📌Ранее мы упоминали некоторые методы микроскопического анализа.
Хотелось бы отдельно остановиться на силовой микроскопии.
Этот метод напоминает то, как незрячий человек палочкой прощупывает дорогу🧑🦯
Очень тонкая игла подводится к исследуемому объекту, и отклонение чувствительного подвеса (кантилевера) за счет притяжения или отталкивания верхнего слоя атомов формирует топографию поверхности.
👨🔬Если материал проводящий, то ещё можно регистрировать электрический ток между иглой и образцом – сканирующая туннельная микроскопия. А если сделать иглу магнитной – то еще и различить магнитную структуру поверхности – магнитная силовая микроскопия.
Хотелось бы отдельно остановиться на силовой микроскопии.
Этот метод напоминает то, как незрячий человек палочкой прощупывает дорогу🧑🦯
Очень тонкая игла подводится к исследуемому объекту, и отклонение чувствительного подвеса (кантилевера) за счет притяжения или отталкивания верхнего слоя атомов формирует топографию поверхности.
👨🔬Если материал проводящий, то ещё можно регистрировать электрический ток между иглой и образцом – сканирующая туннельная микроскопия. А если сделать иглу магнитной – то еще и различить магнитную структуру поверхности – магнитная силовая микроскопия.
Квантовые компьютеры разрабатывают все крупнейшие страны, это очень дорогая и сложная система, которая позволит работать с огромным объемом данных!
В новом выпуске шоу «Электро-шот» мы расскажем об истинно квантовых технологиях будущего – квантовых вычислениях.
Смотрите, узнавайте новое и подписывайтесь на нас!
В новом выпуске шоу «Электро-шот» мы расскажем об истинно квантовых технологиях будущего – квантовых вычислениях.
Смотрите, узнавайте новое и подписывайтесь на нас!
YouTube
Квантовый компьютер: о технологиях будущего / Электро-шот
«Электро-шот» - проект, направленный на популяризацию отечественных достижений прошлого и современности в области квантовых технологий и радиоэлектроники.
Проект реализуется НП КПЦ "ДОМ Творчества на Клязьме" при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках…
Проект реализуется НП КПЦ "ДОМ Творчества на Клязьме" при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках…
Наномеханика – это новая дисциплина на стыке квантовых технологий, материаловедения, физики, химии и биологии, которая занимается изучением и применением механических свойств различных систем субмикронных масштабов.
Оказывается, что упругие, термические и кинетические свойства таких сверхмалых объектов могут радикальным образом отличаться от макроскопических.
В новом выпуске шоу «Электро-шот» мы расскажем об очень интересном применении этой науки – наномеханических сенсорах.
Смотрите, узнавайте новое и подписывайтесь на нас!
Оказывается, что упругие, термические и кинетические свойства таких сверхмалых объектов могут радикальным образом отличаться от макроскопических.
В новом выпуске шоу «Электро-шот» мы расскажем об очень интересном применении этой науки – наномеханических сенсорах.
Смотрите, узнавайте новое и подписывайтесь на нас!
YouTube
Наномеханика: о наномеханических сенсорах и адресной доставке лекарств / Электро-шот
«Электро-шот» - проект, направленный на популяризацию отечественных достижений прошлого и современности в области квантовых технологий и радиоэлектроники.
Проект реализуется НП КПЦ "ДОМ Творчества на Клязьме" при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках…
Проект реализуется НП КПЦ "ДОМ Творчества на Клязьме" при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках…
Ученые утверждают что, в честь дня рождения нашей Вселенной, приблизительно 15 миллирдов лет назад, произошел Большой Взрыв.💥
С тех пор Вселенная растет и расширяется во все стороны. До этого не было ни материи, ни времени, ничего...
Причем, оказалось, что то, что мы сейчас называем веществом, составляет лишь несколько процентов от ... всего остального. Доминирует темная энергия и темная материя. Звучит жутко и не вполне понятно!🤯 Более того, в какую сторону ни направь антенну радиотелескопа – она зарегистрирует не понятно откуда приходящий сигнал: так называемое, Реликтовое излучение. Оно идет отовсюду и заполняет собой всю обозримую Вселенную.
Чтоб изучить эту великую загадку мироздания, на протяжении уже нескольких десятилетий запускаются радиоастрономические спутники, которые своими антеннами способны «просканировать» во всех направлениях Вселенную. 🛰️И выяснилоссь, что Вселенная действительно «наполнена» этим Реликтовым излучением, которому можно в среднем сопоставить температуру 2,7 градуса Кельвина. Но если измерять точно, то на карте Вселенной есть чуть более холодные, и чуть более теплые точки. 🧐Откуда они и каким межгалактическим объектам соответствуют – ещё предстоит ответить.
С тех пор Вселенная растет и расширяется во все стороны. До этого не было ни материи, ни времени, ничего...
