`

СПЕЦИАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТА

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Конденсация Бозе-Эйнштейна - шаг на пути к компьютерам будущего

0 
 

На первый взгляд, получение конденсата Бозе-Эйнштейна, за которое в нынешнем году Нобелевская премия в области физики присуждена Эрику Корнеллу (Eric A. Cornell), Вольфгангу Кеттерле (Wolfgang Ketterle) и Карлу Виману (Carl Е. Wieman), не имеет к компьютерным технологиям, а значит, и к нашему изданию, практически никакого отношения.

Однако это только на первый взгляд. Во-первых, многие специалисты говорят о том, что результаты, полученные Корнеллом, Виманом и Кегтерле, - значительный шаг на пути к созданию вычислительных систем будущего. А во-вторых... Вспомним, к примеру, Уильяма Брэдфорда Шокли (William Bradford Shockley). Джона Бардина (John Bardeen) и Уолтера Хозера Бреггейна (Walter Houser Brattain), ставших лауреатами Нобелевской премии по физике в 1956 г. за открытие транзисторного эффекта.

Конденсация Бозе-Эйнштейна - шаг на пути к компьютерам будущего

О достижениях Корнелла, Вимана и Кегтерле наш еженедельник уже сообщал в новостях прошлого номера, однако тема эта интересная, и на ней стоит остановиться подробнее. Для начала же несколько слов следует сказать об основах.
В квантовой статистической физике существует два вида статистик:
 Ферми-Дирака, описывающая идеальный газ из частиц с полуцелым спином (фермионов), и Бозе-Эйнштейна, служащая для описания идеального газа из частиц с нулевым или целым спином (бозонов). Отличие между ними заключается в том, что фермион в одном квантовом состоянии может находиться только один, в то время как бозонов - сколько угодно. Поэтому при стремлении температуры к абсолютному нулю ничто не мешает бозонам переходить на низший энергетический уровень. Именно в результате этого процесса и образуется конденсат Бозе-Эйнштейна - таз из частиц с «нулевой» энергией. Данное явление не имеет аналога в классической физике и сопровождается рядом специфических эффектов (в частности, «несиловыми» влияниями, аналогичными притяжению).

Впервые получить конденсат Бозе-Эйнштейна как раз и удалось Корнеллу и Виману. Произошло эго 5 июня 1995 г. На поиск решения проблемы у ученых ушло более 15 лет.

Задача состояла в том, чтобы охладить газ бозонов (в их роли выступали атомы рубидия), а конкретно - замедлить движение атомов. Для этого Корнелл и Виман задействовали так называемые световую и магнитную ловушки.

Сначала атомное «облако» бомбардировалось со всех направлений потоками фотонов, в результате чего каждый атом подвергался «всестороннему» воздействию и фактически оказывался в некотором смысле «зажатым». По образному выражению Вимана, «эго все равно, как если бы на вас сразу со всех сторон дул ураганный ветер - сдвинуться с места вы бы не смогли». Данная процедура позволила охладить газ бозонов до 0,00001 К. После нее «облако» помещалось в магнитное поле, еще больше замедлившее атомы за счет взаимодействия с их магнитными моментами. Последним шагом было извлечение наиболее быстрых, или «горячих», частиц методом, чем-то напоминающим испарение. В результате температуру системы удалось довести до 0,00000002 К и получить конденсат Бозе-Эйнштейна из 2 тыс. атомов.

Спустя несколько месяцев после Корнелла и Вимана независимо от них аналогичную процедуру с газом атомов натрия (причем с большим их количеством) проделал Кеттерле. Также ему удалось существенно продвинуться вперед в изучении динамики процессов, происходящих при конденсации Бозе-Эйнштейна.

Итак, какая же из всего этого практическая польза? По словам специалистов, конденсат Бозе-Эйнштейна обладает некоторыми свойствами лазерного излучения, которое, как известно, является монохромным и когерентным. Аналогия заключается в том, что бозоны в конденсате тоже находятся водном и том же квантовом состоянии. Соответственно, подобно тому, как свет от лазера в сравнении с обычным гораздо лучше подходит для решения многих задач (взять хотя бы ту же передачу информации), так и частицами конденсата должно быть гораздо проще «манипулировать» (т. е. управлять направлением и скоростью их движения), чем. допустим, электрическим током. Кое-кто даже, забегая далеко вперед, называет устройства, использующие конденсацию Бозе-Эйнштейна, «атомарными лазерами». Предполагается, что в конечном итоге можно будет изготовлять сверхвысокопроизводительные микросхемы. имеющие, говоря нынешним языком, очень высокий уровень детализации (вплоть до того, что в роли «единиц информации» в них будут выступать отдельные атомы). Еще одна область возможного применения описанного эффекта - сверхточная измерительная аппаратура. Единственное - появится все это, наверное, еще очень и очень не скоро.

Де і як компаніям необхідно укріпити свій захист

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT