НОБЕЛІВСЬКА ПРЕМІЯ ЗА КВАНТОВУ ТЕЛЕПОРТАЦІЮ 

    Нобелівську премію з фізики у 2022 отримали Ален Аспект, Джон Клаузер і Антон Зейлінгер ("за експерименти із заплутаними фотонами, встановлення порушення нерівностей Белла та новаторство квантової інформаційної науки"). 

Ейнштейн критично ставився до ймовірнісного характеру квантової механіки та до невизначеностей, які виникають в ній при квантових вимірюваннях. Він вважав закони квантової механіки неповними і шукав можливості це довести у нескінченних дискусіях з Н. Бором, який відстоював концепцію квантової невизначеності як фундаментального принципу існування  матерії. У 1935 р. з’являється стаття Альберта Ейнштейна, Бориса Подольського та Натана Розена, з описанням уявного експерименту, який нібито заперечував справедливість принципу невизначеності Гейзенберга. Суть експерименту ось у чому.

    Нехай внаслідок розпаду частинки С, імпульс р_С якої відомий, утворюються дві однакові частинки А та В. Імпульси частинок згідно із законом збереження імпульсу повинні задовольняти співвідношенню р_А + р_В = р_С. Вимірявши імпульс частинки А, ми за цим співвідношенням можемо знайти імпульс частинки В. Вимірявши координату частинки В і знаючи її імпульс, ми отримуємо одночасно значення і координати, і імпульсу частинки, що забороняється принципом невизначеності Гейзенберга. У фізиці це називають парадоксом ЕПР (Ейнштейна-Подольського-Розена) або аргументом ЕПР на користь неповноти квантової механіки, наявності в ній схованих параметрів.

    Якщо припустити все ж таки справедливість принципу невизначеності, то дану ситуацію можна пояснити наявністю зв’язку між частинками А та В, який призводить до того, що вимірювання імпульсу частинки А викличе збурення її стану і миттєву зміну стану частинки В, тобто координати обох частинок стануть невизначеними. Таке пояснення парадоксу ЕПР дає копенгагенська інтерпретація.

    Частинки зі зв’язаними станами називаються сплутаними частинками (англ. entangled particles) або частинками зі сплутаними станами; вони описуються єдиною хвильовою функцією, незалежно від відстані між ними, а передача збурення від частинки до частинки і миттєва зміна стану частинок внаслідок вимірювання називається редукцією (колапсом) хвильової функції. Оскільки хвильова функція не несе ніякого фізичного змісту, то і про передачу сигналу від частинки до частинки з надсвітловою швидкістю не йдеться.

У 1964 р. ірландським фізиком Джоном Беллом були отримані співвідношення (нерівності Белла), які дозволяють на основі статистичної обробки результатів квантових вимірювань зробити висновок щодо справедливості або квантової механіки з її імовірнісним характером поведінки частинок, або теорій, в яких за допомогою виявлення схованих параметрів в квантово-механічному описанні мікросвіту можна буде точно знайти імпульси і координати частинок. Теорема Белла стверджує, що можна експериментально довести, чи є імовірнісний характер квантової механіки наслідком наявності в ній неврахованих параметрів.

Джон Клаузер розвинув ідеї Джона Белла та реалізував в практичному експерименті. Це довело, що квантову механіку не можна замінити теорією, яка використовує приховані змінні.

У 1982 р. французький фізик Алан Аспект з колегами здійснив експеримент, який підтвердив, спираючись на нерівності Белла, копенгагенську інтерпретацію квантової механіки.

У 2004 р. групі Антона Зейлінгера вдалося провести квантову телепортацію, яка дозволила перемістити квантовий стан від однієї частинки до іншої на відстані.

          Прокинувся того ранку від частих поштовхів вітру, від яких здригнулися шибки десь у коридорі. Подумалося - гроза. Але за хвилину нічну тишу розірвав знайомий з далеких 70-х, коли служив в авіаційному полку під Ангарськом, свист двох винищувачів, які низько пройшли над Києвом кудись у бік Борисполя. Зрозумів: це не вітер, це не гроза. Це ВІЙНА. 

            Залишу усі свої емоції для героїв роману "Дополненная реальность любви",  долі яких вимушений тепер трохи змінити. А тут нехай залишається тільки наука, кафедра та мої думки про освіту.