Причем, оказалось, что то, что мы сейчас называем веществом, составляет лишь несколько процентов от ... всего остального. Доминирует темная энергия и темная материя. Звучит жутко и не вполне понятно!🤯 Более того, в какую сторону ни направь антенну радиотелескопа – она зарегистрирует не понятно откуда приходящий сигнал: так называемое, Реликтовое излучение. Оно идет отовсюду и заполняет собой всю обозримую Вселенную.
Чтоб изучить эту великую загадку мироздания, на протяжении уже нескольких десятилетий запускаются радиоастрономические спутники, которые своими антеннами способны «просканировать» во всех направлениях Вселенную. 🛰️И выяснилоссь, что Вселенная действительно «наполнена» этим Реликтовым излучением, которому можно в среднем сопоставить температуру 2,7 градуса Кельвина. Но если измерять точно, то на карте Вселенной есть чуть более холодные, и чуть более теплые точки. 🧐Откуда они и каким межгалактическим объектам соответствуют – ещё предстоит ответить.
СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ БОЛОМЕТРЫ
📌Принцип работы любого болометра по своей сути очень прост. Представьте, что в солнечный день ты на какое-то время положил свой мобильный телефон черным экраном вверх под солнечный свет. Он быстро нагреется. А если повторить эксперимент в пасмурный день – не нагреется вообще.
Т.е. по его нагреву можно судить об интенсивности солнечного света.
Тот же самый принцип используется и в сверхчувствительных болометрах, используемых в радиотелескопах. Очевидно, что масса детектора (точнее – его теплоемкость) должна быть минимально возможной, чтоб чувствовать самые малые дозы поглощенной энергии. А изменение температуры должно приводить к изменениям какой-либо легко измеряемой величины: например, электрического сопротивления. И тут ничего лучше сверхпроводника микроскопических размеров не придумаешь!
✍️Падающее излучение концентрируется антенной в область, где находится крошечный сверхпроводящий мостик. За счет поглощения лучистой энергии мостик разогревается и переходит из сверхпроводящего состояния (с нулевым сопротивлением) в нормальное с конечным сопротивлением, что легко детектировать простой бортовой электроникой.
📌Принцип работы любого болометра по своей сути очень прост. Представьте, что в солнечный день ты на какое-то время положил свой мобильный телефон черным экраном вверх под солнечный свет. Он быстро нагреется. А если повторить эксперимент в пасмурный день – не нагреется вообще.
Т.е. по его нагреву можно судить об интенсивности солнечного света.
Тот же самый принцип используется и в сверхчувствительных болометрах, используемых в радиотелескопах. Очевидно, что масса детектора (точнее – его теплоемкость) должна быть минимально возможной, чтоб чувствовать самые малые дозы поглощенной энергии. А изменение температуры должно приводить к изменениям какой-либо легко измеряемой величины: например, электрического сопротивления. И тут ничего лучше сверхпроводника микроскопических размеров не придумаешь!
✍️Падающее излучение концентрируется антенной в область, где находится крошечный сверхпроводящий мостик. За счет поглощения лучистой энергии мостик разогревается и переходит из сверхпроводящего состояния (с нулевым сопротивлением) в нормальное с конечным сопротивлением, что легко детектировать простой бортовой электроникой.
СВЕРПРОВОДЯЩИЙ КОМПЬЮТЕР
🖥️Процессоры современных компьютеров состоят из логических элементов. Они построены по принципу, так называемой, двоичной логики. Например, если транзистор открыт (т.е. по нему может протекать электрический ток), это соответствует логическому «да», а если закрыт - логическому «нет». Как мы уже обсуждали в одном из первых выпусков, протекание электрического тока через обычный транзистор приводит к выделению тепла. И если таких транзисторов много, а сейчас их уже несколько миллиардов в одном процессоре, то разогрев становится просто ужасающим.
Помимо процессора, в компьютере есть еще очень много других элементов – память, видеопроцессор, блок охлаждения, блок питания и т.д. Кроме самих компьютеров, современные информационные технологии также требуют функционирования центров хранения и обработки информации. И все эти устройства потребляют электроэнергию. И не малую! Например, сейчас топовые суперкомпьютеры потребляют около 40 мегаватт, а дата центры – порядка 20 мегаватт. Для сравнения, в развитых европейских странах среднестатистический городок, без тяжелой индустрии, с пятидесятитысячным населением потребляет около 45 мегаватт.
🔋Радикальным решением обозначенной проблемы может быть использование сверхпроводящих технологий. Наиболее энергозатратные элементы – центральный процессор и быстрая память охлаждаются до криогенных температур и находятся в сверхпроводящем состоянии, где нет никакого: выделения тепла. Оценки показывают, что, даже с учетом затрат на глубокое охлаждение, энергопотребление такого сверхпроводящего суперкомпьютера будет в разы меньше, чем на базе традиционных полупроводниковых технологий.
