Kvantová nanověda - Quantum nanoscience
![]() | Tento článek obsahuje a seznam doporučení, související čtení nebo externí odkazy, ale jeho zdroje zůstávají nejasné, protože mu chybí vložené citace.Září 2010) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
Kvantová nanověda je základní výzkum oblast na křižovatce nanoměřítku věda a kvantová věda, které vytvářejí porozumění umožňující rozvoj nanotechnologie. Využívá to kvantová mechanika zkoumat a využívat koherentní kvantové efekty v inženýrských nanostrukturách. To může nakonec vést k návrhu nových typů nanozařízení a materiálů v nanoskopickém měřítku, kde jsou funkčnost a struktura kvantových nanozařízení popsána pomocí kvantových jevů, jako jsou superpozice a zapletení. S rostoucí prací na realizaci kvantového výpočtu získalo kvantum nový význam, který popisuje účinky v tomto měřítku. Aktuální kvantum odkazuje na kvantově mechanické jevy superpozice, zapletení a kvantové koherence, které jsou vytvořeny místo přirozeně se vyskytujících jevů.
Základní koncepty
Soudržnost
Kvantová nanověda zkoumá a využívá koherentní kvantové efekty v inženýrských nanostrukturách. Koherence je vlastnost kvantového systému, která umožňuje předvídat jeho vývoj v čase, jakmile je připraven v superpozici různých kvantových stavů. Tato vlastnost je důležitá, když hodláte používat systém pro konkrétní úkoly, jako je provádění posloupnosti logických operací v kvantovém počítači. Kvantová koherence je křehká a může se snadno ztratit, pokud se systém stane příliš velkým nebo bude vystaven nekontrolovaným interakcím s prostředím. Funkce podporující kvantovou koherenci je příslibem umožnění možných rušivých technologií, jako je kvantové výpočty, kvantová komunikace, kvantová simulace, a kvantové snímání. Koherentní kvantové efekty v nanoměřítku jsou relativně nezmapované území. Proto je oblast kvantové nanovědy mezi základními vědami speciální, protože poskytuje cestu do této hranice lidského poznání.
Kvantová koherence je jádrem kvantové nanovědy. Cílem pole je manipulovat a využívat kvantově koherentní funkce. Hodně z kvantové nanovědy je věnováno porozumění mechanismům dekoherence s cílem zachovat a maximalizovat soudržnost.
Superpozice
Superpozice je kvantový jev, ve kterém entita může existovat současně ve dvou stavech. Klasický popis je experimentem Schroedingerova kočka. V tomhle gedanken experiment, kočka může být jak živá, tak mrtvá, dokud nebude skutečně pozorován stav kočky.
Zapletení
Zapletení může spojit kvantové stavy dvou nebo více objektů na libovolnou vzdálenost. Zapletení leží v srdci kvantová teleportace a kvantová komunikace.
Povolovací složky

Snaha o funkčnost podporující kvantovou koherenci zahrnuje podpůrná pole kvantového nanovědeckého výzkumu, jako jsou aktivační materiály a nástroje zaměřené na cíl dosažení funkčnosti podporující koherenci. Prvky kvantovosti, materiály, nástroje a výroba jsou všechny kvantové a / nebo nano. Kvantová nanověda je může zahrnovat, pokud sledují cestu ke kvantově koherentní funkčnosti.
Aplikace

- Kvantové výpočty
- Kvantová komunikace je ultra bezpečná komunikace odolná proti hackerům využívající zapletené státy.
- Kvantový simulátor
- Kvantové snímání používá kvantový stav, aby cítil jiný objekt. Křehkost koherence lze proměnit ve zdroj využíváním ztráty koherence kvantového systému jako citlivého nástroje pro zkoumání samotného prostředí.
Viz také
- Kvantové
- Kvantový počítač
- Kavliho cena - ocenění za vynikající vědeckou práci v oborech astrofyzika, nanovědy a neurovědy
- Centrum kvantové nanovědy
Reference
Další čtení
- Feynman, Richard P. (Březen 1992). "Ve spodní části je dostatek místa [úložiště dat]". Časopis mikroelektromechanických systémů. 1 (1): 60–66. doi:10.1109/84.128057. ISSN 1057-7157.
- Benioff, Paul (Květen 1980). "Počítač jako fyzický systém: mikroskopický kvantově mechanický hamiltoniánský model počítačů, jak jej představují Turingovy stroje". Žurnál statistické fyziky. 22 (5): 563–591. doi:10.1007 / BF01011339. ISSN 1572-9613.
- Benioff, Paul (7. června 1982). „Kvantové mechanické modely Turingových strojů, které nerozptylují žádnou energii“. Dopisy o fyzické kontrole. 48 (23): 1581–1585. doi:10.1103 / PhysRevLett.48.1581.
- Eigler, Donald; Schweizer, Erhard K. (5. dubna 1990). "Umístění jednotlivých atomů pomocí rastrovacího tunelového mikroskopu" (PDF). Příroda. 344 (6266): 524–526. doi:10.1038 / 344524a0. Citováno 25. ledna 2019.
- Milburn, Gerard J.; Woolley, M. J. (2008). „Kvantová nanověda“. Současná fyzika. 49 (6): 413–433. doi:10.1080/00107510802601724.
- Seeman, Nadrian (23. ledna 2003). „DNA v hmotném světě“ (PDF). Příroda. 421 (6921): 247–231. doi:10.1038 / nature01406. PMID 12540916. Citováno 25. ledna 2019.
- Gerard J. Milburn, Paul Davies „Schrödingerovy stroje: Kvantová technologie přetvářející každodenní život (ISBN 0716731061)
- Deutsch D., Fyzika, filozofie a kvantová technologie, ve sborníku ze šesté mezinárodní konference o kvantové komunikaci, měření a výpočtu, Shapiro, J.H. a Hirota, O., Eds. (Rinton Press, Princeton, NJ. 2003)
- V.E. Tarasov, kvantová nanotechnologie, International Journal of Nanoscience. Vol.8. Č. 4-5. (2009) 337—344.