Сегодня 16 августа 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 🔥
Новая статья: Big Walk — друзья познаются на прогулке. Рецензия 5 ч.
Прицениваясь к Anthropic, инвесторы всерьёз прикидывают её выручку через два года 6 ч.
Microsoft предупредила о завершении поддержки Windows 10 Enterprise LTSB 2016 и других версий ОС 12 ч.
В интернете кончились тексты: разработчики ИИ начали скупать корпоративные чаты и письма 13 ч.
OpenAI переосмыслила подход к безопасности после инцидента со взломом Hugging Face 14 ч.
В модулях памяти Corsair, G.Skill и Adata нашли уязвимость, через которую можно обходить защиту Windows 15 ч.
Высший суд Франции отклонил закон о запрете соцсетей для детей до 15 лет — он нарушает свободу слова 16 ч.
Опасная ошибка в macOS позволяла удалённо управлять чужим Mac без пароля 17 ч.
Anthropic уже создала ИИ-модель мощнее Mythos, но решила никому её не показывать 19 ч.
Исход руководителей из OpenAI посеял в компании хаос перед выходом на биржу 19 ч.
На заре Вселенной впервые обнаружена «чёрная звездодыра» размером с Солнечную систему 9 ч.
Пузырь ИИ надувается: крупнейшие IT-компании всё больше зарабатывают на инвестициях друг в друга 11 ч.
В Пекине пройдут Всемирные игры человекоподобных роботов с участием 2026 роботов 12 ч.
Производители видеокарт предупреждают о надвигающемся дефиците — сильнее всего пострадают бюджетные модели 13 ч.
Власти США призвали Apple не закупать китайскую память 13 ч.
Tesla скоро представит новый Roadster, и он будет летать 13 ч.
D-Wave сообщила о прорыве в коррекции ошибок квантовых вычислений 13 ч.
196 Пбайт на стойку: хранилище Dell ObjectScale первым в мире получило поддержку 245-Тбайт SSD 15 ч.
Цены на серверные SSD за год взлетели в 6,5 раз: накопители на 30 Тбайт стоят уже $18–$22 тыс. 15 ч.
Google переформатировала стратегию Googlebook — сначала флагманы, потом массовый рынок 16 ч.