Сегодня 12 февраля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Квантовая физика помогла создать сверхточный атомный термометр

Учёные из Национального института стандартов и технологий США (NIST) сообщили о создании наиболее точного и не требующего калибровки атомного термометра, который может найти применение в науке, космосе и производстве. Работа прибора строится на принципах квантовой физики и поэтому безупречна. Современные научные термометры требуют длительной калибровки и даже в этом случае не гарантируют точных измерений, от чего свободен атомный термометр.

 Источник изображения: NIST

Источник изображения: NIST

В основе решения исследователей из NIST лежат так называемые ридберговские атомы. Таковыми часто делают атомы рубидия. Для этого необходимо крайний электрон так накачать энергией, что он на три порядка увеличивает расстояние от ядра. Для понимания масштаба представьте, что ядро атома размерами 1 мм. Тогда размер «накаченного» атома составил бы 30 м. Когда атом становится ридберговским, размеры атома увеличились бы до 1000 раз, что в нашем примере соответствовало бы 30 км. Электрон на таком удалении от ядра (в настоящем атоме) чувствителен к внешним проявлениям магнитных полей и энергий. А поскольку всё завязано на квантовую физику (свойства элементарных частиц), то все эти состояния и энергии рассчитываются с точностью до 12 знака после запятой.

Тем самым измерения с привлечением ридберговских атомов будут невероятно точными даже по умолчанию, просто опираясь на фундаментальные свойства Вселенной (с привлечением необходимого оборудования и вычислительных алгоритмов). Впрочем, эта простота, конечно же, кажущаяся. Однако оборудование для организации подобного термометра стало достаточно компактным и вполне может быть использовано на производстве.

В атомном термометре атомы рубидия охлаждают до температуры, близкой к абсолютному нулю (до 0,5 мК). Это снижает собственные колебания атомов (их энергию) до минимально уровня. Облако атомов рубидия при этом удерживается в пространстве электромагнитным полем, не давая ему контактировать со стенками камеры. После этого облако облучают лазерами, и самые дальние электроны поглощают энергию, после чего они переходят на орбиты с 1000-кратным превышением стандартных орбит.

После этого остаётся следить за поведением удалённых электронов, которые поглощают или отдают энергию из окружающего пространства. Эта энергия эквивалентна температуре измеряемого объекта и переносится излучаемыми им фотонами. Получая и отдавая энергию, электроны меняют орбиты и по этим изменениям можно с чрезвычайной точностью рассчитать температуру объекта. Измерения производятся бесконтактным способом, что во многих случаях весьма удобно.

Этот прорыв не только открывает путь для нового класса термометров, но и особенно важен для атомных часов, поскольку их точность может пострадать от случайного нагрева. «Атомные часы исключительно чувствительны к изменениям температуры, что может привести к небольшим погрешностям в их измерениях», — пояснили учёные. — Мы надеемся, что эта новая технология поможет сделать наши атомные часы ещё более точными».

Всё это приведёт к новым возможностям в науке, в квантовых вычислениях, улучшит автономную навигацию в дальнем космосе (в первую очередь) и пригодится во многих других областях.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Microsoft залатала дыру в «Блокноте», через которую можно было запускать в Windows 11 вредоносный код 3 ч.
Apple выпустила обновления для старых версий iOS, macOS и iPadOS 3 ч.
Apple выпустила iOS 26.3 — с переносом данных на Android «по воздуху», новой галереей и другими улучшениями 3 ч.
Новая статья: Рынок кибербезопасности в России: ожидания и перспективы развития в 2026 году 4 ч.
Microsoft исправила баг Windows 11, из-за которого ПК самопроизвольно просыпались и разряжались 5 ч.
AMD выпустила драйвер с поддержкой Yakuza Kiwami 3 и Nioh 3 5 ч.
Олдскульный шутер Starship Troopers: Ultimate Bug War от создателей Warhammer 40,000: Boltgun получил дату выхода и демоверсию в Steam 7 ч.
В Steam вышла демоверсия киберпанкового боевика Replaced — первые игроки в восторге 8 ч.
T-Mobile запустит ИИ-перевод телефонных звонков в реальном времени на полсотни языков — без дополнительных приложений 8 ч.
Китайская Zhipu готовит ИИ-модель, которая сможет потягаться с DeepSeek 9 ч.
Honor представила X6d — переиздание Play 60A с новой камерой и старым железом 6 ч.
HP теперь предлагает игровые ноутбуки по подписке — от $50 в месяц, но без права выкупа 7 ч.
Шестьдесят лет назад «Луна-9» первой в истории мягко села на Луну — теперь учёные ищут её заново 8 ч.
Ноль сопротивления и в 10 раз компактнее: Microsoft готовит сверхпроводниковую революцию для дата-центров 8 ч.
Память душит рынок: выпуск смартфонов в 2026 году может рухнуть на 10–15 % 8 ч.
Sony выпустит последние Blu-ray-рекордеры в этом месяце — но выпуск Blu-ray-плееров пока продолжится 8 ч.
Канадцы собрали «копеечный» аналог квантового компьютера для решения задач оптимизации 10 ч.
Microsoft изучает использование сверхпроводников для питания ЦОД 11 ч.
All-Flash СХД IBM FlashSystem 5600, 7600 и 9600 получили автономное ИИ-управление 11 ч.
Каждый четвёртый активный смартфон в мире в 2025 году — это какой-нибудь iPhone 12 ч.