Помогает ли человек сохранению лесного покрова с помощью лесовосстановительных мероприятий: статистика и факты

Страны всего мира обещают высадить миллиарды деревьев с тем, чтобы вырастить новые леса. Однако в новом исследовании демонстрируется, что потенциал поглощения углерода из атмосферы и влияния на изменение климата у современных лесов, восстанавливающихся естественным образом, гораздо больше, чем считалось ранее. Когда Сюзан Кук-Паттон в Смитсоновском центре исследования окружающей среды в Мэриленде семь лет назад занималась постдокторантурой по теме восстановления лесов, она, по её словам, помогла высадить 20 000 деревьев в Чесапикском заливе. Это был очень ценный урок. «Лучше всего в основном росли те деревья, которые мы не сажали, — вспоминает она. – Они естественным образом прорастали на земле, которую мы подготовили для посадок. Множество деревьев появлялось тут и там. Это стало хорошим напоминанием о том, что природа знает, что делает». Что работает в Чесапикском заливе, работает, вероятно, и много где ещё, говорит Кук-Паттон, ныне работающая в благотворительной экологической организации The Nature Conservancy [сохранение природы]. Иногда нам просто нужно дать природе место, чтобы она снова там выросла естественным путём.

Читать далее

Впервые реализован 256-кубитный программируемый квантовый симулятор на нейтральных атомах

Иллюстрация: Sepehr Ebadi et al. / arXiv.org, 2020. Физики реализовали 256-кубитный программируемый квантовый симулятор на нейтральных атомах. Он позволил смоделировать квантовую спиновую модель и обнаружить новые квантовые фазовые переходы. Благодаря уникальной возможности контролировать взаимодействие между атомами, дальнейшее увеличение системы позволит реализовывать квантовые алгоритмы на больших размерностях. Препринт  опубликован на arXiv.org. Квантовые симуляторы на разных платформах не перестают опережать друг друга в числе кубитов и возможности решать разные непосильные для классического компьютера задачи. Платформы на нейтральных атомах уже использовали для моделирования квантовых динамических систем, создания многомерной запутанности, параллельных квантовых логических операций и атомных часов. Однако, создание управляемой системы с сильным взаимодействием из более чем ста кубитов остается сложной задачей даже на сегодняшний день. Группа ученых под руководством Михаила Лукина (Mikhail D. Lukin) из Гарвардского университета создала программируемый квантовый симулятор с настраиваемым числом кубитов (до 256) и взаимодействием между атомами для моделирования квантовых спиновых систем.

Читать далее

Впервые проведена фотоионизация атома водорода в циркулярном ридберговском состоянии с помощью интенсивного лазерного излучения

Иллюстрация: Lindblom et al. / Phys. Rev. A, 2020. Физики исследовали применимость полурелятивистского подхода при описании процессов фотоионизации в интенсивных лазерных полях. Для этого они провели подробную симуляцию облучения атома водорода, находящегося в циркулярном ридберговском состоянии, мощным лазерным импульсом инфракрасного диапазона. Ученые выяснили также, что процесс ионизации в первую очередь вызван давлением света, нежели действием электрического поля, наведенного таким импульсом. Работа опубликована в Physical Review A. Развитие лазерных технологий открыло перед физиками новые режимы генерации света. Особый интерес представляет генерация сверхкоротких лазерных импульсов, потому что в этом случае вся энергия оказывается сконцентрирована в небольшой временной области. На сегодняшний день рекордной признана  интенсивность, равная 2×1022 ватт на квадратный сантиметр. При воздействии таких сильных полей поведение вещества становится совершенно иным. Это, в свою очередь, требует пересмотра теоретических подходов к его описанию.

Читать далее

Предложена новая эффективная схема бозонного сэмплинга в фотонной оптической схеме

Иллюстрация: Jun Gao et al. / arXiv.org, 2020. Китайские физики придумали новый способ бозонного сэмплинга в фотонной оптической схеме. Они предложили использовать информацию о времени детектирования фотонов для оценки вероятностей разных исходов. Для самого сэмплинга авторы использовали интегральные схемы, соединенные между собой во времени. Такой подход позволяет увеличивать размерность задачи бозонного сэмплинга для фиксированного числа входных одиночных фотонов и опередить классический компьютер в решении этой задачи. Препринт работы опубликован на arXiv.org. Бозонный сэмплинг — идеальный кандидат для демонстрации мощности квантовых вычислений, хотя реализовать его на классическом компьютере оказывается намного сложнее, чем, например, на фотонном вычислителе. Недавно ученые под руководством Цзянь-Вэй Пана (Jian-Wei Pan) смогли продемонстрировать это экспериментально: они собрали сложные оптические схемы 50-фотонного источника и интерферометра для получения вероятностного распределения, характерного для бозонного сэмплинга.

