پیشرفت های کوانتومی: NIST و صنعت محاسبات و ساعتهای قدرتمند را هدایت می کنند

تصور کنید که زندگی بدون GPS چگونه خواهد بود ، چیزی که شما همیشه از آن استفاده می کنید بدون اینکه به این فکر کنید که از کجا آمده است.

نست ساعت اتمی تحقیقات به ما کمک کرد تا GPS را که بیش از یک تریلیون دلار در تأثیر اقتصادی

این تنها یکی از پیشرفت های علمی بسیاری است که از NIST بیرون می آید ، که بودجه سالانه تنها 1.5 میلیارد دلار دارد. من به عنوان یک صاحب مشاغل که بر اساس نوآوری های NIST محصولاتی ساخته است ، من به عنوان بازده استثنایی سرمایه گذاری برای مالیات دهندگان آمریکایی می دانم.

جریان پایدار فناوری هیجان انگیز که از تحقیقات NIST ناشی می شود ، همچنان مزایای اقتصادی و اجتماعی را برای ایالات متحده ارائه می دهد

مرز بعدی این فناوری کوانتومی است. مقدار علمی است که رفتار کوچکترین ذرات موجود در جهان ما را توصیف ، توضیح و پیش بینی می کند که ما نمی توانیم تنها با چشمان خود ببینیم. رفتارهای کوانتومی ، مانند ذرات موجود در حالت های مختلف به طور همزمان ، که به عنوان supposition شناخته می شوند ، با تجربه روزمره ما ضد انعطاف پذیر هستند. مفهومی مانند فوق العاده با یک قاعده فیزیک که می توانیم با چشمان خود ببینیم ، مانند گرانش ، بسیار متفاوت است. این بخشی از چیزی است که کوانتوم را برای من بسیار هیجان انگیز و مرموز می کند!

من کوانتومی را نه تنها به عنوان یک دانشمند بلکه در یک سطح فلسفی و حتی معنوی دوست دارم.

یادم است که فیزیک سنتی (یا آنچه را “کلاسیک” می نامیم در مدرسه مطالعه کردم. به من آموخته شد که هر ذره در جهان ما در هر لحظه از موقعیت و حرکت مشخصی برخوردار است. بنابراین ، اگر جهان فقط به معنای کلاسیک سازماندهی می شد ، هیچ اراده آزاد وجود نخواهد داشت. اگر اینگونه بود ، من تعجب کردم ، نکته وجود ما چیست؟

بعداً ، من یک کلاس مکانیک کوانتومی گرفتم و فهمیدم که عدم اطمینان در واقع بخشی از قوانین اساسی جهان ما است. من از اینکه می دانم جهان در سطح کوانتومی بسیار نامشخص و هیجان انگیز است ، راحت تر شدم.

سفر من به کوانتومی

من به عنوان یک فیزیک تحصیل در مقطع کارشناسی ، مجذوب مولکول ها ، لیزرها و همه موارد مرتبط شدم. من بسیار خوش شانس بوده ام که چندین معلم عالی دارم که یکی از آنها به من گفت که باید به جیلا بروم – همکاری بین NIST و دانشگاه کلرادو بولدر – برای ادامه تحصیل کوانتومی.

دانش آموز در JILA یک تجربه باورنکردنی بود. من با دیوید نسبیت در زمینه فیزیک مولکولی و در کنار برندگان جایزه نوبل آینده برای تحقیقات کوانتومی آنها کار کردم. من بعداً تحقیقات بعد از دکترا را در NIST در گیتسبورگ ، مریلند انجام دادم ، جایی که من ممتاز بودم که با آنها و در کنار دانشمندان استثنایی مانند دیوید پلاسکلیچ ، ریک سوینرام ، جان هوگن ، جری فریزر ، مریلین جاککس و بسیاری دیگر از آنها استفاده کنم. احاطه خودم با تعالی فکری و علمی من را بهتر کرد. NIST و JILA پر از تعالی علمی بسیار است!

