Сегодня 26 июля 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 🔥
Apple ответит в суде за то, что пропустила в App Store мошеннический криптокошелёк — пользователи потеряли $1,8 млн 10 мин.
«Хватит пугать людей» — Дженсен Хуанг раскритиковал апокалиптическую риторику ИИ-отрасли 15 ч.
Новая статья: Moss: The Forgotten Relic — сказочный сборник, сбежавший из VR-плена. Рецензия 16 ч.
В США разгорелись споры между сторонниками и противниками открытых ИИ-моделей 20 ч.
OpenAI целую неделю не замечала, что её ИИ-агенты взломали Hugging Face 25-07 11:18
Microsoft представила ИИ-модели для работы с изображениями и речью — они значительно экономнее аналогов OpenAI 25-07 11:11
Чат-бот Meta AI получил возможности персонального помощника как в ChatGPT и Gemini 25-07 06:00
Новая статья: The Alters: Last Variable — последняя тайна. Рецензия 25-07 00:04
Глава Amazon Games перенёс Tomb Raider: Catalyst на 2028 год, но Amazon Games это опровергла 24-07 23:12
Anthropic внезапно выпустила Claude Opus 5 — почти как Fable 5, но по ценам на уровне предшественника 24-07 23:11
Astera Labs представила первые в отрасли 3,2-Тбит/с интеллектуальные ретаймеры и редрайверы для Ethernet и UALink 3 ч.
Цены на клиентские процессоры Intel выросли на 27 %, объёмы продаж сократились на 8 %, но чипов всё равно не хватило на всех 9 ч.
OpenAI настроена интегрировать ChatGPT в умные очки сторонних разработчиков 15 ч.
Графические процессоры Nvidia отправятся на Луну до конца года 17 ч.
«АМДтехнологии» и «Е-Флопс» развернули «двухконтурный» суперкомпьютер для ИИ- и HPC-задач 17 ч.
ИИ-платформа Liqid UltraStack объединяет 30 ускорителей AMD Instinct MI350P 18 ч.
В семейство AMD Ryzen AI Embedded X100 вошли процессоры с 8–16 ядрами 19 ч.
Apple и Micron заставляют администрацию Трампа выбирать: дешёвые iPhone или американские чипы 20 ч.
Anthropic запросила у SK hynix чипы памяти для собственных ИИ-ускорителей 22 ч.
Samsung и Broadcom заключили соглашение о сотрудничестве в сфере ИИ-чипов на $200 млрд 23 ч.