Сегодня 21 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 🔥
Рой ИИ-агентов Hypercubic перепишет древний COBOL-код на современные языки программирования 9 мин.
Microsoft добавила в диспетчер задач Windows мониторинг ИИ-нагрузок 60 мин.
VK потребовала от Apple 58 млн рублей за каждый день отсутствия своих приложений в App Store 2 ч.
Новым Кратосом в сериале God of War официально стал Дэйв Батиста — бывший рестлер и звезда «Стражей Галактики» 2 ч.
Вопреки надеждам фанатов, The Duskbloods никак не связана с Bloodborne — глава FromSoftware «уже почти жалеет», что назвал игру так 3 ч.
ChatGPT получил интеграцию с «Apple Сообщениями» — теперь ИИ может читать, писать и удалять сообщения 4 ч.
Grok сломался и начал отвечать бессвязной чушью на запросы некоторых пользователей 4 ч.
Riot Games расписалась в провале 2XKO — файтинг по League of Legends лишится поддержки менее чем через год после выхода 4 ч.
Треть веб-страниц, появившихся с 2022 года, написана с участием ИИ 5 ч.
Apple Music введёт принудительную маркировку ИИ-музыки 5 ч.
RayNeo представила AR-очки для любителей кино с виртуальным экраном до 307 дюймов 3 мин.
Квантовая физика на заднем дворе — учёные впервые запутали солнечные фотоны 18 мин.
За прошлый квартал общая выручка пяти крупнейших производителей памяти NAND взлетела на 77 % 21 мин.
Micron основала в США исследовательскую лабораторию, в которую вложит $10 млрд за 10 лет 52 мин.
Выпущена компактная камера на подвесе Insta360 Luna Pro с вертикальной съёмкой в 4K и трекером головы 53 мин.
NVIDIA опровергла выпуск специального ИИ-чипа для Китая к концу 2026 года 56 мин.
Представлены элегантные умные очки RayNeo iO — с ними смартфон можно не доставать 2 ч.
Sandisk выпустила SSD серий NAS 600 и NAS 800 для сетевых хранилищ 2 ч.
Tesla свернула производство черепицы, способной добывать электроэнергию из солнечного света 2 ч.
SpaceX передумала ловить Starship стартовой башней при следующем пуске — первую попытку отложили на несколько месяцев 2 ч.