Control Systems and Computers, N2-3, 2021, Стаття 9

Bilyk V.K. Creation of a Visual Model of the Atomic Structure as a Possible Element of a Quantum Computer. Control Systems and Computers. 2021. № 2-3. pp. 

УДК 539.182+004.3

В.К. Білик, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник,
Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України,
03187, м, Київ, просп. Академіка Глушкова, 40, Україна,
BilykVK@gmail.com

СТВОРЕННЯ НАОЧНОЇ МОДЕЛІ БУДОВИ АТОМА
ЯК МОЖЛИВОГО ЕЛЕМЕНТА КВАНТОВОГО КОМП’ЮТЕРА

Вступ. Одним із відповідних варіантів реалізації кубітів для квантового комп’ютера можуть бути атоми. Тому доводиться по-новому переглянути структуру атома з урахуванням нових застосувань. У літературі про будову атома наводяться часом суперечливі уявлення щодо траєкторії руху електрона навколо ядра. Останнім досягненням є уявлення моделей атомів у вигляді орбіталей. Але воно недостатньо визначено для застосування у створенні квантового комп’ютера.

Мета статті — створення наочного (образного) уявлення про можливу модель структури атома для реалізації кубіта квантового комп’ютера.

Методи. Засобами класичної механіки і методом якісного аналізу (без складних обчислень, шляхом дослідження функцій) пропонується аналітичне обґрунтування можливої моделі траєкторії руху електрона навколо ядра в атомі, яке дає більш точне наочне уявлення про траєкторію руху електрона і про будову атома. При цьому, був використаний характер взаємодії сил, що діють на електрон в кулонівському полі і закони обертального руху тіла навколо осі.

Результат. Показано, що стійкий рух електрона в атомі забезпечується не тільки рухом за основною еліптичною або круговою орбітою (що відомо з літератури), але й додатковим рухом електрона навколо основної траєкторії по спіралі, проекція якої на площину основної орбіти має вигляд косинусоїди (що не було відомо до цього). При обліку крім основних сил, які впливають на електрон (сил інерції, Кулона, відцентрових і Коріоліса), ще й додаткових сил (електромагнітної взаємодії, гіроскопічних і гравітаційних), структура атома має вигляд не просто орбіталі (кулі). У статті детально розкрито структуру всередині кулі: Траєкторія руху електрона має форму кулі (точніше еліпсоїда) з товщиною стінки (кірки), що дорівнює амплітуді розглянутої вище косинусоїди. При цьому, уздовж кола (еліпса) укладається ціле число косинусоїд.

Висновок. Доведено, що електрон і ядро це самоврівноважувальна електромеханічна автоколивальна динамічна система, в якій електрон утримується в динамічній рівновазі на орбіті, що складається з основного кола (еліпса) і додаткової косинусоїди, навколо основного кола. Основна частина запропонованого в статті матеріалу добре узгоджується з уже відомим з літератури і обґрунтовує відомі постулати. Але частина запропонованого суперечить відомому. Тому важливо представити новий підхід на суд широкого кола фахівців для з’ясування істини в досить складному для розуміння питанні.

Завантажити повний текст в PDF (англійською).

Ключові слова: кубіт, модель будови атома, траєкторія руху електрона, електромеханічні самоуравновешующіеся системи, автоколивальні системи, обертальний рух.

Надійшла 21.12.2020