🖥️Процессоры современных компьютеров состоят из логических элементов. Они построены по принципу, так называемой, двоичной логики. Например, если транзистор открыт (т.е. по нему может протекать электрический ток), это соответствует логическому «да», а если закрыт - логическому «нет». Как мы уже обсуждали в одном из первых выпусков, протекание электрического тока через обычный транзистор приводит к выделению тепла. И если таких транзисторов много, а сейчас их уже несколько миллиардов в одном процессоре, то разогрев становится просто ужасающим.
Помимо процессора, в компьютере есть еще очень много других элементов – память, видеопроцессор, блок охлаждения, блок питания и т.д. Кроме самих компьютеров, современные информационные технологии также требуют функционирования центров хранения и обработки информации. И все эти устройства потребляют электроэнергию. И не малую! Например, сейчас топовые суперкомпьютеры потребляют около 40 мегаватт, а дата центры – порядка 20 мегаватт. Для сравнения, в развитых европейских странах среднестатистический городок, без тяжелой индустрии, с пятидесятитысячным населением потребляет около 45 мегаватт.
🔋Радикальным решением обозначенной проблемы может быть использование сверхпроводящих технологий. Наиболее энергозатратные элементы – центральный процессор и быстрая память охлаждаются до криогенных температур и находятся в сверхпроводящем состоянии, где нет никакого: выделения тепла. Оценки показывают, что, даже с учетом затрат на глубокое охлаждение, энергопотребление такого сверхпроводящего суперкомпьютера будет в разы меньше, чем на базе традиционных полупроводниковых технологий.
📝Многие в подростковом возрасте обменивались шифрованными посланиями со своими друзьями.
Чтобы прочитать такую записку могли только «свои», заранее договаривались о «секретном правиле»: например, вместо правильной буквы, писать следующую за ней по алфавиту.
🗝️В криптографии это «секретное правило» называется ключом шифрования. Чтоб теперь злоумышленник мог прочитать перехваченное послание, он либо должен еще похитить ключ, либо заняться трудоемким процессом его разгадывания.
Оказалось, что с математической точки зрения процесс дешифровки идентичен разложению числа на простые сомножители. Например, любой мгновенно скажет что 27 это 3×3×3. А если код сложнее, т.е. число подлиннее? В уме быстро не подсчитаешь.
Т.е. в настоящее время шифровка и дешифровка информации все больше есть противостояние вычислительных мощностей. Например, для разложения на сомножители 137-значного числа самому современному компьютеру понадобится около 10 лет непрерывной работы, а квантовый компьютер справится с такой задачей за 1 час!
Чтобы прочитать такую записку могли только «свои», заранее договаривались о «секретном правиле»: например, вместо правильной буквы, писать следующую за ней по алфавиту.
🗝️В криптографии это «секретное правило» называется ключом шифрования. Чтоб теперь злоумышленник мог прочитать перехваченное послание, он либо должен еще похитить ключ, либо заняться трудоемким процессом его разгадывания.
Оказалось, что с математической точки зрения процесс дешифровки идентичен разложению числа на простые сомножители. Например, любой мгновенно скажет что 27 это 3×3×3. А если код сложнее, т.е. число подлиннее? В уме быстро не подсчитаешь.
Т.е. в настоящее время шифровка и дешифровка информации все больше есть противостояние вычислительных мощностей. Например, для разложения на сомножители 137-значного числа самому современному компьютеру понадобится около 10 лет непрерывной работы, а квантовый компьютер справится с такой задачей за 1 час!
Ранее мы начали разговор о КВАНТОВОЙ КРИПТОГРАФИИ.
📌В средствах массовой информации часто встречаются популистские заявления, что квантовый канал связи невозможно «взломать». На самом деле, это не совсем так. Взломать-то можно, но только тут же и отправитель, и адресат буду уведомлены о несанкционированном вмешательстве.
И эта особенность связана с одним из основополагающих принципов квантовой механики, что нельзя произвести измерение квантовой величины (в нашем случае – считать информацию) без того, чтоб ее не изменить.
Но еще более интересная специфика квантовых коммуникационных систем заключается в том, что ключ шифрования для каждой порции информации создается автоматически без человеческого вмешательства.
Т.е. если даже у отправителя или адресата есть «засланный казачок», он при всем желании не сможет передать злоумышленникам секретный код дешифровки.
📌В средствах массовой информации часто встречаются популистские заявления, что квантовый канал связи невозможно «взломать». На самом деле, это не совсем так. Взломать-то можно, но только тут же и отправитель, и адресат буду уведомлены о несанкционированном вмешательстве.
И эта особенность связана с одним из основополагающих принципов квантовой механики, что нельзя произвести измерение квантовой величины (в нашем случае – считать информацию) без того, чтоб ее не изменить.
Но еще более интересная специфика квантовых коммуникационных систем заключается в том, что ключ шифрования для каждой порции информации создается автоматически без человеческого вмешательства.
Т.е. если даже у отправителя или адресата есть «засланный казачок», он при всем желании не сможет передать злоумышленникам секретный код дешифровки.