بعد از اتمام پست دکتری ، فهمیدم که کوهستان را از دست داده ام ، بنابراین به کلرادو بازگشتم. پس از مدت کوتاهی در یک شرکت اپتیک به نام Meadowlark Optics ، من شرکت خود ، Vescent را تأسیس کردم.

یکی از جالب ترین نوآوری های ما مستقیماً از تحقیقات NIST است. شانه های فرکانس ، که بخشی از جایزه نوبل 2005 در فیزیک بودند ، یک نوع لیزر منحصر به فرد هستند که فناوری های باورنکردنی مانند ساعت های جدید ، سنسورهای آلودگی ، توزیع زمان ، ارتباطات سریعتر و موارد دیگر را امکان پذیر می کند.

من به خصوص وقتی خواندم که محقق NIST ناتان نیوبوری یک شانه فرکانس نوری جمع و جور ایجاد کرده بود که می تواند در خارج از آزمایشگاه استفاده شود ، هیجان زده شدم. در حقیقت ، ناتان نشان داد که آن را در پشت یک ون که در جاده خاکی حرکت می کند ، کار می کرد! وقتی این را دیدم ، می دانستم که ونتس نیاز به تولید محصولی حاصل از این دستگاه دارد. شانه های فرکانس درجه صنعتی ما در سراسر جهان فروخته شده و در مکانهایی مانند تعداد زیادی خوراک و مزارع نفتی خارج از برچسب مستقر شده اند. بیشتر آنها رایانه های کوانتومی را فعال می کنند و برخی به زودی در فضا پرواز می کنند.

اینگونه است که من نقش ما را در Vescent می بینم: گرفتن نوآوری های هیجان انگیز ، بهبود آنها ، ساختن آنها ناهموار ، ساخت آنها به روشی مقیاس پذیر و تبدیل آنها به محصولاتی است که باعث بهبود کار و زندگی افراد می شود.

آینده هیجان انگیز کوانتومی

احتمالاً می توانید اکنون بگویید که من نسبت به همه چیز کوانتومی بسیار پرشور هستم. تحولات هیجان انگیز بسیاری برای علم کوانتومی وجود دارد که من در چند سال آینده منتظر آن هستم.

به یاد داشته باشید که چگونه در ابتدای این پست به GPS اشاره کردم؟ GPS را می توان به راحتی و یا آفلاین گرفت و این عواقب مخربی خواهد داشت.

با این حال ، ساعت نوری – که از شانه های فرکانس استفاده می کنند و با فرکانس بالاتر از ساعتهای تجاری فعلی کار می کنند – دقیق تر هستند. هربار که جهان ساعت بهتری ایجاد می کند ، تحولات تکنولوژیکی هیجان انگیز مانند GPS دنبال می شود. در حقیقت ، ساعتهای نوری به طور گسترده ای قابل استفاده ممکن است از GPS تهیه کنند ، که با توجه به اینکه چه میزان از زندگی روزمره ما – از رانندگی تا سفر هوایی گرفته تا بازارهای مالی گرفته تا شبکه انرژی ما – بسیار مهم است ، بسیار مهم است.

چندی پیش ، مردم می پرسیدند که آیا رایانه های کوانتومی حتی می توانند ساخته شوند. اکنون ، آنها وجود دارند و مورد استفاده قرار می گیرند. قدم بعدی این است که آنها را به چیزی تبدیل کنید که می تواند بیشتر تولید شود و در سراسر جهان ارسال شود ، بنابراین افراد بیشتری می توانند از آنها برای مواردی استفاده کنند که با رایانه های فعلی مانند طراحی داروهای جدید و مدل سازی آب و هوا ، انجام آنها دشوار یا غیرممکن است.

این همان کاری است که شرکت من به دنبال انجام آن است – با پشتیبانی NIST – و من هیجان زده ام که می بینم چگونه Quantum دنیای ما را در سالهای آینده تغییر خواهد داد.