Карточка 22 из 25
Квантовые технологии
В мире атомов всё работает не так, как мы привыкли.
Коротко
Квантовая физика изучает самые маленькие частицы: атомы, электроны и частицы света. Там действуют странные правила, непохожие на наш обычный мир. На этих правилах уже работают лазеры, светодиоды и транзисторы, а теперь учёные строят квантовые компьютеры.
История
В 1900 году немецкий физик Макс Планк понял, что свет и тепло излучаются не плавно, а порциями — квантами. В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил с помощью квантов, как свет выбивает электроны из металла. В 1913 году датчанин Нильс Бор предложил модель атома: электроны движутся только по определённым «разрешённым» орбитам и перепрыгивают между ними. Учёные спорили об этих идеях десятилетиями, потому что они противоречили здравому смыслу.
Как это работает
Обычный компьютер считает битами: каждый бит — это либо 0, либо 1. Квантовый компьютер использует кубиты. Кубит может находиться в особом состоянии, где смешаны и 0, и 1 одновременно, пока его не измерили. Представь монетку, которая крутится на столе, — пока она крутится, это ни «орёл», ни «решка». Это сравнение не совсем точное, но помогает понять идею. Благодаря таким состояниям квантовый компьютер может решать некоторые задачи намного быстрее обычного.
Тогда и сейчас
Сверху на карточке — модель атома Бора с орбитами электронов и формула Планка. Снизу — квантовый компьютер, похожий на золотую люстру. Это система охлаждения: кубиты работают только при температуре почти −273 °C. Это холоднее, чем в открытом космосе.
Удивительно, но факт
Квантовые технологии уже лежат у тебя в кармане. Светодиод в фонарике и миллиарды транзисторов в телефоне работают по квантовым законам. Даже GPS был бы неточным без атомных часов, а они тоже квантовые.
Попробуй сам
Сделай спектроскоп из старого CD-диска. Посмотри на отражение лампы или фонарика под углом — ты увидишь радугу. Сравни свет обычной лампы, светодиода и экрана телефона: радуги будут разными. Каждый вид атомов излучает свой набор цветов — это и есть кванты света. Никогда не смотри так на солнце!
Подумай
Если в мире атомов действуют такие странные правила, почему мы не замечаем их в обычной жизни?
Ищи связь
Эта карточка связана с другими:
Транзистор
Лампочка
Рентген
Ещё не придуманные технологии