📌СПИНТРОНИКА
Ранее мы уже говорили о том, что помимо привычных для нас заряда и массы у квантовых частиц могут быть и другие атрибуты, один из которых - спин (от английского «вращение»): специфический квантовый параметр, характеризующий внутренний вращательный момент.
Если электрон движется в немагнитном металле, то во многих случаях спиновыми эффектами можно пренебречь, и электрический ток определяется переносом электронами электрического заряда. А вот если материал магнитный и\или приложено внешнее магнитное поле, то необходимо учитывать еще и спин. Можно реализовать ситуацию, когда нет макроскопического движения зарядов (т.е. электрический ток равен нулю), но есть перенос вращательного момента – спиновый ток.
Некой аналогией может служить шестерёночная передача: каждая шестеренка (электрон) не движется, но зато вращается и может предавать вращение соседям. Причем оказалось, что в отличие от электрического тока, который связан с диссипацией энергии и приводящий к разогреву металлического проводника, спиновый ток может быть бездиссипативным: т.е. не приводить к энергетическим потерям. Соответствующий раздел физики называется спинтроникой.
Ранее мы уже говорили о том, что помимо привычных для нас заряда и массы у квантовых частиц могут быть и другие атрибуты, один из которых - спин (от английского «вращение»): специфический квантовый параметр, характеризующий внутренний вращательный момент.
Если электрон движется в немагнитном металле, то во многих случаях спиновыми эффектами можно пренебречь, и электрический ток определяется переносом электронами электрического заряда. А вот если материал магнитный и\или приложено внешнее магнитное поле, то необходимо учитывать еще и спин. Можно реализовать ситуацию, когда нет макроскопического движения зарядов (т.е. электрический ток равен нулю), но есть перенос вращательного момента – спиновый ток.
Некой аналогией может служить шестерёночная передача: каждая шестеренка (электрон) не движется, но зато вращается и может предавать вращение соседям. Причем оказалось, что в отличие от электрического тока, который связан с диссипацией энергии и приводящий к разогреву металлического проводника, спиновый ток может быть бездиссипативным: т.е. не приводить к энергетическим потерям. Соответствующий раздел физики называется спинтроникой.
🧠В головном мозге человека – около 90 миллиардов нейронов – логических элементов, связанных друг с другом несколькими тысячами отростков – синапсами, ответственными за обмен информацией. Всё вместе образует исключительно сложную систему, которая называется нейронной сетью.
В последние десятилетия с развитием компьютерных и квантовых технологий, стали разрабатываться искусственные нейронные сети, функционирующее по принципу мозга человека. Это – устройства, состоящие из аппаратной части и программного обеспечения, построенного на некой математической модели, симулирующей мыслительный процесс. Принципиальное отличие искусственной нейронной сети от обычной компьютерной программы заключается в том, что она может обучаться и потом выдать результат, который изначально не содержался в базе данных, по которой проходил процесс обучения.
Оказалось, что современные квантовые технологии позволяют смоделировать и изготовить элементы искусственной нейросети. В 2020 году группа ученых из отдела микроэлектроники МГУ им. Ломоносова под руководством профессора Михаила Куприянова в сотрудничестве с несколькими партнерскими лабораториями продемонстрировала работу искусственных нейронов и синапсов на базе сверхпроводниковых наноструктур.
В последние десятилетия с развитием компьютерных и квантовых технологий, стали разрабатываться искусственные нейронные сети, функционирующее по принципу мозга человека. Это – устройства, состоящие из аппаратной части и программного обеспечения, построенного на некой математической модели, симулирующей мыслительный процесс. Принципиальное отличие искусственной нейронной сети от обычной компьютерной программы заключается в том, что она может обучаться и потом выдать результат, который изначально не содержался в базе данных, по которой проходил процесс обучения.
Оказалось, что современные квантовые технологии позволяют смоделировать и изготовить элементы искусственной нейросети. В 2020 году группа ученых из отдела микроэлектроники МГУ им. Ломоносова под руководством профессора Михаила Куприянова в сотрудничестве с несколькими партнерскими лабораториями продемонстрировала работу искусственных нейронов и синапсов на базе сверхпроводниковых наноструктур.
🧪🦠КВАНТОВАЯ БИОЛОГИЯ
Существует точка зрения, что методы физики напрямую не применимы для исследования процессов в живой материи. Методология физики всегда направлена на то, чтоб для изучения какого-либо явления, сделать его доминирующим, максимально ярко себя проявляющим. И достигается это тем, чтоб проводить эксперимент в условиях, когда посторонние для этого явления вклады сведены к минимуму.
Например, деликатные квантовые процессы изучаются при низких температурах, чтоб тепловые шумы не «замазали» основной эффект. И в этом смысле с живыми объектами действительно возникает проблема.
Сам факт жизнедеятельности организма определяется совокупностью многих вкладов, которые нельзя по желанию экспериментатора надолго «выключить» без негативных (или даже – летальных) последствий для объекта исследования. Не получится изучить нервную деятельность живого существа, выключив при этом кровообращение и дыхание.
