Квантовые переходы - definitie. Wat is Квантовые переходы
Diclib.com
Woordenboek ChatGPT
Voer een woord of zin in in een taal naar keuze 👆
Taal:

Vertaling en analyse van woorden door kunstmatige intelligentie ChatGPT

Op deze pagina kunt u een gedetailleerde analyse krijgen van een woord of zin, geproduceerd met behulp van de beste kunstmatige intelligentietechnologie tot nu toe:

  • hoe het woord wordt gebruikt
  • gebruiksfrequentie
  • het wordt vaker gebruikt in mondelinge of schriftelijke toespraken
  • opties voor woordvertaling
  • Gebruiksvoorbeelden (meerdere zinnen met vertaling)
  • etymologie

Wat (wie) is Квантовые переходы - definitie

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Квантовые вычисления; Квантовые компьютеры
  • 400px

Квантовые переходы      

скачкообразные переходы квантовой системы (атома, молекулы, атомного ядра, твёрдого тела) из одного состояния в другое. Наиболее важными являются К. п. между стационарными состояниями (См. Стационарное состояние), соответствующими различной энергии квантовой системы, - К. п. системы с одного уровня энергии (См. Уровни энергии) на другой. При переходе с более высокого уровня энергии Ek на более низкий Ei система отдаёт энергию Ek - Ei, при обратном переходе - получает её (рис.). К. п. могут быть излучательными и безызлучательными. При излучательных К. п. система испускает (переход Ek → Ei) или поглощает (переход Ei → Ek) квант электромагнитного излучения - Фотон - энергии hν (ν - частота излучения, h - Планка постоянная), удовлетворяющей фундаментальному соотношению

Ek - Ei = hν, (1)

(которое представляет собой закон сохранения энергии при таком переходе). В зависимости от разности энергий состояний системы, между которыми происходит К. п., испускаются или поглощаются фотоны радиоизлучения, инфракрасного, видимого, ультрафиолетового, рентгеновского излучения, γ-излучения. Совокупность излучательных К. п. с нижних уровней энергии на верхние образует спектр поглощения данной квантовой системы, совокупность обратных переходов - её спектр испускания (см. Спектры оптические).

При безызлучательных К. п. система получает или отдаёт энергию при взаимодействии с др. системами. Например, атомы или молекулы газа при столкновениях друг с другом или с электронами могут получать энергию (возбуждаться) или терять её.

Важнейшей характеристикой любого К. п. является вероятность перехода, определяющая, как часто происходит данный К. п. Вероятность перехода измеряют числом переходов данного типа в рассматриваемой квантовой системе за единицу времени (1 сек); поэтому она может принимать любые значения от 0 до ∞ (в отличие от вероятности единичного события, которая не может превышать 1). Вероятности переходов рассчитываются методами квантовой механики.

Ниже будут рассмотрены К. п. в атомах и молекулах (о К. п. в твёрдом теле (См. Твёрдое тело), ядре атомном (См. Ядро атомное) см. в этих статьях).

Излучательные квантовые переходы могут быть спонтанными ("самопроизвольными"), не зависящими от внешних воздействий на квантовую систему (спонтанное испускание фотона), и вынужденными, индуцированными - под действием внешнего электромагнитного излучения резонансной [удовлетворяющей соотношению (1)] частоты ν (поглощение и вынужденное испускание фотона). Поскольку спонтанное испускание возможно, квантовая система находится на возбуждённом уровне энергии Ek некоторое конечное время, а затем скачкообразно переходит на какой-нибудь более низкий уровень. Средняя продолжительность τk пребывания системы на возбуждённом уровне Ek называется временем жизни на уровне. Чем меньше τk, тем больше вероятность перехода системы в состояние с низшей энергией. Величина Ak = 1/τk, определяющая среднее число фотонов, испускаемых одной частицей (атомом, молекулой) в 1 сек (τk выражается в сек), называется вероятностью спонтанного испускания с уровня Ek. Для простейшего случая спонтанного перехода с первого возбуждённого уровня E2 на основной уровень E1 величина A2 = 1/τ2 определяет вероятность этого перехода; её можно обозначить A21. С более высоких возбуждённых уровней возможны К. п. на различные нижние уровни (рис.). Полное число Ak фотонов, испускаемых в среднем одной частицей с энергией Ek за 1 сек, равно сумме чисел Aki фотонов, испускаемых при отдельных переходах:

, (2)

т. е. полная вероятность Ak спонтанного испускания с уровня Ek равна сумме вероятностей Aki отдельных спонтанных переходов Ek Ei, величина Aki называется коэффициентом Эйнштейна для спонтанного испускания при таком переходе. Для атома водорода Aki Квантовые переходы (107- 108) сек-1.

