Jak TO działa? Urządzenia kwantowe. 1100-3JTD, OGUN: 1100-JTD-OG (3 ECTS)

Daniel Mróz

W semestrze zimowym 2016/17 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 6 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

    ZALICZENIE: Jedna z trzech form:
  1. esej na temat PRZYSZŁOŚCI TUTAJ JEST SZABLON (w doc) najpóźniej do 12 stycznia 2015 r.
  2. film pokazujący doświadczenie i jego POPULARNE wyjaśnienie na gruncie mechaniki kwantowej
  3. końcowy TEST z wiedzy przekazanej w czasie wykładów

Ilustracja: Daniel Mróz do książki Stanisława Lema "Cyberiada"

test końcowy

Czwartek, 28.01.2017 r. godz 15:00 (PUNKT!) sala 003 (obok 003a).

prace zaliczeniowe 2015-16

Ola Lubińska: Rok 4048

Daniel MrózOla Lubińska Teraźniejszość i przyszłość
Ola Lubińska Całkowicie wiarygodna wizja przyszłości
Ola Lubińska Bestseller
Ola Lubińska Rzeczy nigdy wymyślone po raz pierwszy zawsze wydają się trochę głupie
Ola Lubińska Neverending Story
Ola Lubińska GUI, albo kiedy to, co miało być sednem, jest tylko kolejną warstwą
Ola Lubińska Kaczka przyszłości
 Ola Lubińska Wyciąganie konsekwencji w korporacji o strukturze ahierarchicznej

Ewa Leszczuk - film zaliczeniowy

Prezentacje

Dzień z życia

Prace wyróżnione

Eseje

prace zaliczeniowe

Prace zaliczeniowe studentów 2014-15
Prace zaliczeniowe studentów 2013-14
Prace zaliczeniowe studentów 2012.
Prace zaliczeniowe studentów 2011.
Prace zaliczeniowe studentów 2010.
Prace zaliczeniowe studentów 2008/2009.
Prace zaliczeniowe studentów 2007/2008.
Prace zaliczeniowe studentów 2006/2007.
Prace zaliczeniowe studentów 2005/2006.

streszczenie

[w nawiasach przykładowe pokazy lub czas na dyskusję]
  1. Disruptive technologies – czyli o postępie technologicznym [BEZ HASŁA] [dyskusja ze studentami na temat rozwoju techniki]
  2. Jak działa komputer? Logika bramek logicznych [pokaz działania klasycznych bramek logicznych AND i OR, sumator na przekaźnikach elektromagnetycznych; budowa żywego sumatora]
  3. 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]
  4. Co to są półprzewodniki? [przepływ prądu: metal; jony w cieczy; podgrzewane szkło; termistor + ciekły azot; przerwa energetyczna w świetle przechodzącym przez próbkę; diody]
  5. Do czego służą studnie, druty, kropki kwantowe? [lasery półprzewodnikowe; „sztuczny” gekon; luminescencja kropek kwantowych (jak się uda)]
  6. Co to jest nanotechnologia? [roztwory kolorowych nanocząstek – zasada nieoznaczoności Heisenberga; pokrycie hydrofobowe (efekt lotosu); podłoże krzemowe (tzw. wafer) z tranzystorami]
  7. Dlaczego dioda świeci – jak zamienić ładunek elektryczny na foton? [kolorowe diody; mieszanie barw RGB i CMYK; jak uzyskać białe światło; kamery cyfrowe VIS-IR]
  8. Fotowoltaika – jak zamienić fotony na prąd? [zjawisko fotoelektryczne; fotokomórki; diody]
  9. Co to jest spin? [pokaz własności magnetycznych materii; indukcja Faradaya (+ nadprzewodnik); eksperyment Einsteina de Haasa; zapis magnetyczny]
  10. Co to jest splątanie kwantowe [stany splątane; nierówność Bella (klasycznie); detekcja polaryzacji (kryształy dwójłomne, np. kalcyt)]
  11. Czy można się teleportować? [detekcja polaryzacji (kryształy dwójłomne, np. kalcyt)]
  12. Czy można złamać szyfr kwantowy? [protokół kryptografii kwantowej] (po 80 slajdzie)
  13. Obliczenia kwantowe [płytki światłodzielące; bramka SQRT(NOT) (interferometr Macha-Zendera); "pomiar bez oddziaływania" na interferometrze;]
  14. Co to jest grafen – ile kosztuje „czarne złoto”? [nanorurki i fullereny; badanie powierzchni grafitu/grafenu mikroskopem tunelowym STM (widać pojedyncze atomy!)]
  15. Czy komputer może myśleć tylko gdy jest nieobliczalny? [dyskusja ze studentami]
  16. 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.

tematy esejów i sprawozdań

Proszę je traktować przykładowo:
  • zegarek, komputer, komórka, TV, Hi-Fi, samochód, dom za 10-20-30 lat (Wybierając ten temat proszę przeczytać co Państwa koleżanki i koledzy napisali w poprzednich latach! I napisać coś innego, ma się rozumieć.)
  • co by było fajnie mieć (wehikuł czasu? tanie źródło energii? antygrawitację? działko na komary? ...)
  • co by warto zmniejszyć (powiększyć) i dlaczego?
  • interface człowiek-maszyna za kilkanaście lat.
  • pilot do TV przyszłości
  • rozrywka w następnych dekadach
  • problemy świadomych maszyn i ich relacje z ludźmi
  • kuchnia przyszłości (tylko błagam, bez lodówek zamawiających towary prosto ze sklepu!)
  • usługi sieciowe
  • wyzwania technologii krzemowej (litografii, processingu, testow itp)
  • synergie (czyli łączenie produktow/modeli): procesor+pamięć+video+..., komorka+komputer+tablet+... drukarka+kopiarka+fax+..., TV+DVD+konsola+...
  • nośniki danych
  • łączność i lokalizacja
  • id karty - uniwersalny dowód osobisty/prawo jazdy/karta płatnicza/i co jeszcze?
  • zagrożenia prywatności
  • zagrożenia: piractwo kontra copyright ( "piractwo" = np. wymiana plików, łamanie simlocków; "copyright" = np. patentowanie algorytmów, genów itp.)
  • nowe usługi i modele biznesowe
  • co można zmieścić w zegarku?
  • telefon komórkowy przyszłości - czy to nadal będzie telefon?
  • disruptive technologies dzisiaj
Najlepsze eseje i sprawozdania studenci będą mogli zaprezentować na ostatnim wykładzie! Eseje będą także dostępne na stronach WWW wykładu. Jeśli ktos nie życzy sobie, żeby jego praca została opublikowana w Internecie, to proszę to wyraźnie zaznaczyć! Termin esejów i sprawozdań uływa 14 stycznia 2016.