Принимая все это во внимание, в последние десятилетия стала быстро развиваться совершенно новая дисциплина - квантовая биология. Оказалось, что многие, давно и хорошо известные в биологии процессы, можно изучить или описать с использованием квантовой механики.
Существует точка зрения, что методы физики напрямую не применимы для исследования процессов в живой материи. Методология физики всегда направлена на то, чтоб для изучения какого-либо явления, сделать его доминирующим, максимально ярко себя проявляющим. И достигается это тем, чтоб проводить эксперимент в условиях, когда посторонние для этого явления вклады сведены к минимуму.
Например, деликатные квантовые процессы изучаются при низких температурах, чтоб тепловые шумы не «замазали» основной эффект. И в этом смысле с живыми объектами действительно возникает проблема.
Сам факт жизнедеятельности организма определяется совокупностью многих вкладов, которые нельзя по желанию экспериментатора надолго «выключить» без негативных (или даже – летальных) последствий для объекта исследования. Не получится изучить нервную деятельность живого существа, выключив при этом кровообращение и дыхание.
Принимая все это во внимание, в последние десятилетия стала быстро развиваться совершенно новая дисциплина - квантовая биология. Оказалось, что многие, давно и хорошо известные в биологии процессы, можно изучить или описать с использованием квантовой механики.
💬Ранее мы начали говорить о квантовой биологии.
😏Предлагаем рассмотреть эту тему чуть подробнее!
Одно из удивительных явлений в микромире – квантовое туннелирование. На этом феномене функционирует множество электронных устройств, включая коммерческие. Например, туннельные диоды или транзисторы. Оказалось, что тот же эффект квантового туннелирования ответственен за многие межклеточные взаимодействия живых организмов. Например, ферменты, катализаторы реакций в клетке, при помощи этого механизма могут перемещать электрон или протон из одной части молекулы в другую, что обеспечивает быстрый и эффективный способ реорганизации молекул для поддержания реакций.
Квантовая оптика лежит в основе хорошо известного нам явления фотосинтеза. Когда фотон света попадает в пигмент, он поглощается, а вместо него освобождается электрон. Затем электрон попадает в электрон-транспортную цепь и должен достичь точки, известной как реакционный центр. Есть модели, утверждающие, что для минимизации энергии этот процесс проходит с учетом квантовой когерентности электронов.
Таким образом, квантовая биология — молодое направление науки, но похоже, что у него есть серьезный потенциал. Остается только ждать и наблюдать за новыми достижениями в этой области.
😏Предлагаем рассмотреть эту тему чуть подробнее!
Одно из удивительных явлений в микромире – квантовое туннелирование. На этом феномене функционирует множество электронных устройств, включая коммерческие. Например, туннельные диоды или транзисторы. Оказалось, что тот же эффект квантового туннелирования ответственен за многие межклеточные взаимодействия живых организмов. Например, ферменты, катализаторы реакций в клетке, при помощи этого механизма могут перемещать электрон или протон из одной части молекулы в другую, что обеспечивает быстрый и эффективный способ реорганизации молекул для поддержания реакций.
Квантовая оптика лежит в основе хорошо известного нам явления фотосинтеза. Когда фотон света попадает в пигмент, он поглощается, а вместо него освобождается электрон. Затем электрон попадает в электрон-транспортную цепь и должен достичь точки, известной как реакционный центр. Есть модели, утверждающие, что для минимизации энергии этот процесс проходит с учетом квантовой когерентности электронов.
Таким образом, квантовая биология — молодое направление науки, но похоже, что у него есть серьезный потенциал. Остается только ждать и наблюдать за новыми достижениями в этой области.
💬Проведем мысленный эксперимент!
В галантерейном магазине покупается пара перчаток, и каждая перчатка кладется в свой чемоданчик. Чемоданчики даются двум разным людям, причем никто не знает какая перчатка ему досталась: левая или правая. Потом один (назовем его «чемоданчик А») остается на Земле, а второй (Б) отправляется в дальнее космическое путешествие. Пролетев большое расстояние, такое большое, что радио сигнал до Земли будет идти какое-то продолжительное время, космонавт открывает свой чемоданчик. Если в нем – левая перчатка, то он МГНОВЕННО (быстрее скорости света) узнает, что на Земле осталась правая. Ну, и наоборот, конечно. Т.е. информация может телепортироваться: т.е. передаваться на расстояния.
🤔Кому-то этот эксперимент может показаться тривиальным. Но, не все так просто. Оказывается, что в квантовом микромире происходит нечто похожее. Каждой микрочастице можно сопоставить, так называемую, волновую функцию, которая содержит информацию: какова вероятность того, что в данный момент времени частица находится в некой области пространства.
В галантерейном магазине покупается пара перчаток, и каждая перчатка кладется в свой чемоданчик. Чемоданчики даются двум разным людям, причем никто не знает какая перчатка ему досталась: левая или правая. Потом один (назовем его «чемоданчик А») остается на Земле, а второй (Б) отправляется в дальнее космическое путешествие. Пролетев большое расстояние, такое большое, что радио сигнал до Земли будет идти какое-то продолжительное время, космонавт открывает свой чемоданчик. Если в нем – левая перчатка, то он МГНОВЕННО (быстрее скорости света) узнает, что на Земле осталась правая. Ну, и наоборот, конечно. Т.е. информация может телепортироваться: т.е. передаваться на расстояния.
🤔Кому-то этот эксперимент может показаться тривиальным. Но, не все так просто. Оказывается, что в квантовом микромире происходит нечто похожее. Каждой микрочастице можно сопоставить, так называемую, волновую функцию, которая содержит информацию: какова вероятность того, что в данный момент времени частица находится в некой области пространства.
💭🧤Ранее мы рассматривали эксперимент с парой перчаток, вследствие чего узнали о существовании волновой функции в квантовом микромире.
Если теперь две частицы привести во взаимодействие, то они начнут описываться общей волновой функцией. Создастся запутанное квантовое состояние, являющееся суперпозицией состояний каждой из этих частиц.
На языке перчаток, это эквивалентно тому, что две перчатки (левую и правую) сложили в один пакетик и теперь их нельзя приобрести отдельно: они составляют пару.
Если теперь такие запутанные микрочастицы разнести на макроскопическое расстояние, то их общая волновая функция продолжает хранить информацию о состоянии каждой частицы.
Но есть существенная качественная разница между перчатками и квантовыми частицами. Перчатки – различимы (либо правая, либо левая) и останутся такими безотносительно к тому: был чемоданчик открыт или нет. А вот квантовые частицы одного сорта (например, электроны) – неразличимы. И атрибут («левость» или «правость») квантовой частице можно присвоить только после измерения соответствующего параметра. До измерения все квантовые перчатки – «левоправые».
Т.е. до открывания первого чемоданчика там находится суперпозиция левой и правой перчатки: с вероятностью 50 на 50 можно найти там ту или другую.
Если же мы хотим точно узнать, то надо провести измерение. Измерение состояния одной из «левоправых» квантовых перчаток (открывание одного чемоданчика), дает информацию о результате БУДУЩЕГО и УДАЛЕННОГО измерения квантового состояния другой перчатки: т.е. мы теперь НАВЕРНЯКА знаем каков будет результат открывания второго чемоданчика.
Если теперь две частицы привести во взаимодействие, то они начнут описываться общей волновой функцией. Создастся запутанное квантовое состояние, являющееся суперпозицией состояний каждой из этих частиц.
На языке перчаток, это эквивалентно тому, что две перчатки (левую и правую) сложили в один пакетик и теперь их нельзя приобрести отдельно: они составляют пару.
Если теперь такие запутанные микрочастицы разнести на макроскопическое расстояние, то их общая волновая функция продолжает хранить информацию о состоянии каждой частицы.
Но есть существенная качественная разница между перчатками и квантовыми частицами. Перчатки – различимы (либо правая, либо левая) и останутся такими безотносительно к тому: был чемоданчик открыт или нет. А вот квантовые частицы одного сорта (например, электроны) – неразличимы. И атрибут («левость» или «правость») квантовой частице можно присвоить только после измерения соответствующего параметра. До измерения все квантовые перчатки – «левоправые».
Т.е. до открывания первого чемоданчика там находится суперпозиция левой и правой перчатки: с вероятностью 50 на 50 можно найти там ту или другую.
Если же мы хотим точно узнать, то надо провести измерение. Измерение состояния одной из «левоправых» квантовых перчаток (открывание одного чемоданчика), дает информацию о результате БУДУЩЕГО и УДАЛЕННОГО измерения квантового состояния другой перчатки: т.е. мы теперь НАВЕРНЯКА знаем каков будет результат открывания второго чемоданчика.
💬Практически со времен создания основ квантовой механики в начале 20-го века не стихали обсуждения на грани физики и философии - своеобразный парадокс квантовой механики, рассмотренный нами ранее, порождал множество теорий.
И лишь по прошествии полувека, оказалось, что квантовая запутанность и телепортация – не только порождение умозрительных заключений, а объективная реальность, подтверждаемая экспериментально. Более того - эти эффекты имеют самое непосредственное отношение к таким практическим приложениям как квантовая коммуникация, криптография и вычисления.
В 2012 году группе ученых из Венского университета удалось продемонстрировать квантовую телепортацию запутанных фотонов, разнесенных на расстояние 141 км между двумя островами Канарского архипелага. Нобелевская премия 2022 года в области физики была выдана как раз за исследования таких явлений квантовой механики: совсем не интуитивных с точки зрения повседневной человеческой жизни.
