Ракетный удар по торговому центру в Кременчуге и угрозы Зеленского Приднестровью

Физика частиц и новейшие технологии: что нас ждет в ближайшие 10 лет?

8 1286

Квантовая теория родилась в первой половине XX века. Среди ее создателей были Нильс Бор, Альберт Эйнштейн, Макс Планк, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и другие, не менее выдающиеся ученые. Создание Стандартной модели элементарных частиц ознаменовало собой революцию в понимании Вселенной. Именно квантовая теория подарила миру лазеры, МРТ, ускорители частиц, компьютеры, интернет и ядерное оружие. Но что дальше? Некоторые физики полагают, что в ближайшие пять лет будут созданы устройства, которые до недавнего времени описывались лишь на страницах научно-фантастических романов. Дело в том, что любой скачок в области квантовых вычислений увеличивает потенциал технологии, способной выполнять вычисления и моделирование, выходящие за рамки современных суперкомпьютеров. Иными словами, мир готовится к квантовому будущему. И если квантовые технологии действительно изменят вычисления в том виде, в каком мы их знаем, то какое будущее нас ждет?

Квантовые технологии стремительно развиваются

 

Основные принципы квантовой теории

Итак, в отличие от классической физики, которая опирается на гравитацию и законы движения Ньютона, квантовые частицы действуют по своим собственным правилам. Например, такое понятие как суперпозиция указывает на способность квантовой системы находиться в нескольких состояниях одновременно.

И хотя звучит немного безумно и напоминает мысленный эксперимент кота Шредингера, частица действительно может находиться в нескольких состояниях сразу, но лишь до того момента, пока ее не измерят.

Эйнштейн называл квантовую запутанность сверхъестественной связью

Следующий принцип называется квантовой запутанностью. Наблюдать ее можно когда два атома связаны между собой, несмотря на то, что их разделяет огромное расстояние. Если свойства одного из атомов изменяются, его запутанный аналог тоже меняется, причем мгновенно. Запутанность присутствует даже тогда, когда атомы расположены на противоположных концах Вселенной.

Реклама

Суперпозиция и запутанность являются основополагающими принципами квантовой теории. Эти квантовые системы нашли свое повседневное применение, и ученые, наконец, учатся управлять ими и использовать в собственных интересах.

Квантовые вычисления и технологии

Квантовая теория необходима для понимания ядерной структуры, составляющей ядро частицы – протона и нейтрона – которые сильно притягиваются друг к другу ядерными силами, а их столкновение высвобождает ядерную энергию.

Квантовые эффекты также лежат в основе полупроводников и транзисторов, которые привели к настоящей электронной революции и массовому производству классических компьютеров. И если говорить о современных технологиях, основанных на квантовой теории, то они могут быть усовершенствованы.

Запутанность квантовых состояний – это реальность.

Так, мы знаем, что информация в обычных компьютерах принимает форму двоичных цифр (битов), которые могут иметь только два состояния: 0 или 1. Суперпозиция квантовых битов (кубитов) позволяет компьютеру хранить и 0 и 1 по отдельности, а также комбинацию обоих значений одновременно – используя суперпозиции этих двух состояний.

Вам будет интересно: Предполагает ли квантовая механика множественность миров или что такое интерпретация Эверетта?

На самом деле квантовые вычисления являются самой горячей темой среди физиков и инвесторов, так как обладают невероятным потенциалом с точки зрения скорости и эффективности по сравнению с классическими компьютерами. И все же впереди еще много работы, прежде чем квантовые компьютеры появятся на рынке.

Для создания функционального квантового компьютера требуется удерживать объект в состоянии суперпозиции достаточно долго, чтобы выполнять на нем различные процессы.

По мнению некоторых исследователей, квантовые компьютеры предоставят нам возможность изучать саму квантовую физику неизвестным до сих пор способом. Его можно будет использовать, например, для моделирования поведения молекул лекарств и разработке новых материалов для более эффективных батарей или источников энергии.

