信號或隨機變化信號可以實現對電子運動方向的控制，使它們完成有用運動。在量子棘輪的研究領域居領先地位的德國科學家彼得?亨吉和他的同事認為，電子像人們預計的那樣自動遠離電路負極的時代很快就要結束。亨吉興奮的說：“你可以讓電子轉圈運動，或上下運動，還可以讓它爬坡。”

　　量子棘輪能使電子在沒有有向電壓的環境中來回運動。這意味它能夠利用沒有電線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。隨意分流的單個電子可用來儲存量子信息。經過專門設計的電路塊則成為構建新一代量子計算機的邏輯門。

　　在低溫下，處于電子通道槽底部的電子無法逾越槽兩側的壁壘，經典物理學認為，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的研究。我們身體的肌肉就是大批協調運作的分子馬達，它們吸收體內化學反應釋放的無方向能量，并發揮棘輪效應，否則能量之于人體便是無效的。當然，分子馬達不等同于量子棘輪。

　　另據報道：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“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形式

　　C.通過特定信號控制電子的流向以完成有用運動

　　D.將促進物理學、生物化學等學科的研究與發展

　　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.只要經過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自然段中畫橫線語句的理解，正確的一項是()