Лазер потужністю 3 петавати (1 петават = 10¹⁵ Вт), найпотужніший у США, готується відправити свої перші імпульси на експериментальну мішень в Мічиганському університеті.  Лазер дістав назву «Зевс» (ZEUS = Zetawatt-Equivalent Ultrashort pulse laser System – лазерна система генерації ультракоротких імпульсів з потужністю, еквівалентній  зетавату, 1 зетават = 10²¹ Вт). Зетават  - це не потужність самого лазерного випромінювання. Мішенями для лазерного променя будуть розігнані пучки електронів, які під впливом світла прискоряться і набудуть  потужності у декілька зетават. Це необхідно для досліджень у галузі фізики високих енергій, вивчення властивостей елементарних та субатомних частинок. Наприклад, за допомогою ZEUS можна буде змоделювати гарячу плазму навколо магнетарів, астрономічних об'єктів із дуже високою щільністю та активних ядер галактик.

Крім фундаментальних фізичних досліджень установка може нести прикладну функцію. Для рентгенографії м'яких тканин необхідна велика потужність випромінювання, що шкодить здоров'ю через високу сумарну поглинену дозу. Прискорені за допомогою установки електрони випускають потужне рентгенівське випромінювання, але протягом кількох мільярдних часток секунди. Таким чином, за допомогою такого джерела рентгенівського випромінювання можна буде отримувати якісні знімки з невеликою сумарною дозою опромінення, поглиненого об'єктом.

До речі, більш потужною, ніж американська, є китайська установка  SULF (13 петават), запущена у 2020 р.

x

     Декілька років тому, напередодні приїзду в університет президента, ректорат поцікавився, чим може факультет електроніки допомогти Укроборонпрому. Згадали  про лабораторію лазерної електроніки. Пішов у ректорат з розгорнутою програмою необхідних досліджень, проєктом технічного завдання та потрібним штатом для реалізації лазерної установки придушення роботи снайперів. Сказали, що все це дуже цікаво, але немає грошей. Скільки коштує життя українських воїнів, які полягли з того часу від пострілів ворожих снайперів? 

    А ми тут сидимо і, попиваючи каву, розмірковуємо про вплив хмарного покриву на тарифікацію сонячної електричної енергії...

     Сучасний профіль кафедри скоріше електротехнічний, аніж електронний; це перетворювачі електричної енергії – електричні двигуни та акумулятори, а також перетворювачі, регулятори та комутатори електричного струму. Профілем кафедри електронних приладів та пристроїв були перетворювачі електромагнітної енергії – генератори, підсилювачі та приймачі електромагнітних коливань. Здавалося б, дужі схожі напрямки, але вони схожі як, наприклад, електрична плита та мікрохвильова пічка. Плита нагріває електричним струмом, а пічка – електромагнітним полем, і фізичні явища, які дають той самий кінцевий ефект, зовсім різні.

       У 70-х роках вчилася на кафедрі студентка з багатодітної родини із Владивостока. Першу сесію здала на відмінно, після другої – 5 «хвостів». Я у тій групі був куратором.  Кожного місяця куратори збирали свої групи й обговорювали поточні проблеми, а після цього замдекана з виховної роботи збирав кураторів і цікавився, як і чим живуть студенти. Спільними зусиллями вдалося з’ясувати, що у дівчини у родині якісь серйозні проблеми. Дали можливість все перездати. Студентка закінчила інститут з червоним дипломом.

    Років десять тому вчився на кафедрі студент, який захоплювався електронікою та робототехнікою. Йому очевидно важко давалася теорія електроніки, але якось викладачі дотягли його до п’ятого курсу (одному допоміг лабораторний стенд зробити, іншому – відремонтувати прилад...). Одного разу приніс до мене в лабораторію потужний інфрачервоний лазер (десь дістав списаний активний елемент, метрову газорозрядну трубку, а високовольтне джерело живлення прилаштував від іншого приладу). Цікавився, чи можна таким лазером збивати дрони. Запустили – принаймні у картонці дірку пропалював. Іншого разу бачу – дістає з рюкзака колесо з убудованим електродвигуном. Питаю, для чого. Виявляється, робить для якогось підприємства роботизований візок для розвезення чогось там по цеху. Відрахували за декілька академзаборгованостей. Дізнався пізніше, що він відкрив невеличку фірму і виготовляє під замовлення підприємств подібні роботизовані системи. От у мене й виникає запитання: чи багато магістрів електроніки з червоними дипломами варті такого недоучки?

            На мою думку, не варто відраховувати всіх студентів скопом за академзаборгованості, які виникли під час сесії. Деяким треба давати можливість виправити ситуацію протягом року. 

       Вирішив створити сторінку Кафедра моєї мрії. Буду туди "складати" поточні думки та емоції, пов'язані з роботою на кафедрі.

