Сегодня 04 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 🔥
Новая статья: EMPULSE — восторг или эпитафия? Предварительный обзор 8 ч.
Корейское отделение Netflix проговорилось о дате выхода Cyberpunk: Edgerunners 2 10 ч.
Разработчики Ghostrunner с удовольствием бы занялись Ghostrunner 3, но есть нюанс 12 ч.
Anthropic хочет стать фармкомпанией — лекарства будет разрабатывать ИИ 12 ч.
Слухи: амбициозный российский боевик «Война миров: Сибирь» сравнялся по бюджету с Kingdom Come: Deliverance 2 13 ч.
«Чувствовал, будто расхожусь по швам»: ведущие разработчики Suicide Squad: Kill the Justice League едва не ушли из индустрии из-за провала игры 14 ч.
Alibaba запретила сотрудникам пользоваться помощником программиста Claude Code от Anthropic 15 ч.
Продажи Cyberpunk 2077 превысили 40 млн копий за пять с половиной лет после релиза 15 ч.
Epic Games Store выдал планы Square Enix на сюжетные дополнения к Final Fantasy VII Revelation 15 ч.
Зафиксирована первая в истории полностью автономная атака ИИ- вымогателя 16 ч.
Аукцион Sotheby’s выставит на благотворительные торги кожаную куртку с автографом основателя Nvidia Дженсена Хуанга 25 мин.
Власти Сингапура арестовали особняк стоимостью $42 млн у подозреваемых в контрабанде ИИ-ускорителей Nvidia 55 мин.
Meta использует DDR4 в серверных системах, изначально её не поддерживающих 2 ч.
Valve опубликовала инструкцию по созданию панели с E Ink-дисплеем для Steam Machine 10 ч.
Вопреки трендам: Amazon увеличила объём оперативной памяти у планшета Fire HD 10 на треть 11 ч.
На работу ЦОД уходит гораздо больше воды, чем показывают отчёты Google и остальных бигтехов 12 ч.
Новый рейтинг IO500 возглавила СХД Huawei OceanStor A800 14 ч.
iFixit создаст единый стандарт ремонтопригодности электроники в США 15 ч.
Xiaomi похвасталась, что продала 500 млн смартфонов Redmi Note — новый Redmi Note 17 уже на подходе 15 ч.
Представлена четвёрка кнопочных телефонов Nokia с платным ИИ-помощником 16 ч.