Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Как квантовая физика может изменить мир

Лиам Голл вырос на ферме в Австралии, был автомехаником с постоянно грязными от постоянно грязных работы руками, но в последние годы его карьера совершила неожиданный поворот.

Сейчас он возглавляет отдел квантовой биотехнологии в CSIRO, национальном научном агентстве Австралии.

«У меня удивительное прошлое. Я всегда хотел быть механиком по ремонту дизельных двигателей. Занимаясь этим некоторое время, я захотел изучать инженерию в университете. Это познакомило меня с физикой, а потом — с квантовой физикой. Читайте также:

Его команда разрабатывает технологии для проверки уровня железа у пациентов, экспериментируя с микросенсорами, изготовленными из крошечных кусочков алмазов размером около 50 нанометров (приблизительно в 1 000 раз тоньше человеческих волос).

Имеющиеся методы измеряют уровень белка под названием ферритин, отвечающий за хранение железа в организме. Хотя мониторинг ферритина является хорошим способом измерения уровня железа, измерить фактический уровень железа в белке было бы точнее.

Один из способов это сделать – измерить крошечные магнитные поля, которые создает железо. Но такой подход имеет одну большую проблему.

«Магнитное поле совсем крохотное и не поддается измерению какими-либо традиционными магнитометрами или микроскопами», — объясняет Голл.

Однако миниатюрные квантовые датчики доктора Голла могут обнаруживать эти крошечные поля.

Он говорит, что в будущем эта технология сможет выявлять ранние признаки любой конкретной болезни, в частности, мониторить определенные гормоны или белки, которые могут указывать на рак.

«Преимущество квантовых систем всегда заключалось в том, что с ними можно достичь гораздо лучшей чувствительности и более легкой идентификации химических веществ при гораздо меньших затратах», — говорит Голл.

Автор фото, University of Chicago

Доктор Голл — один из многих других ученых, активно занимающихся разработкой квантовых технологий. Ученые из Британии, Китая, США и других стран пытаются использовать удивительные свойства квантовой механики.

«Это одна из самых перспективных отраслей Австралии, шанс создать новые рынки, новые программы», — говорит главный научный сотрудник CSIRO, профессор Бронвин. Фокс.

Квантовая механика возникла в начале 20 века в результате исследований наименьших объектов природы. Ученые считают, что она может расширить наше понимание Вселенной и решать сложные задачи с молниеносной скоростью.

Спектр ее применения широк — от достижений в области экологии и декарбонизации до кибербезопасности и новых лекарств. Могут быть молекулы, которые «съедают углерод» и удаляют его из атмосферы, квантовые батареи для питания автомобилей, самолеты, разработанные для снижения выбросов, и транспортная логистика для уменьшения пробок на дорогах.

Одной из квантовых целей. исследований является использование мощности субатомных частиц для хранения и обработки данных.

Хотя обычные вычисления обычно используют биты (нули и единицы), квантовые компьютеры используют кубиты (или квантовые биты), которые могут существовать как нули, единицы или комбинации обоих одновременно.

Именно здесь происходит самое интересное — частицы могут существовать в нескольких состояниях одновременно (это называется суперпозицией), а также быть переплетенными (или спутанными) друг с другом.

» Используя этот принцип квантовой суперпозиции вместе с другим явлением, известным как квантовая спутанность, можно выполнять вычисления, которые просто невозможны с помощью обычных компьютеров. Нового Южного Уэльса.

«Представьте новый виток Covid или другую ужасную пандемию. Как только вы поймете ее молекулярную структуру, которую можно сделать с помощью экспериментальных методов, вы пойдете к квантовому компьютеру и вычислите, как создать молекулу, целенаправленно атакующую этот вирус», — объясняет он.

«Вы решите эту проблему за один день, а не за шесть или девять месяцев, которые понадобились лучшим биологическим и фармацевтическим умам планеты, чтобы создать вакцины от Covid», — добавляет учёный.

По словам доктора Мохаммеда Усмана, руководителя группы Data 61, работающей в пределах CSIRO, мощность квантовых вычислений происходит от природного феномена квантовой спутанности.

Его нелегко понять. , даже если между ними нет физической связи.

«Я бы сказал, что никто в мире полностью не понимает основ спутанности», — честно признается доктор Усман.

Может ли существовать квантовый интернет? Вполне возможно.