Jacek Szczytko homepage

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

W semestrze zimowym 2023/24 serdecznie zapraszam na wykład z doświadczeniami pt. "Jak TO działa? Urządzenia kwantowe" - wykład będzie we środy o 17:15 - fizycznie w sali 0.03a (parter, ul. Pasteura 5). Pierwszy wykład 4 października 2023!

[DOPISEK: podobno w USOS nie ma wolnych miejsc, ale można się będzie zapisac mailem]

Wykład zdobył wyróżnienie Dziekana Wydziału Fizyki w 2014 r! oraz NAGRODĘ Dziekana Wydziału Fizyki w 2018 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.

Pokazy: Jarosław Rybusiński

W obronie rozumu: Jeżeli jakaś teoria filozoficzna nie daje się przetłumaczyć na góralski, to jest to teoria fałszywa. Józef Tischner

esej na temat PRZYSZŁOŚCI TUTAJ JEST SZABLON (w doc) najpóźniej do 5 stycznia 2023 r.
film pokazujący doświadczenie i jego POPULARNE wyjaśnienie na gruncie mechaniki kwantowej
końcowy TEST z wiedzy przekazanej w czasie wykładów - XX lutego 2024 sala X.XX (będzie podana wkrótce, Wydział Fizyki UW) godzina 15:00 (BEZ kwadransa)

Ilustracja: Daniel Mróz do książki Stanisława Lema "Cyberiada"

streszczenie

[w nawiasach przykładowe pokazy lub czas na dyskusję]

Disruptive technologies, czyli o postępie technologicznym [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]
Co to jest nanotechnologia? Do czego służą studnie, druty, kropki kwantowe? [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, a foton na prąd? [kolorowe diody; mieszanie barw RGB i CMYK; jak uzyskać białe światło; kamery cyfrowe VIS-IR]
Co to jest spin? [pokaz własności magnetycznych materii; indukcja Faradaya (+ nadprzewodnik); eksperyment Einsteina de Haasa; zapis magnetyczny]
prof. Andrzej Szymacha - 100 lat później Szczególna teoria względności
Co to jest splątanie kwantowe [stany splątane; nierówność Bella (klasycznie)]
Co to jest splątanie kwantowe (II) [stany splątane; nierówność Bella (kwantowe); detekcja polaryzacji (kryształy dwójłomne, np. kalcyt)]
Teleportacja i kryptografia kwantowa [detekcja polaryzacji (kryształy dwójłomne, np. kalcyt) [protokół kryptografii kwantowej]
Obliczenia kwantowe [płytki światłodzielące; bramka SQRT(NOT) (interferometr Macha-Zendera); "pomiar bez oddziaływania" na interferometrze;]
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? O uczciwości w nauce: nauka a pseudo-nauka. [pokazy różnych "cudownych" opasek, "moderatorów pola geopatycznego" itp. [dyskusja ze studentami]
Prof. Piotr Durka wykład "Elektryczny ślad myśli i interfejsy mózg-komputer"

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.

prace zaliczeniowe 2023-24

Dzień z życia

Weronika Bagniewska Czy jesteś tego świadomy?
Zsófia Bedyńska Z życia młodej kobiety z lat sto piętnastych
Adrianna Czerech Idealne dzieci
Damian Kazimierski Ci, co pomarli
Michał Kuliński Zjazd
Maja Nowak Dzień z życia robota
Maciej Ołdakowski Dostojna Starość

Prace wyróżnione

Jonasz Aleszkiewicz AI i prawo
Patrycja Barańczyk Co nas zabawi za kilka lat?
Szymon Dębowski Pomiędzy klikaniem, a myśleniem. Co będzie przed satysfakcjonującymi implantami do mózgu?
Adam Głowacki Świadomość maszyn w obliczu trudnego problemu świadomości
Mikołaj Grymuza Sceptyczna Inteligencja
Sebastian Kamiński O potencjalnej przyszłości interfejsów mózg komputer (i mózg-mózg) w badaniach nad świadomością
Jakub Kołaczyński "Czy można wyjść za chatbot'a?" i dużych modeli językowych inne perypetie.
Katarzyna Kwiatkowska DNA jako nowa forma spisu powszechnego?
Kacper Lenkiewicz Sztuczna inteligencja jako program opisany na komputerze o konstrukcji inspirowanej ludzkim mózgiem.
Emil Łosiak Nano AI
Pola Pawlikowska Sport przyszłości
Jakub Podlasek Biohacking - co się stanie gdy nauka wejdzie pod strzechy?
Kacper Przybysz Piractwo w czasach ze sztuczną inteligencją
Marcelina Rowicka Społeczeństwo przyszłości
Mikołaj Sobolewski Czy "duchy" wkrótce znikną?
Patrycja Styka Jak czuć się kochanym?
Jakub Wituch Czy jesteśmy jeszcze w stanie rozpoznać czy tekst został napisany ludzką ręką czy za pomocą narzędzia AI?

Eseje

Konrad Dunicz Nowa Rzeczywistość
Antoni Gola Kuchnia przyszłości
Hanna Góźdź Czego potrzebuje świat?
Justyna Kanatek Disruptive technologies - Blockchain
Oliwier Matysek Prawda o Teleportacji
Jan Osiejewski Przyszłość w dobie sztucznej inteligencji
Weronika Szczepanik Sztuczna inteligencja inaczej
Karolina Ślaska Problemy świadomych maszyn i ich relacje z ludźmi

prace zaliczeniowe

tematy esejów i sprawozdań

Proszę je traktować przykładowo:

w czym zastąpi nas sztuczna inteligencja (AI)? A w czym nie ma szans?
Roboty do roboty!
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!

Teaching in English

Physcis of Condensed Matter
Low-dimensional systems and nanostructures

Teaching in Polish

Projects

Jacek Szczytko

Faculty of Physics, University of Warsaw