Квантовая телепортация, датчики и связь

Звучит как фантастика, но связь между запутанными парами частиц необходима для успешной квантовой телепортации.

Реклама

Исследователи провели множество экспериментов и к 2017 году им удалось телепортировать фотон с Земли на орбиту. Квантовая телепортация также лежит в основе планов по созданию квантового интернета.

Больше по теме: Возможна ли телепортация человека?

В свою очередь, квантовые датчики могут измерять стимулы, например, магнитные поля или высокочастотные сигналы. Их можно использовать в том числе для выявления рассеянного склероза на ранней стадии; мониторинга и заблаговременного предупреждения о вулканической активности; а также для помощи самоуправляемым транспортным средствам «видеть» что находится за поворотом.

Квантовые технологии – сложная область физики, которая исследует поведение субатомных частиц

Что же до квантовой коммуникации, то защита данных с использованием законов квантовой физики может использоваться для обмена секретной информацией, используемой для шифрования и аутентификации. Кванты также могут быть использованы для вычислений и решения определенных задач, с решением которых обычные компьютеры не справятся.

Квантовое будущее

Страны по всему миру, включая Китай, Канаду и США, объявили о многомиллионных и миллиардных исследовательских программах по продвижению квантовых технологий и работы в области квантовой информатики. Очевидно, что квантовые информационные технологии окажут мощное влияние на весь мир, но мы только-только начинаем понимать, как будет выглядеть квантовое будущее.

Не пропустите: Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

Если квантовые компьютеры станут достаточно большими и будут содержать тысячи или миллионы кубитов, они позволят понять сложные химические реакции и разработать новые лекарства. Это, в свою очередь, приведет к разработке новых материалов и вычислений.

Разработка квантовых компьютеров позволит добиться научного прорыва в области биологии, химии, медицины и транспорта.

В конечном итоге все эти данные позволят ученым оптимизировать алгоритмы искусственного интеллекта и машинного обучения, кибербезопасности и финансов, а также расшифровке кода, на котором основана безопасность современных систем связи.

https://hi-news.ru/computers/f...

СМИ: Путин сделал Европе последнее предупреждение
  • Andreas
  • Вчера 10:21
  • В топе

Президент России Владимир Путин сделал Европе последнее предупреждение, что второй Украины он на границах своей страны не допустит. На фоне военной спецоперации России на Украине и санкционного...

Встреча Путина с Лукашенко: реакция на литовский бунт и «Искандеры» для Белоруссии

В 1939 году, после окончательного уничтожения Гитлером Чехословакии, Чемберлен поторопился выдать Польше гарантии безопасности. От имени правительства Его Величества он заявил, что Вели...

Утилизация наемников и кадровых офицеров стран НАТО по приказу руководства НАТО.
  • sunrise
  • Вчера 12:09
  • В топе

Только что на КОНТе размещена статья о том, что в подземельях «Азовстали» обнаружено кладбище - крематорий из сожженных тел наемников. В этом же помещении найдено иностранное оружие, в ...