И лишь по прошествии полувека, оказалось, что квантовая запутанность и телепортация – не только порождение умозрительных заключений, а объективная реальность, подтверждаемая экспериментально. Более того - эти эффекты имеют самое непосредственное отношение к таким практическим приложениям как квантовая коммуникация, криптография и вычисления.
В 2012 году группе ученых из Венского университета удалось продемонстрировать квантовую телепортацию запутанных фотонов, разнесенных на расстояние 141 км между двумя островами Канарского архипелага. Нобелевская премия 2022 года в области физики была выдана как раз за исследования таких явлений квантовой механики: совсем не интуитивных с точки зрения повседневной человеческой жизни.
🧐До сих пор мы рассматривали сверхпроводимость единственно как свойство материала иметь нулевое электрическое сопротивление.
👀Однако выяснилось, что у сверхпроводников есть еще одно уникальное свойство: вытеснение магнитного поля - так называемый эффект Мэйсснера.
Т.е. кусок магнита будет висеть над сверхпроводником как на невидимых нитях. По этому принципу можно построить различные системы магнитного подвеса без трения.
Сверхпроводящий гироскоп (волчок) в вакууме, раскрученный однажды, будет вертеться безостановочно. Например, для особо точных радиоастрономических наблюдений, можно на орбите раскрутить сверхпроводящий маховик спутника таким образом, чтобы его антенна всегда была бы строго направлена в нужном направлении.
🚆Еще более впечатляющей технической реализацией эффекта Мэйсснера оказался поезд на сверхпроводящей магнитной подушке. Из-за отсутствия трения между рельсами и колесами (которых в этом поезде вообще нет!), состав развивает рекордную скорость до 600 км/час.
👀Однако выяснилось, что у сверхпроводников есть еще одно уникальное свойство: вытеснение магнитного поля - так называемый эффект Мэйсснера.
Т.е. кусок магнита будет висеть над сверхпроводником как на невидимых нитях. По этому принципу можно построить различные системы магнитного подвеса без трения.
Сверхпроводящий гироскоп (волчок) в вакууме, раскрученный однажды, будет вертеться безостановочно. Например, для особо точных радиоастрономических наблюдений, можно на орбите раскрутить сверхпроводящий маховик спутника таким образом, чтобы его антенна всегда была бы строго направлена в нужном направлении.
🚆Еще более впечатляющей технической реализацией эффекта Мэйсснера оказался поезд на сверхпроводящей магнитной подушке. Из-за отсутствия трения между рельсами и колесами (которых в этом поезде вообще нет!), состав развивает рекордную скорость до 600 км/час.
Ранее мы уже начинали разговор о сверхпроводящем компьютере 🖥️
Однако ряд моментов ещё требуют обсуждения.
Знали ли вы, что, чем быстрее считает компьютер (точнее – чем выше тактовая частота процессора), тем выше потребление энергии.
Можно провести аналогию с ездой на автомобиле. Если взять одно и то же расстояние, то чем быстрее ехать – тем больше бензина уйдет.
Прогнозы для следующего поколения суперкомпьютеров – совсем не утешительные. Один из самых продвинутых суперкомпьютерных проектов Tianhe-2 в Китае планирует в ближайшем будущем приблизить энергопотребление к 100 мегаваттам. Парадокс заключается еще и в том, что цена самого оборудования может оказаться уже меньше ежегодной стоимости электроэнергии! Ну, а если добавить сюда заботу об окружающей среде, то получается совсем плохо...
Очевидно, что рассматриваются различные альтернативы: как достичь суперкомпьютерных мощностей без катастрофического энергопотребления.
Один из подходов - создание распределённых сетей из нескольких тысяч машин, включая «домашние» персональные компьютеры добровольцев. Но, во-первых, суммарное потребление энергии опять получается не существенно меньше. Просто оно рассредоточено по большой территории. А, во-вторых, таким образом можно решить очень сложные задачи, но – медленно из-за малой скорости передачи данных между разнесенными на большие расстояния процессорами.
Однако ряд моментов ещё требуют обсуждения.
Знали ли вы, что, чем быстрее считает компьютер (точнее – чем выше тактовая частота процессора), тем выше потребление энергии.
Можно провести аналогию с ездой на автомобиле. Если взять одно и то же расстояние, то чем быстрее ехать – тем больше бензина уйдет.
Прогнозы для следующего поколения суперкомпьютеров – совсем не утешительные. Один из самых продвинутых суперкомпьютерных проектов Tianhe-2 в Китае планирует в ближайшем будущем приблизить энергопотребление к 100 мегаваттам. Парадокс заключается еще и в том, что цена самого оборудования может оказаться уже меньше ежегодной стоимости электроэнергии! Ну, а если добавить сюда заботу об окружающей среде, то получается совсем плохо...
Очевидно, что рассматриваются различные альтернативы: как достичь суперкомпьютерных мощностей без катастрофического энергопотребления.
Один из подходов - создание распределённых сетей из нескольких тысяч машин, включая «домашние» персональные компьютеры добровольцев. Но, во-первых, суммарное потребление энергии опять получается не существенно меньше. Просто оно рассредоточено по большой территории. А, во-вторых, таким образом можно решить очень сложные задачи, но – медленно из-за малой скорости передачи данных между разнесенными на большие расстояния процессорами.
Согласно представлениям учёных начала XX в., электрическое сопротивление металлов должно плавно уменьшаться с понижением температуры. Повторные исследования при низких температурах привели к открытию одного из самых загадочных явлений квантовой физики.
В новом выпуске шоу «Электро-шот» мы расскажем о сверхпроводимости, её открытии и истории вплоть до наших дней.
https://youtu.be/E4rwMB6jGYg?si=IY1TAI5XsxxyLEKI
В новом выпуске шоу «Электро-шот» мы расскажем о сверхпроводимости, её открытии и истории вплоть до наших дней.
https://youtu.be/E4rwMB6jGYg?si=IY1TAI5XsxxyLEKI
YouTube
Сверхпроводимость: открытие и краткая история / Электро-шот
«Электро-шот» – проект, направленный на популяризацию отечественных достижений прошлого и современности в области квантовых технологий и радиоэлектроники.
Проект реализуется НП КПЦ «ДОМ Творчества на Клязьме» при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках…
Проект реализуется НП КПЦ «ДОМ Творчества на Клязьме» при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках…
✅ «Электро-шот» успешно завершен!
Проект был реализован при поддержке гранта Минобрнауки России для популяризаторов науки, одной из мер поддержки федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
🙏🏼Команда проекта, в лице директора НП КПЦ «ДОМ Творчества на Клязьме» Халилюлина И.У., выражает благодарность Министерству науки и высшего образования Российской Федерации: грантовая поддержка дала начало значимому для общественности проекту по созданию серии информационных материалов, направленных на популяризацию отечественных достижений прошлого и современности в области квантовых технологий и радиоэлектроники.
Проект был реализован при поддержке гранта Минобрнауки России для популяризаторов науки, одной из мер поддержки федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
🙏🏼Команда проекта, в лице директора НП КПЦ «ДОМ Творчества на Клязьме» Халилюлина И.У., выражает благодарность Министерству науки и высшего образования Российской Федерации: грантовая поддержка дала начало значимому для общественности проекту по созданию серии информационных материалов, направленных на популяризацию отечественных достижений прошлого и современности в области квантовых технологий и радиоэлектроники.
🧩Качественные и количественные результаты реализации проекта подтвердили его высокую социально-экономическую важность, актуальность и востребованность среди населения страны.
Повышение доступности информации о достижениях и перспективах российской науки для граждан России, будучи одной из задач объявленного Президентом РФ Владимиром Путиным Десятилетия науки и технологий (2022– 2031 гг.), стало для проекта «Электро-шот» главной миссией.
💫В ходе реализации проекта зрители и слушатели «Электро-шота» познакомились с разнообразием квантовых технологий, узнали, что из себя представляет современная радиоэлектроника, какие перспективы развития стоят перед отраслями.
Разработанный контент был опубликован на официальном сайте проекта, а также на площадках «Электро-шота» в соцсетях, видеохостингах, мессенджерах и контентных платформах (ВКонтакте, Одноклассники, Дзен, Telegram, RUTUBE и YouTube).
C начала реализации проекта было опубликовано 130 единиц уникального контента. Суммарный охват аудитории в СМИ созданным контентом составил 7 554 072 чел. Все опубликованные информационные материалы набрали в общей сложности 1 708 353 просмотров.
С проектом познакомились в т.ч. более половины жителей Чукотского автономного округа, Республики Алтай и Ненецкого автономный округа.
💚Команда проекта благодарит аудиторию за проявленный интерес и будет рада любой обратной связи!
Повышение доступности информации о достижениях и перспективах российской науки для граждан России, будучи одной из задач объявленного Президентом РФ Владимиром Путиным Десятилетия науки и технологий (2022– 2031 гг.), стало для проекта «Электро-шот» главной миссией.
💫В ходе реализации проекта зрители и слушатели «Электро-шота» познакомились с разнообразием квантовых технологий, узнали, что из себя представляет современная радиоэлектроника, какие перспективы развития стоят перед отраслями.
Разработанный контент был опубликован на официальном сайте проекта, а также на площадках «Электро-шота» в соцсетях, видеохостингах, мессенджерах и контентных платформах (ВКонтакте, Одноклассники, Дзен, Telegram, RUTUBE и YouTube).
C начала реализации проекта было опубликовано 130 единиц уникального контента. Суммарный охват аудитории в СМИ созданным контентом составил 7 554 072 чел. Все опубликованные информационные материалы набрали в общей сложности 1 708 353 просмотров.
С проектом познакомились в т.ч. более половины жителей Чукотского автономного округа, Республики Алтай и Ненецкого автономный округа.
💚Команда проекта благодарит аудиторию за проявленный интерес и будет рада любой обратной связи!