Все науки. №8, 2023. Международный научный журнал - страница 4

Ключевые слова: квантовый туннельный эффект, электроны, передача информации, теоретические основы, физико-математический аппарат.

Annotation. This article discusses the theoretical foundations and mathematical apparatus of a new method of transmitting information at high speeds, in contrast to the classical electromagnetic method, the method of using quantum entanglement and other similar recognized methods. The technological improvement of information transmission methods today really deserves attention, since they become a sufficient reason for a new revision of new achievements in this field. One of such technologies, currently developing mainly in a theoretical way, is the method of using the electronic tunnel effect. Now becoming more and more relevant.

Keywords: quantum tunneling effect, electrons, information transfer, theoretical foundations, physical and mathematical apparatus.

Явление квантового туннельного эффекта, сегодня является достаточно известным и популярным. Сам этот эффект основывается на том, что микрочастицы могут преодолевать определённый потенциальный барьер, если её полная энергия, которая при этом остаётся неизменной и не затрачивается на преодоления барьера, является меньшей высоты самого барьера. Разумеется, такое явление по своему определению не могло бы происходить в масштабах классической физики, как минимум по причине яркого её противоречия, однако, сам этот эффект является доказанным многочисленными эмпирическими результатами, поскольку лежит в основе самых различных явлений атомной, молекулярной физики, физики атомного ядра и элементарных частиц, твёрдого тела и прочих.

Для большего понимания настоящего эффекта укажем, что пусть изначально задаётся определение кинетической энергии частицы согласно (1), откуда видно, что если выполняются условия действия квантового туннельного эффекта, то получается, что импульс такой частицы, удовлетворяющая поставленным условиям должен становиться мнимой величиной и казалось бы это никак не могло быть в реальности, но вместе с этим решение знаменитого уравнения Шрёдингера (2), где потенциальная энергия частицы является константой имеет решение (3), откуда выводиться значение для импульса как (4).

И хотя в данном случае импульс становиться мнимым, когда величина потенциального барьера начинает превышать полную энергию частицы, как это и было указано. Для понимания природы и причин настоящего явления можно прибегнуть к представлению отдельной модели с тремя потенциальными барьерами, для каждой из которых будут определены свои волновые уравнения, после чего будет выведено конечное выражение, либо можно воспользоваться более наглядным соотношением неопределённости Гейзенберга. Как можно видеть из первого соотношения для неточностей координат и импульса, при более точном определении координат частицы уменьшается точность её импульса, за счёт чего можно говорить о нахождении величины импульса частиц в любом подходящем множестве величин в это время, что и позволяет частице обладать комплексным значением импульса, что и становиться причиной туннельного эффекта. Однако, в таком случае будет иметь место определение величины определяющая вероятность прохождения частицы через этот барьер.

Так настоящий коэффициент прохождения определяется согласно первоначальной модели, согласно которой пусть имеются три потенциальных барьера, первая и третья из которых имеют нулевую высоту, а вторая достаточно высокую, чтобы превышать значение полной энергии частицы. В таком случае, во время приближения частицы к потенциальному барьеру, определение её координаты увеличивается, за счёт чего по соотношению неопределённости уменьшается определённой её импульса, после чего определённое количество её составных могут проходить через барьер, а определённая может быть отражена. Именно отношение этих двух компонентов дают некое определение тока вероятности, где в качестве числителя выступает ток вероятности падающей на барьер волны, а на роли знаменателя – ток вероятности проходящей через барьер части волны. Также обратным значением этой величине является ток отражения, откуда уместным является определение их суммы, равной единице.