Обсудить
  • Ебаный бред! Во первых Энштейн никакого отношения не имел к квантовой теории, а был её последовательным критиком его знаменитая фраза "Бог не играет в кости " относится именно к ней. Далее, ни ядерное оружие ни лазеры так же никакого отношения не имеют к квантовой теории, от слова совсем.
  • Вообще-то меня восхищает отвага и решительность автора в изложении предмета, о котором он имеет весьма странные представления. Начнем с того, что тот же Макс Планк был вынужден в 1900 году прийти к заключению, что энергия излучается не непрерывно, а порциями, т.е. квантуется при анализе излучения черного тела. И только к 1925-26 году физики-теоретики осознали и создали математический аппарат квантовой физики - Поль Дирак и Вернер Гейзенберг постарались. Ни Бор ни Эйнштейн в создании квантовой механики не участвовали - они потом уже использовали аппарат этих двух молодых нахалов для своих рассуждений. Но это ладно. Интересно и важно то, что и Дирак и Гейзенберг построили теоретический аппарат квантовой механики, в котором квантовалась вовсе не энергия, а ДЕЙСТВИЕ. А это иная физическая сущность. Но у тогдашних физиков (как и у нынешних) с математикой было не очень. И потому ни модель Дирака (использовал аппарат некоммутативной алгебры) ни модель Гейзенберга (использовал аппарат матричной механики) сообщество физиков в упор не видело. И не читало и не использовало. Пока Эрвин Шредингер не предложил "волновую механику" не опиравшуюся ни на какие квантовые скачки. Шредингер был яростным приверженцем классических физических взглядов Больцмана и Максвелла и в принципе не признавал квантовых идей. Уравнение Шредингера описывало некую "волновую функцию", физическую интерпретацию которой долго не могли придумать. Его достоинством была именно математическая простота (аппарат дифференциального исчисления) и высокая адекватность расчетов при анализе очень частной, но актуальной на том момент ситуации экстремальной энергетической насыщенности процессов, характерных для внутриатомных взаимодействий. Для любых каких иных процессов природы модель Шредингера просто не пригодна. Потому аппарат Шредингера вообще не применяется для описания к примеру живых организмов. И наконец последнее. Математическая модель процессов, упомянутых автором, в том числе и "квантовая запутанность" - она вынуждена оперировать не квантами энергии и прочими фиктивными атрибутами, а квантами действия, введенными Дираком и Гейзенберга, которые кстати опирались на поздние работы Ньютона, как раз и придумавшего это самое "действие". И прав Zloy, никакого реального отношения квантовая механика к появлению ядерного оружия или к лазеров не имеет.
  • У автора в каждой строке нарушение фундаментального принципа Непределённости Гейзенберга,что как всем известно даёт любой частице,переносчику информации бесконечный импульс а с ним и бесконечную массу и энергию в центре Большого взрава. Квантовая запутаннасть-один малюсенькийтеоретический мизер квантовой теории ,а на 99,9(9)% все вычисления буду проходить по олдскульному электромагнетизму и матану.Хотя скорее всего на все 100% и эти квантовые компьютеры,как и искуственный интеллект ,просто попил немалого бабла,как озонные дыры и глобальное потепление. Вот если на основе адронного колайдра , синхрофазотрона,даже банального циклотрона запилят квантовый компьютер,то тогда это будет по настоящему круто. А если и квантовую теорию цветового векторного поля кварков и глюонов присовукупят,то это будет бесконечно круто. Таких изобретателей в 19 веке смолой поливали и в перьях валяли.
  • А физику ждет еще большая задница! 70 лет задницы прошло, еще больше будет. Ничто так не задушило науку, как запрет на критику эйнштейна...
  • Я не сильно разбираюсь в данной теме,но некоторые понятия имею.Как никак гуманитарное,а потом еще и техническое высшее образование.Я смею выразить мнение,как бывший археолог,который немного покопался в земле,да и все мы трое детей своих родителей начинали с археологии.Видели мы в этой земле немало,из тех славных древних времен становления нашей циаилизации и русской в отдельности.То,что описано автором-сплошнейший бред ,никак не согласующиймя с представлениями и технологиями древних.А то,что древние были выше технологически сегодняшней цивилизации-100%.То ,что мы видели-далекие отголоски ВЕЛИКОГО НАЧАЛА,которое происходило много миллионов лет назад.А сегодня... .Скорее всего эта галиматья рассчитана и направлена на сохранение места у кормушки.Псевдонаучные доводы ученых мужей есть не что иное,как протирание штанов.Великое,,А МОЖЕТ БЫТЬ,, за деньги налогоплательщиков.Строятся стройные теории,чтобы оправдать потраченнынэе миллиарды. .Большинство тезисов сомнительного происхождения,больше похоже на научно популярные из РЕН-ТВ.