Для вынужденных К. п. число переходов пропорционально плотности ρν излучения частоты ν = (Ek - Ei)/h, т. е. энергии фотонов частоты ν, находящихся в 1 см3. Вероятности поглощения и вынужденного испускания характеризуются соответственно коэффициентами Эйнштейна Bik и Bki, равными числам фотонов, поглощаемых и соответственно вынужденно испускаемых в среднем одной частицей за 1 сек при плотности излучения, равной единице. Произведения Bikρν и Bkiρν определяют вероятности вынужденного поглощения и испускания под действием внешнего электромагнитного излучения плотности ρν и, так же как Aki, выражаются в сек-1.

Коэффициенты Aki, Bik и Bki связаны между собой соотношениями (впервые полученными А. Эйнштейном и строго обоснованными в квантовой электродинамике (См. Квантовая электродинамика)):

gkBki = giBik, (3)

, (4)

где gi (gk) - кратность вырождения уровня Ei (Ek), т. е. число различных состояний системы, имеющих одну и ту же энергию Ei (соответственно Ek), с - скорость света. Для переходов между невырожденными уровнями (gi = gk = 1) Bki = Bik, т. е. вероятности вынужденных К. п. - прямого и обратного - одинаковы. Если один из коэффициентов Эйнштейна известен, то по соотношениям (3) и (4) можно определить остальные.

Вероятности излучательных переходов различны для разных К. п. и зависят от свойств уровней энергии Ei и Ek, между которыми происходит переход. Вероятности К. п. тем больше, чем сильнее изменяются при переходе электрические и магнитные свойства квантовой системы, характеризуемые её электрическими и магнитными моментами. Возможность излучательных К. п. между уровнями Ei и Ek с заданными характеристиками определяется Отбора правилами. (Подробнее см. Излучение электромагнитное.)

Безызлучательные квантовые переходы также характеризуются вероятностями соответствующих переходов Cki и Cik, - средними числами процессов отдачи и получения энергии Ek - Ei в 1 сек, рассчитанными на одну частицу с энергией Ek (для процесса отдачи энергии) или энергией Ei (для процесса получения энергии). Если возможны как излучательные, так и безызлучательные К. п., то полная вероятность перехода равна сумме вероятностей переходов обоих типов. Учёт безызлучательных К. п. играет существенную роль, когда его вероятность того же порядка или больше соответствующего К. п. с излучением. Например, если с первого возбуждённого уровня E2 возможен спонтанный излучательный переход на основной уровень E1 с вероятностью A21 и безызлучательный переход на тот же уровень с вероятностью C21, то полная вероятность перехода равна A21 + C21, а время жизни на уровне равно τ'2 = 1/(A21 + C21) вместо τ2 = 1/ A2 при отсутствии безызлучательного перехода. Т. о., за счёт безызлучательных К. п. время жизни на уровне уменьшается. При A21 >> C21 время τ'2 очень мало по сравнению с τ'2, и подавляющее большинство частиц будет терять энергию возбуждения E2 - E1 при безызлучательных процессах - будет происходить тушение спонтанного испускания.

М. А. Ельяшевич.

Часть уровней квантовой системы: Е1 - основной уровень (уровень с наименьшей возможной энергией), Е2, Е3, Е4 - возбуждённые уровни. Стрелками показаны квантовые переходы с поглощением (направление вверх) и с отдачей энергии (направление вниз).

КВАНТОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ      
скачкообразные переходы квантовой системы (атома, молекулы, атомного ядра, кристалла) из одного возможного состояния в другое.
Берёзовка (приток Переходы)         
ПРИТОК ПЕРЕХОДЫ
Березовка (приток Переходы)
Берёзовка — река в России, протекает в Старорусском районе Новгородской области. Устье реки находится в 20 км по правому берегу реки Перехода у деревни Подтеремье.

Wikipedia

Квантовый компьютер

Ква́нтовый компью́тер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики (квантовая суперпозиция, квантовая запутанность) для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. Теоретически это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного преимущества (квантового превосходства) над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.

Полноценный универсальный квантовый компьютер является пока гипотетическим устройством, сама возможность построения которого связана с серьёзным развитием квантовой теории в области многих частиц и сложных экспериментов; разработки в данной области связаны с новейшими открытиями и достижениями современной физики. На начало 2020-х годов практически были реализованы лишь единичные экспериментальные системы, исполняющие фиксированные алгоритмы небольшой сложности.

Первым практическим высокоуровневым языком программирования для такого вида компьютеров считается язык Quipper, основанный на Haskell (см. Квантовое программирование).