Читать далее

Создан мягкий актуатор со способностью изгибаться, захватывать предметы и измерять свою длину

Фото: Mei Yang et al. / Optics Express, 2020. Американские инженеры создали мягкий актуатор, способный изгибаться и захватывать предметы. Внутри него расположено оптоволокно, выступающее в качестве основы интерферометра, что позволяет измерять угол закручивания актуатора и размеры захватываемых объектов. Статья ученых опубликована  в Optics Express. Мягкие роботы представляют собой более безопасную альтернативу классическим роботам в некоторых областях, например, в медицине. В них часто применяют корпус и детали из эластомера, а также пневматический принцип движения с внешним насосом (хотя есть и полностью автономные прототипы с собственной выработкой газа). Но обычно пневматические актуаторы выполняют лишь свою основную задачу, а за контроль их движения отвечает отдельный блок с камерой и компьютером. Инженеры из Университета Джорджии под руководством Мэйбл Хо (Mable Fok) создали актуатор для хватания предметов, отслеживающий свою деформацию. Он состоит из нескольких частей. Внутри расположен мягкий стержень диаметром в три миллиметра, а внутри стержня расположено тонкое оптоволокно с высоким уровнем двойного лучепреломления — расщеплением входящего луча на два с разным направлением.

Читать далее

Физикам удалось рекордно уточнить величину постоянной Ридберга и зарядового радиуса протона

Физики из Германии провели рекордно точное измерение частоты двухфотонного 1S-3S перехода атома водорода, лежащего в ультрафиолетовой области, с помощью техники частотных гребенок. Результаты эксперимента позволили получить уточненные значения постоянной Ридберга и зарядового радиуса протона, что приблизило ученых к решению «загадки радиуса протона». Работа опубликована в Science. «Загадкой радиуса протона» называется расхождение данных по измерению протонного размера, полученных различными экспериментальными группами. Она возникла в 2010 году, когда были опубликованы результаты по сверхточному измерению лэмбовского сдвига в мюонном водороде — экзотической частице, в котором электрон заменен мюоном. Мюон, согласно принципу лептонной универсальности, не должен отличаться от электрона ничем, кроме массы и времени жизни. Из-за того, что мюон в 207 раз тяжелее, он ближе находится к протону, следовательно, эксперименты с мюонными атомами позволяют точнее определить его размер.

Читать далее

Обнаружена применимость термодинамического уравнения капиллярной конденсации Кельвина на атомарном уровне

Иллюстрация: QianYang et al./ Nature, 2020. Британские и китайские физики обнаружили, что уравнение Кельвина, которое описывает конденсацию воды в макроскопических капиллярах, неожиданно хорошо работает и на атомарном уровне — за пределами области своей применимости. Работоспособность термодинамического уравнения на таких масштабах авторы работы считают случайной и связывают ее с одновременной упругой деформацией стенок капилляров. Тем не менее на качественном уровне макроскопическое уравнение капиллярной конденсации должно работать в большинстве случаев и на атомарном масштабе, пишут ученые в NatureУравнение Кельвина, связывающее между собой кривизну поверхности конденсирующейся жидкости и давление пара над ней, — одно из очень важных для физической химии соотношений. Оно помогает описать динамику конденсации жидкости в пористых материалах, зародышеобразование во время кристаллизации или процессы коррозии. Эту же взаимосвязь используют, когда с помощью адсорбции измеряют размер пор в пористых материалах.

Читать далее

Создан высокоэффективный источник одиночных фотонов для масштабирования оптических вычислений

Иллюстрация: Zhaohui Ma et al. / Physical Review Letters, 2020. Физики создали интегральный источник одиночных фотонов, яркость которого в десять раз выше, чем у лучших предшественников. При маленьких мощностях накачки разработанный источник способен генерировать пары фотонов с мегагерцовыми частотами. Это может пригодиться для масштабирования оптических вычислений, где необходимо объединить все оптические элементы на чипе, по аналогии с электрическими схемами Работа принята для публикации в Physical Review Letters. Фотонные квантовые вычислители уже превзошли классические в задаче бозонного сэмплинга на 100 кубитах. Следующий закономерный шаг в развитии оптических технологий — увеличение числа кубитов, уменьшение и упрощение оптической схемы для решения сложных прикладных задач. Оптическая установка для квантовых вычислений состоит из источника одиночных фотонов, основной части, которая изменяет состояния фотонов, и детекторов. Вид основной части зависит от кодировки кубитов: например, если вся информация содержится в поляризации фотонов, то их состояния можно менять с помощью поляризационных пластинок.

Читать далее

Экспериментально показано отсутствие объективной реальности

Новый эксперимент в сфере квантовой физики показал необычный феномен, который раньше существовал лишь в теории. Согласно MIT Technology Review, в нужных условиях два человека могут наблюдать одно и то же событие, но с разным результатом, при этом оба будут правы. Согласно исследованию, результаты которого доступны на сайте arXiv.org, сотрудники шотландского Университета Хериота-Уатта (Heriot-Watt University) впервые продемонстрировали, как два человека могут находиться в двух разных реальностях, спроектировав классический теоретический эксперимент по квантовой физике на практике. Подобные задачи прежде всего связаны с именами таких ученых, как Юджин Вигнер и Эрвин Шрёдингер.

Читать далее