量子效应是在超低温等某些特殊条件下,由大量粒子组成的宏观系统呈现出的整体量子现象。而量子系统即是其中微观粒子呈现出波动性的系统。表现出显著量子效应的量子系统称为是简并(退化)的系统,相应的特征温度称为简并温度(退化温度)。
理论简介
根据量子理论的波粒二象性学说,微观实物粒子会像光波水波一样,具有干涉、衍射等波动特征,形成物质波(或称德布罗意波)。但日常所见的宏观物体,虽然是由服从这种量子力学规律的微观粒子组成,但由于其空间尺度远远大于这些微观粒子的德布罗意波长,微观粒子量子特性由于统计平均的结果而被掩盖了。因此,在通常的条件下,宏观物体整体上并不出现量子效应。然而,在温度降低或粒子密度变大等特殊条件下,宏观物体的个体组分会相干地结合起来,通过长程关联或重组进入能量较低的量子态,形成一个有机的整体,使得整个系统表现出奇特的量子性质。例如,原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚、超流性、超导电性和约瑟夫逊效应等都是宏观量子效应。 应用实例
微观粒子呈现出波动性,即粒子的“轨道”已经失去了意义——轨道发生了弥散(模糊);当弥散的轨道在空间发生一定的重叠时,各个粒子的几率分布也有一定的关联——量子关联。因此可以认为产生量子效应的条件是: