Створення бозе-айнштайнівських конденсатів в атомних газах лужних елементів, які утримуються в магнітних пастках при ультранизьких температурах, відкрило нові можливості для дослідження квантових явищ на макроскопічному рівні. В роботі викладено історичний огляд явища бозе-айнштайнівської конденсації від моменту теоретичного передбачення до моменту експериментальної реалізації в атомних хмаринах лужних елементів. After creation a Bose-Einstein condensates in the atomic gases of alkaline earth metal, that holds in the magnetic trap at ultra low temperatures, the new features for investigation of the quantum phenomena on macroscopic level are appear. In this paper is described the historical review of the Bose-Einstein condensation phenomenon from its theoretical prediction to experimental realization in the atomic clouds of alkali elements.
Створення бозе-айнштайнівських конденсатів в атомних газах лужних елементів, які утримуються в магнітних пастках при ультранизьких температурах, відкрило нові можливості для дослідження квантових явищ на макроскопічному рівні. В роботі викладено історичний огляд явища бозе-айнштайнівської конденсації від моменту теоретичного передбачення до моменту експериментальної реалізації в атомних хмаринах лужних елементів. After creation a Bose-Einstein condensates in the atomic gases of alkaline earth metal, that holds in the magnetic trap at ultra low temperatures, the new features for investigation of the quantum phenomena on macroscopic level are appear. In this paper is described the historical review of the Bose-Einstein condensation phenomenon from its theoretical prediction to experimental realization in the atomic clouds of alkali elements.
Термодинамічні властивості системи взаємодіючих бозонів при скінченних температурах та нульовому хімічному потенціалі є об’єктом дослідження в рамках наближення середнього поля, яке моделюється у вигляді потенціала Скірма. Вважається, що середнє поле містить як притягуючу компоненту, так і відштовхуючу. Отримано самоузгоджені співвідношення між середнім полем та термодинамічними функціями. Показано, що коли притягання є досить сильним, то система має фазовий перехід першого роду, при якому виникає бозе-конденсат. Конденсована фаза характеризується постійною загальною густиною частинок. Показано, що при критичній температурі густина енергії має стрибок.
ВІД СУБСТАНЦІЇ ДО ЙМОВІРНОСТІ: ОНТОЛОГІЧНА КРИЗА КЛАСИЧНОГО ВСЕСВІТУ В ЕПОХУ КВАНТОВОЇ ФІЗИКИ Постановка проблеми.Сучасна фізична наука перебуває у стані глибокої концептуальної трансформації.Класична парадигма, що базувалася на понятті субстанції як об'єктивної матерії, що рухається за детерміністичними законами, зіткнулася з непереборними протиріччями на мікрорівні.Проблема переходу від визначеності до імовірності є не лише теоретичним викликом для фундаментальної фізики, а й має критичне значення для практичного розвитку квантових технологій, сенсорики та обчислювальних систем.Розуміння онтологічного статусу об'єктів у стані суперпозиції є необхідною умовою для подолання кризи у побудові єдиної теорії поля.Протягом тривалого часу в межах наукової думки визначну роль відігравала концепція об'єктивної інваріантності, згідно якою фізичні характеристики реальності не залежить від акту їхнього сприйняття суб'єктом пізнання.Однак розвиток квантової механіки докорінно змінив цю парадигму оголосивши суперечність між повсякденним досвідом людини та справжньою природою фізичних процесів.Сьогодні постає проблема у переосмисленні природи буття спираючись на актуальні наукові теорії.Розробка квантових комп'ютерів та квантового Інтернету також залежить від нашої здатності маніпулювати станами, які не мають класичних аналогів.Розуміння природи «імовірнісної реальності» є критичним для боротьби з декогеренцією -процесом, який руйнує квантові стани при контакті з макросвітом.Нова парадигма «реальності як інформація» веде до створення абсолютно захищених каналів зв'язку, де закони природи (а не математичні алгоритми) гарантують таємність даних.Отже, дослідження переходу від субстанційного до імовірнісного бачення світу є центральним завданням сучасної епістемології та фізики.
Стабільний молекулярний конденсат Бозе-Ейнштейна (MBEC) може бути утворений через адіабатичне проходження комбінаційного розсіювання, стимульоване Бозе, з атомарного конденсату БозеЕйнштейна (ABEC) через проміжний збуджений стан MBEC. Така тримодова система атом-молекула Бозе-Ейнштейнового конденсату (AMBEC) складається з трьох Бозе-Ейнштейнових конденсатів (BEC), в яких є один ABEC, один збуджений MBEC і один стабільний MBEC. У системі присутні ненульові інтермодальні зв’язки та внутрішньомодальні взаємодії. Вільний зв’язок присутній між ABEC і збудженим MBEC, а зв’язаний зв’язок присутній між збудженим MBEC і стабільним MBEC. Внутрішньовидові взаємодії зумовлені нелінійністю третього порядку системи. Квантово-механічний гамільтоніан системи побудовано з урахуванням міжмодальних зв’язків і внутрішньомодальних взаємодій. Ми розв’язуємо системний гамільтоніан аналітично, щоб знайти часову оцінку операторів поля, пов’язаних з усіма трьома режимами BEC. У нашому процесі вирішення ми врахували до другого порядку всіх констант зв’язку та взаємодії. Використовуючи ці рішення та починаючи з початкового складеного когерентного стану трьох мод BEC, ми досліджуємо функцію квантової когерентності другого порядку трьох чистих мод BEC і трьох пов’язаних мод (MBEC із збудженням ABEC, MBEC із збудженням MBEC та MBEC із стабільним ABEC ). Повідомляється про квантове антигрупування у всіх трьох чистих модах BEC і в збудженому ABEC MBEC, збудженому MBEC-стабільному зв’язаному режимі MBEC, тоді як спільний режим ABEC і стабільного MBEC завжди когерентний. Ми також вивчаємо квантові статистичні властивості системи, вводячи початкову фазу до когерентних станів чистих мод BEC. Квантово-статистичні властивості різних чистих і пов’язаних мод також залежать від початкових фазових кутів чистих мод BEC.
