Sí , pero la mayoría de las veces la mecánica cuántica se usa explícitamente en áreas de investigación activa dentro de estos campos. Con la única excepción de la ingeniería eléctrica, un tratamiento puramente clásico de la mayoría de los fenómenos aún es suficiente para sobrevivir. Es mucho más probable que los campos científicos se centren en la mecánica cuántica real que los campos de ingeniería.
En mi opinión, los campos que utilizan la mecánica cuántica más ampliamente son la ingeniería eléctrica y la ingeniería de materiales . Lo que sigue a continuación es una lista casi completa de todos los campos de ingeniería que hacen uso de la mecánica cuántica en aplicaciones significativas.
Ingenieria Eléctrica
La mecánica cuántica aparece en:
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- Diseño de transistor / semiconductor
- Nanoelectrónica
- Espintrónica
- Fotónica
Las dos últimas son áreas de investigación prometedoras que se superponen significativamente con la investigación en física de materia condensada y física atómica / molecular / óptica, mientras que las dos primeras han estado impulsando la ley de Moore durante las últimas dos décadas.
La nanoelectrónica se ocupa de las complejidades de reducir los circuitos a versiones de tamaño nanométrico, donde los efectos cuánticos como el túnel cuántico comienzan a dominar. La espintrónica es un campo que propone reemplazar la electrónica convencional (basada en la carga del electrón) con una nueva forma de electrónica basada en el giro de un electrón, mientras que la fotónica evita todos los electrones y propone construir circuitos que funcionan con luz pura .
¿De qué es responsable la nanoelectrónica?
Ingeniería de materiales
La ingeniería de materiales emplea la mecánica cuántica ampliamente en el desarrollo e investigación de las propiedades de materiales novedosos como el grafeno y el aerogel. El grafeno es un ejemplo de una sustancia que es realmente interesante desde el punto de vista mecánico, es un ejemplo de un material de Dirac . Los ingenieros de materiales también estudian aisladores topológicos, otro ejemplo de materiales que demuestran un comportamiento mecánico cuántico interesante, y superconductores.
Se necesita una comprensión firme de la química cuántica y la física cuántica para comprender la unión química en los materiales y, por lo tanto, la mecánica cuántica juega un papel importante en la síntesis química de los materiales.
La estructura del grafeno, un interesante material “cuántico”.
Ingeniería en ciencias de la computación
La mecánica cuántica se está utilizando activamente en el campo de la computación cuántica. Algoritmo de Shor (que promete la primera mejora en factorizar números primos en siglos, cuya dificultad forma la base de la mayoría de los sistemas de encriptación), Información cuántica (un campo que utiliza la mecánica cuántica para estudiar sistemas hipotéticos compuestos enteramente de qubits , el análogo cuántico de un poco), y la criptografía cuántica es un ejemplo de cómo se utiliza la mecánica cuántica a este respecto.
Los ingenieros informáticos también están interesados en diseñar y desarrollar computadoras cuánticas: los ingenieros de D-Wave afirman haber realizado esta tarea, aunque la mayoría cree que su prototipo no es una verdadera computadora cuántica.
¡Mecánica cuántica en informática!
Ingeniería Biomédica
La mecánica cuántica se encuentra en el corazón de las imágenes de resonancia magnética, donde las interacciones mecánicas cuánticas entre los campos magnéticos y los núcleos atómicos son clave, y la tomografía por emisión de positrones, donde las reacciones entre los positrones y la materia ordinaria permiten obtener imágenes del interior del cuerpo humano.
La ingeniería biomédica participa activamente en el campo de la medicina nuclear, que (por supuesto) se desarrolla por completo en el marco de la mecánica cuántica.
Una máquina de RMN
Ingeniería óptica
Los ingenieros ópticos desarrollan sistemas que emplean interacciones con la luz, cuya encarnación moderna implica un amplio uso de la mecánica cuántica. Un ejemplo simple es la fabricación de láseres, que se construyen a partir de una comprensión muy profunda de la electrodinámica cuántica; Otros ejemplos incluyen el microscopio electrónico (donde los electrones, en lugar de la luz, se utilizan para tomar imágenes) y otros dispositivos, como el microscopio de exploración de túneles (que funciona en túneles cuánticos).
Imágenes de microscopios electrónicos de barrido
Ingeniería Química
Aquí hay una descripción del curso de esta universidad que, con suerte, explicará cómo esta prometedora dirección de investigación podría tener un impacto en el campo:
Varias tecnologías de simulación por computadora se utilizan en ingeniería mecánica y química. Una de ellas son las simulaciones de mecánica cuántica que actualmente muestran un uso creciente en la investigación académica e industrial, principalmente en la combustión y la ingeniería química. Se utilizan para calcular propiedades moleculares y termodinámicas basadas en la estructura molecular que tienen un alto potencial para la optimización y el diseño de procesos. Las aplicaciones actuales son, entre otras: el cálculo de las propiedades requeridas para modelar la lubricación, la inyección de combustible, el encendido y la combustión, así como el diseño de solventes para la producción de biocombustibles, la extracción de precursores de drogas y en reacciones químicas catalizadas por enzimas. Esta conferencia de mecánica cuántica aplicada proporciona conocimientos básicos para ingenieros en un campo dominado por científicos naturales.
Ingeniería Nuclear
¡Gracias a Anass Wanass por señalar esto!
Los ingenieros nucleares diseñan y construyen reactores nucleares. Por razones muy obvias, la mecánica cuántica es parte integral de su sustento.