二、深度例題——量子棘輪

　　棘輪，在周期力的作用下能產(chǎn)生單向運(yùn)動(dòng)。如，用改錐連續(xù)擰帶棘齒的螺絲釘，螺絲釘就會(huì)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(gè)振蕩信號(hào)或隨機(jī)變化信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)方向的控制，使它們完成有用運(yùn)動(dòng)。在量子棘輪的研究領(lǐng)域居領(lǐng)先地位的德國(guó)科學(xué)家彼得·亨吉和他的同事認(rèn)為，電子像人們預(yù)計(jì)的那樣自動(dòng)遠(yuǎn)離電路負(fù)極的時(shí)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(dòng)，或上下運(yùn)動(dòng)，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(dòng)。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(gè)電子可用來儲(chǔ)存量子信息。經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的電路塊則成為構(gòu)建新一代量子計(jì)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(shì)能壁壘之外的小概率。它可以從兩個(gè)方向貫穿棘齒型槽，如果“壁壘”極薄，貫穿概率便會(huì)大大提高。這一理論，日前已被科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。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(duì)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(bào)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(xiàng)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(dòng)形式

　　C.通過特定信號(hào)控制電子的流向以完成有用運(yùn)動(dòng)

　　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

　　【答案】B。解析：此題考查篩選、整合文中信息的能力。“電子運(yùn)動(dòng)形式”是量子棘輪的作用的，不是其屬性，同時(shí)原文中“轉(zhuǎn)圈運(yùn)動(dòng)，或上下運(yùn)動(dòng)，還可以讓它爬坡”，是一種比喻說法不是定性說法。

　　2.下列對(duì)第3自然段中重要信息的理解，正確的一項(xiàng)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(chǔ)存量子信息

　　D.量子棘輪將應(yīng)用于新一代量子計(jì)算機(jī)的研制

　　【答案】D。解析：此題考查理解并解釋文中句子的能力。A項(xiàng)，原文說“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”，“利用沒有電線連接的電子設(shè)備”并不意味著“ 電子設(shè)備將得到全面更新不再使用電線連接”，這里犯了“偷換概念”的錯(cuò)誤；B原文說“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”，“隨意分流在不同的電器元件間跳躍”，并不意味著“能在不同電器元件間跳躍”，這里擴(kuò)大了概念的外延；C原文說“隨意分流的單個(gè)電子可用來儲(chǔ)存量子信息”，C中說“只要……就……”將必要條件混淆為充足條件；D的解題依據(jù)是第3節(jié)的最后一句。

　　3.對(duì)第4自然段中畫橫線語句的理解，正確的一項(xiàng)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(dòng)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

　　【答案】A。解析：此題考查理解并解釋文中句子的能力和篩選、整合文中信息的能力。A的解題依據(jù)是第4節(jié)的倒數(shù)第2句；B“眾多的分子馬達(dá)協(xié)調(diào)運(yùn)作”的結(jié)果“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)”，而不是“使肌肉產(chǎn)生有效能量”；C分子馬達(dá)運(yùn)作的目的不在于“抵消體內(nèi)能量的無方向性”，而是“吸收體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的無方向能量”，使能量之于人體是有效的；D將化學(xué)反應(yīng)釋放的能量說成“化學(xué)能量”，偷換了概念；“眾多的分子馬達(dá)協(xié)調(diào)運(yùn)作”，“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)”，是為了滿足人體需要，而不是“改造再釋放以補(bǔ)充人體所消耗的能量”。

　　4.下列對(duì)文意的分析，正確的一項(xiàng)是( )

　　A.量子棘輪具有對(duì)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(dòng)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(yàn)證電子確實(shí)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(dòng)，也就是說電子沒有方向性，可向各處逃逸。

　　【答案】B。解析：此題考查分析概括作者在文中觀點(diǎn)的能力。A文中說“電子像人們預(yù)計(jì)的那樣自動(dòng)遠(yuǎn)離電路負(fù)極的時(shí)代很快就要結(jié)束”，并不意味著“也可以自動(dòng)靠近負(fù)極”，文中“自動(dòng)遠(yuǎn)離”時(shí)代的結(jié)束，是說人們可以將之“隨意分流”，變“自動(dòng)遠(yuǎn)離”為“控制”運(yùn)動(dòng)；C原文說“量子棘輪也許可用做熱力泵”，C將原文中的推測(cè)說成已經(jīng)；D“電子在沒有有向電壓的環(huán)境中能自由運(yùn)動(dòng)”的說法與原文不符，原文說“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(dòng)”，運(yùn)動(dòng)的前提是“量子棘輪”，運(yùn)動(dòng)的形式是“來回運(yùn)動(dòng)”，因而電子運(yùn)動(dòng)不是“沒有方向性的，可向到處逃逸”的，量子棘輪的關(guān)鍵是可以控制電子運(yùn)動(dòng)方向。