Посібник розроблено для використання на всіх формах занять з курсу загальної фізики в умовах кредитно-модульної системи. \n \nМодуль 6 «Основи квантової та атомної фізики» складається з навчальних елементів, які містять теоретичне ядро, задачі для аудиторної та індивідуальної роботи, а також лабораторний практикум. \n \nДля студентів усіх технічних спеціальностей.
У сучасному світі, де квантові технології швидко розвиваються, традиційні криптографічні системи стикаються з серйозними викликами.Квантові обчислення здатні порушити основи сучасних криптографічних протоколів, таких як RSA і ECC, шляхом застосування алгоритмів, які можуть зламати ці системи за рекордно короткий час.Ця стаття присвячена аналізу впливу квантових технологій на криптографію, а також необхідності створення нових рішень для захисту інформації.Метою даного наукового дослідження є оцінка сучасного стану постквантової криптографії та виявлення нових підходів, які можуть забезпечити надійний захист інформації в умовах квантового прогресу.У роботі розглядаються такі напрямки, як криптографія на основі решіток, кодова криптографія, мультиваріантна криптографія та криптографія на основі хеш-функцій.Наукова і практична значущість цієї роботи полягає в тому, що вона допомагає зрозуміти виклики, які постають перед сучасною криптографією в умовах квантових обчислень, і пропонує можливі рішення для їх подолання.Методологія дослідження включає огляд літератури, аналіз існуючих криптографічних систем, а також оцінку їх стійкості до квантових атак.Основні результати роботи показують, що підходи на основі решіток та кодів мають високу стійкість до квантових атак і можуть бути використані для розробки нових криптографічних протоколів.Також було виявлено, що мультиваріантна криптографія, хоча і показує обіцяючи результати, потребує подальших досліджень для оптимізації продуктивності.Висновки дослідження підкреслюють важливість комплексного підходу до безпеки інформації в умовах квантового прогресу.Цінність проведеного дослідження полягає в його внеску у розвиток постквантової криптографії, оскільки воно не тільки визначає актуальні виклики, але й пропонує нові напрямки для майбутніх досліджень.Практичне значення підсумків роботи полягає в тому, що результати можуть бути використані для розробки безпечних інформаційних систем у контексті квантових загроз.Ключові слова: постквантова криптографія, інформаційна безпека, криптографія на основі решіток, кодова криптографія, мультиваріантна криптографія, квантові комп'ютери, криптографічні протоколи.Вступ.З розвитком квантових обчислень криптографія, яка є основою сучасної інформаційної безпеки, стикається з новими викликами.Сучасні криптографічні алгоритми, такі як RSA, DSA та алгоритми на основі еліптичних кривих, широко використовуються для захисту конфіденційних даних, онлайн-транзакцій та комунікацій в інтернеті.Вони забезпечують надійну безпеку завдяки складності факторизації великих чисел або вирішення дискретних логарифмів, що є обчислювально непосильними для класичних комп'ютерів.Проте з розвитком квантових обчислень постала загроза традиційним криптографічним методам, які вже кілька десятиліть використовуються для забезпечення інформаційної безпеки.Квантові комп'ютери використовують принципи квантової механіки, зокрема квантову суперпозицію та квантову заплутаність, завдяки яким вони можуть одночасно обробляти багато варіантів рішення задачі, що робить їх набагато швидшими для певних обчислювальних завдань, як, наприклад, факторизація великих чисел або пошук у великій базі даних.Потужність квантових комп'ютерів дозволяє зламати багато з існуючих криптосистем за допомогою алгоритмів Шора [1] та Гровера [2], що ставить
Вчені, на сьогоднішній день, активно працюють над створенням суперкомп’ютера майбутнього. Саме квантовий комп’ютер міг би стати основою для створення машин, здатних «навчатися самостійно», а це, по суті, за крок від реалізації ідеї «штучного інтелекту». Важко передбачити заздалегідь, технічний прорив у якій із галузей науки допоможе людям зробити новий технічний стрибок. Але, безсумнівно, цей день рано чи пізно настане. Scientists, for today, are actively working on creating a supercomputer of the future. It is the quantum computer that could become the basis for the creation of machines capable of "learning independently", which is, in essence, a step from the implementation of the idea of "artificial intelligence". It is difficult to predict in advance the technical breakthrough in which of the branches of science will help people make a new technical jump. But, of course, this day will come sooner or later.