    У 2019 р. кафедру електронних приладів та пристроїв об’єднали з кафедрою промислової електроніки. Об’єднали кафедру фізиків електроніки з кафедрою схемотехніків електроніки. Зрозуміло, що це було вимушене рішення з огляду на стан фінансування науки та освіти в державі, але воно зруйнувало фундамент, на якому було побудовано факультет електроніки. Інколи руки опускаються, коли бачиш, що стають нікому не потрібними унікальне обладнання лабораторій, твої знання, твій досвід. І тоді згадується початок лекції Макса Планка у зруйнованій війною Німеччині 1919 р.:

    «Мій намір привернути на короткий час вашу увагу до теми суто наукового характеру може здатися дещо самонадійним і навіть безтактним у наш час, коли країна приголомшена тяжкою кризою, коли найважливіші інтереси і найкращі сили нашого народу спрямовані на жорстоку боротьбу за існування і вагу у світі. Але саме тепер має особливо велике значення те правило, що суспільство може процвітати лише тоді, якщо кожен буде якомога краще виконувати свій обов’язок навіть на самому незначному посту, не відволікаючись ніякими зовнішніми спокусами та перепонами, не зважаючи на безпосередній успіх своє роботи».

Спробую тут проаналізувати еволюцію кафедри, її сучасний стан та моє бачення побудови кафедри нового зразка, яку я для себе охрестив кафедрою моєї мрії. Назву її умовно Кафедра електронних та фотонних приладів та систем (Department of Electronic and Photonic Devices and Systems).

Чому не подобається сучасна назва – Кафедра електронних пристроїв та систем (Department of Electronic Devices and Systems)? Тому що не відображає оптичну складову підготовки фахівців, а саме оптичні технології складають у наш час окрасу електроніки. Назва освітньої програми – Електронні компоненти, пристрої та системи – теж не дуже вдала. Термін «компоненти» передбачає, що вказують компоненти чого мають на увазі (компоненти пристроїв, компоненти систем?). Навіть в англомовній літературі його часто замінюють терміном «прилад» («device»). У свою чергу використання терміну «прилад» робить зайвим у назві кафедри терміну «пристрій», тому що приладом називають і, скажімо, фотодіод і осцилограф.

 

Святвечер. В доме пахнет пирогами 

И на комоде ёлочка стоит, 

И мама молится под образами, 

И сине-серебристая зима в окно глядит 

Красивыми холодными глазами; 

И я, прильнув к оконной раме, 

Смотрю, как по лыжне мой брат скользит, 

Как парк укутало снегами, 

Как вдоль сугробов уличных отец домой спешит 

И вот уж топает в передней сапогами; 

На белой скатерти с цветами 

Уже пюре в кастрюле старенькой дымит, 

Отец портвейн янтарный наливает маме 

И хвост селёдки на моей тарелочке лежит... 

Ах, неужели это было с нами? 

А, может, это было снами 

Детей послевоенных лет 

Под бой курантов над кремлями, 

Под вой пурги и тусклый свет, 

Под мамино шитьё ночами?

Вячеслав Чадюк

 

З НОВИМ РОКОМ ТА РІЗДВОМ ХРИСТОВИМ!

 Відповідно до Наказу Міністерства освіти і науки України № 40 від 12.01.2017, списки використаних джерел до дисертацій докторів філософії слід складати за стандартом ДСТУ 8302:2015 або одним з міжнародних, зокрема APA чи MLA.

На сайті «Grafiati» ви можете оформлювати посилання на використані джерела та повні списки літератури за ВАК в автоматичному режимі онлайн. Для того, щоб створити посилання на конкретне джерело, перейдіть на головну сторінку сервісу, оберіть тип джерела (книга, стаття в журналі, закон тощо) у відповідному переліку й заповніть потрібні поля (автора, назву матеріалу, видавництво, рік видання і т. ін.). Після цього програма згенерує позатекстове посилання для списку літератури за ДСТУ 7.1:2006. Усі оформлені таким чином джерела ви можете просто конвертувати в інші українські та міжнародні стандарти: ДСТУ 8302:2015, APA (7th ed.), MLA (8th ed.). Для цього слід просто обрати потрібний стиль цитування у відповідному меню. Витрачайте час на дослідження, а не на вивчення вимог до складання списку літератури!

Наказ допускає використання для бібліографічного опису стандарт IEEE, який діє, зокрема, в редакції журналу "Мікросистеми, електроніка та акустика". Дивись посилання на цей стандарт на сторінці "Бібліотека лабораторії".