Сегодня 04 июня 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 🔥
Китайцы сделали чат-бот для квантовых вычислений — он воплощает простые слова в квантовых схемах 12 мин.
Amazon встроила в поиск ИИ-картинки несуществующих товаров, чтобы помочь найти настоящие 10 ч.
Цукерберг хочет, чтобы ИИ Meta управлял всем бизнесом пользователей 14 ч.
Meta в европейском суде не смогла избавиться от статуса «привратника» 14 ч.
Колонку Creative превратили в инструмент для взлома ПК — компания уязвимость отрицает и исправлять не будет 14 ч.
Microsoft планирует «вызвать зависимость» пользователей от своего нового ИИ-помощника Scout 15 ч.
Новая игра разработчиков Shovel Knight обеспечила студии светлое будущее — раскрыты продажи Mina the Hollower 15 ч.
«У потребителей огромный выбор»: глава Valve Гейб Ньюэлл отверг обвинения в монополии Steam 15 ч.
Meta, Microsoft, SpaceX и спецслужбы разгромили международную сеть интернет-мошенников 15 ч.
Исследователи создали червя на основе ИИ — он может использовать любую известную компьютерную уязвимость 16 ч.
Broadcom потеряла $300 млрд капитализации, разочаровав инвесторов умеренным прогнозом по выручке от ИИ-чипов 39 мин.
TSMC призналась, что не сможет полностью удовлетворять спрос на чипы в ближайшие годы 2 ч.
Tesla расширила зону обслуживания своих роботакси на всю территорию Остина 4 ч.
Новая статья: ИИтоги мая 2026 г.: AI knows best, но это не точно 8 ч.
Wentai представила первый в мире блок питания с сертификатом Cybenetics Diamond — AiBARZA Aldan-D1515 на 1300 Вт 10 ч.
Surface Laptop Ultra получил нестандартно большой порт USB-C — Microsoft не раскрывает, в чём его секрет 10 ч.
Corsair показала прозрачный блок питания HX1000i Shift Crystal 10 ч.
Учёные построили первый в мире кремниевый спинтронный чип для вероятностных ИИ-вычислений 10 ч.
Импортозамещение по-европейски: ЕС запустил большой план по снижению зависимости от США и Китая в чипах, ИИ и облаках 12 ч.
Запущен крупнейший в мире частный лазер — он должен приблизить эпоху термояда 13 ч.