Mūsdienu kvantu mehānikas simtgadē Nobela komiteja piešķīra gada prestižāko fizikas balvu eksperimentēt Tas parādīja, kā kvantu efekti izspiež lielos mērogos, ieskaitot viedtālruni.
Faktiski šī gada uzvarētāja – kvartuma tunelēšanas – sekas, kas pārsniedz ierīci kabatā.
Džons Klarks, Mišels Devorets un Džons Martinis savus sākotnējos eksperimentus veica 1984. un 1985. gadā, taču viņu darbam ir bijusi ilgstoša ietekme, kļūstot “ Visu digitālo tehnoloģiju pamats”Paziņojumā sacīja Nobela Fizikas komitejas priekšsēdētāja Olle Eriksone.
Wager kas ir kvantu tunelēšana, un kā tas ir ienesis šo savādo fizikas jomu mūsu ikdienas ierīcēs? Lasiet tālāk, lai atklātu, kāpēc šis kvantu kvartāls ir tik kritisks.
Kvantu tunelēšana, pamati
Iedomājieties, kā mest tenisa bumbiņu pret sienu. Gan zinātnisko, gan anekdotisko novērojumu tūkstošgades māca, ka bumba, iespējams, atsitīsies pret sienu un atlēsīs atpakaļ. Tomēr kvantu pasaulē tas ne vienmēr tā ir. Tur bumba var iziet taisni caur sienu un parādīties otrā pusē – parādība, ko dēvē par “tunelēšanu”.
Izmērs ir sarežģīts jēdziens kvantu mehānikā, wager ļoti vienkārši runājot, “mikroskopiskās” skalas šajā kontekstā parasti attiecas uz vienas daļiņas. Turpretī “makroskopisks” attiecas uz lielu skaitu daļiņu. Šķiet, ka kvantu mehāniskie efekti izbalē makroskopiskā mērogā, tāpēc tenisa bumba, kas veidota no gaziljonu daļiņām -, parasti neiziet caur sienām.
Wager Nobela uzvarētais eksperiments radīja ļoti izsmalcinātu, supravadošu shēmu, kas ļāva elektroniem iekšpusē pārvietoties pa sistēmu tā, it kā tās būtu viena daļiņa, piepildot visu ķēdi. Elektroni sistēmā, kas tunelēti caur plānu nevadoša materiāla slāni un tādējādi ķēdi, kuru Pētnieki bija aprakstījuši kā būtni “Pietiekami liels, lai saņemtu graujošus pirkstus,” ir mikroskopiska mikroskopiska jeb kvantu demonstrācija, parādība.
Kvantu viedtālrunī
Skaidri sakot, supravadošās ierīces vēl nav šeit. Wager mikroshēma tālrunī, vienlaikus būdama a daļējiDiriģents, nevis supravadītājs, joprojām izmanto nodarbības no tunelēšanas eksperimenta uz darbu. Tāpat kā tranzistori, kodola eksperimenti un, protams, kvantu skaitļošana.
Tuneling mācīja inženieriem, kā enerģijas noplūde no ļoti lielas integrācijas-procesa, no kura mēs iegūstam sarežģītus pusvadītāju tranzistorus un mikroshēmas. Konkrēti, tunelēšana apzīmē “Fizikas robeža”Par mikroshēmas funkcijas minimālo izmēru.
Zinātnieki ir izmantojuši arī kvantu tunelēšanas principus, lai izveidotu nākamās paaudzes saules baterijas, wager Skenējošie tunelēšanas mikroskopi— Vairāki fizikas izrāvieni—Vai tika balstīts arī uz kvantu tunelēšanas jēdzienu.
Tunelēšana ir arī uzskatāms Jebkura kodolapstrādes eksperimenta būtiska sastāvdaļa. Lai saplūšanas reakcijas gūtu panākumus, atsevišķām daļiņām ir jāpārvar to dabiskā tendence atvairīt viens otru – izmantojot tunelēšanu, fiziķi ir spējuši atrast kaut kādu rīcības brīvību ap to šķērslisApvidū
Ne visi šie pielietojumi ir uzreiz redzami. Klarks, viens no šī gada fizikas uzvarētājiem, otrdien preses konferences laikā atzina, ka ir “pilnīgi apdullināts”, jo tas man nekad nebija noticis, ka tas varētu būt Nobela prēmijas pamats ”.
Tomēr joprojām nav šaubu, ka šis Nobela ieguvušais darbs lieliski parāda ievērojamo kvantu mehānikas klātbūtni mūsu ikdienas dzīvē-tikai laikā Starptautiskais kvantu gads!
Citēt Nobela fizikas komitejas priekšsēdētāju Erikssonu: “Ir brīnišķīgi, ka spējam svinēt to, kā gadsimtu vecā kvantu mehānika nepārtraukti piedāvā jaunus pārsteigumus. Tas ir arī ārkārtīgi noderīgs.”
