Jak TO działa? Urządzenia kwantowe. 1100-3JTD, OGUN: 1100-JTD-OG (3 ECTS)
W semestrze zimowym 2015/16 serdecznie zapraszam na wykład z doświadczeniami pt. "Jak TO działa? Urządzenia kwantowe" - wykład będzie we czwartki o 17:15 w sali 0.03a (parter, ul. Pasteura 5). Pierwszy wykład już 1 października!
[DOPISEK: podobno w USOS nie ma wolnych miejsc, ale można się będzie zapisac na pierwszym wykładzie.]
Wykład zdobył wyróżnienie Dziekana Wydziału Fizyki w 2014 r! Wyróżnienie zdobywają wykłady najlepiej ocenione w studenckich ankietach. Przy okazji dziękuję studentom za dobre ankiety :)
Atutem Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego jest nie tylko wysokiej klasy kadra naukowa, ale także unikatowe możliwości demonstrowania różnego rodzaju zjawisk fizycznych. Kontakt studentów z prawdziwym eksperymentem przeprowadzanym na ich oczach w czasie wykładu pozwala zrozumieć sens praw fizyki zapisanych w języku matematyki, wyrabia intuicję, ćwiczy zdrowy rozsądek i zapada w pamięć. Chciałbym zaproponować wykład będący uzupełnieniem wykładów z Mechaniki kwantowej, Elektrodynamiki, Fizyki materii skondensowanej itp. o pokazy doświadczalne. Studenci II i III roku Wydziału Fizyki wszystkich kierunków i specjalności mogliby na własne oczy zobaczyć zjawiska kwantowe będące podstawą nowoczesnych technologii. Jest to o tyle ważne, że otacza nas coraz więcej urządzeń działających dzięki zastosowaniu mechaniki kwantowej (diody półprzewodnikowe, twarde dyski, pamięci półprzewodnikowe, ekrany OLED, ogniwa i baterie, detektory promieniowania UV-VIS-IR-GHz itp.), w wielu dziedzinach techniki jesteśmy blisko osiągnięcia limitu kwantowego miniaturyzacji (tranzystory w procesorach, rozmiar bitów na dysku twardym), wraz z rozwojem nanotechnologii pojawiły się np. nowe strategie w diagnostyce i terapii medycznej (nanocząstki służące do obrazowania i niszczenia zmian nowotworowych, pokrycia silver-nano itp.). Studenci Wydziału Fizyki, wkraczający po studiach w dorosłe i samodzielne życie nie raz będą musieli odpowiadać na pytanie jak to działa. Zadaniem proponowanego wykładu jest pokazanie w jaki sposób można wykorzystać zjawiska kwantowe do budowy nowych urządzeń oraz jak wytłumaczyć zasady działania.
W obronie rozumu: Jeżeli jakaś teoria filozoficzna nie daje się przetłumaczyć na góralski, to jest to teoria fałszywa. Józef Tischner
streszczenie
[w nawiasach przykładowe pokazy lub czas na dyskusję]- Disruptive technologies czyli o postępie technologicznym [BEZ HASŁA] [dyskusja ze studentami na temat rozwoju techniki]
- Jak działa komputer? Logika bramek logicznych [pokaz działania klasycznych bramek logicznych AND i OR, sumator na przekaźnikach elektromagnetycznych; budowa żywego sumatora]
- Mechanika kwantowa w doświadczeniach [efekty falowe: dyfrakcja i interferencja światła; elektron jako punkt materialny (lampa elektronowa); ciało doskonale czarne; kamera termowizyjna; efekt fotoelektryczny; linie widmowe atomów; dyfrakcja elektronów (na graficie); nadprzewodnik]
- Co to są półprzewodniki? [przepływ prądu: metal; jony w cieczy; podgrzewane szkło; termistor + ciekły azot; przerwa energetyczna w świetle przechodzącym przez próbkę; diody]
- Do czego służą studnie, druty, kropki kwantowe? [lasery półprzewodnikowe; sztuczny gekon; luminescencja kropek kwantowych (jak się uda)]
- Co to jest nanotechnologia? [roztwory kolorowych nanocząstek zasada nieoznaczoności Heisenberga; pokrycie hydrofobowe (efekt lotosu); podłoże krzemowe (tzw. wafer) z tranzystorami]
- Dlaczego dioda świeci jak zamienić ładunek elektryczny na foton? [kolorowe diody; mieszanie barw RGB i CMYK; jak uzyskać białe światło; kamery cyfrowe VIS-IR]
- Fotowoltaika jak zamienić fotony na prąd? [zjawisko fotoelektryczne; fotokomórki; diody]
- Co to jest spin? [pokaz własności magnetycznych materii; indukcja Faradaya (+ nadprzewodnik); eksperyment Einsteina de Haasa; zapis magnetyczny]
- Co to jest splątanie kwantowe [stany splątane; nierówność Bella (klasycznie); detekcja polaryzacji (kryształy dwójłomne, np. kalcyt)]
- Czy można się teleportować? [detekcja polaryzacji (kryształy dwójłomne, np. kalcyt)]
- Obliczenia kwantowe [płytki światłodzielące; bramka SQRT(NOT) (interferometr Macha-Zendera); pomiar bez oddziaływania na interferometrze;]
- Czy można złamać szyfr kwantowy? [protokół kryptografii kwantowej]
- Co to jest grafen ile kosztuje czarne złoto? [nanorurki i fullereny; badanie powierzchni grafitu/grafenu mikroskopem tunelowym STM (widać pojedyncze atomy!)]
- Czy komputer może myśleć tylko gdy jest nieobliczalny? [dyskusja ze studentami]
- O uczciwości w nauce nauka a pseudo-nauka. [pokazy różnych cudownych opasek, moderatorów pola geopatycznego itp. Dyskusja ze studentami]
zasady zaliczenia
OBECNOŚĆ: - w zasadzie obowiązkowa (trzeba być co najmniej na 10 z 15 wykładów). Na początku każdego wykładu prosty test, więc żeby być dopuszczonym do zaliczenia wykładu należy zdobyć co najmniej 10p z 15 możliwych.
-
ZALICZENIE: Jedna z trzech form:
- esej na temat PRZYSZŁOŚCI TUTAJ JEST SZABLON (w doc) najpóźniej do 12 stycznia 2015 r.
- film pokazujący doświadczenie i jego POPULARNE wyjaśnienie na gruncie mechaniki kwantowej
- końcowy TEST z wiedzy przekazanej w czasie wykładów
Ilustracja: Daniel Mróz do książki Stanisława Lema "Cyberiada"
test końcowy
Czwartek, 29.01.2015 r. godz 15:00 (PUNKT!) sala 003 (obok 003a).prace zaliczeniowe 2014-15
Dzień z życia
- Grzegorz Fabiański Nowe zera
- Agnieszka Czechowska Granica intuicji
- Zbigniew Kwiatkowski Śniciel
- Piotr Miluski Pora na dobranoc bo już księżyc (nie) świeci czyli program wieczorynek na najbliższy tydzień.
- Aleksandra Pidde Taka zwykła nanosobota
- Edwin Raczko Duchy
- Emil Sierżęga Spełnione niespełnione
- Paweł Urbanowicz Onkologia jutra
- Ignacy Bałka Na miarę naszych czasów
- Agata Bury Szukając Eldorado
- Filip Chmielewski Przyszłość a komunikacja miejska
- Michał Dąbrowski Kopia
- Krzysztof Kalinowski Dom przyszłości
- Michał Kowalczyk Ataki informatyczne - przyszłość
- Maciej Majewski Sztuczne mięśnie
- Anita Miszczyk Raj da graczy
- Marcin Muszyński W zgodzie z techniką
- Cuc Nguyen Podróże przyszłości
- Paweł Nowak Brain on the Chip
- Adam Rajkiewicz Świetlana przyszłość
- Łukasz Siczek Nieograniczona dlugość życia
- Ewa Sudoł Magiczna różdżka
- Robert Ambroziak Niewidzialni pomocnicy
- Anna Chabuda Interfejs mózg-komputer: urządzenie przyszłości?
- Izabela Dołęga Wszystko w małym palcu
- Marta Gomułka Lek na całe zło
- Krzysztof Grudzień Ubuntu
- Aleksandra Gustaw Spórzmy inaczej
- Łukasz Kędziorski Podbój kosmosu
- Bartosz Klimiuk Kolejny mały krok człowieka
- Anna Kozłowska Kogo mogą zastąpić komputery?
- Wojciech Mazur Smartfony przyszłości
- Radosław Piwowarski Nano zmiany
- Jakub Pruszyński Wyobraźnia
- Maciej Ratyński Chodzące komputery
- Anna Samsel Nanoboty
- Wioleta Stojak 3D
- Adrian Sytniczuk Jeszcze człowiek czy już komputer.
- Przemysław Zieliński Technologia przyszłości
- Michał Żak Seksmisja 2
prace zaliczeniowe 2013-14
prace zaliczeniowe 2013-14