Фото: R. Dubessy / University of Paris 13; CNRS Paris. Физики экспериментально получили кольцо из вещества в сверхтекучем состоянии, которое вращается более минуты со скоростью, превышающей звуковую до 18 раз. Данная конфигурация должна помочь реализовать гигантский квантовый вихрь в подобной системе, пишут авторы в журнале Physical Review Letters. При охлаждении ряда веществ до близкой к абсолютному нулю температуре они могут переходить в квантовое состояние, которое характеризуется новыми свойствами. В частности, гелий при таких условиях становится сверхтекучим, то есть ведет себя как жидкость с нулевой вязкостью. Также многие вещества, в первую очередь разреженные атомарные газы, становятся конденсатами Бозе — Эйнштейна, в которых частицы проявляют скоррелированное поведение и описываются единой волновой функцией. Важным свойством сверхтекучих веществ оказывается возникновение квантовых вихрей, то есть небольших вращательных течений, которые могут существовать лишь при определенных значениях момента импульса.
Архив рубрики: Наука
Обнаружена возможность гасить и усиливать лазерный луч с помощью постселекции облака атомов
Благодаря постселекции облако атомов в основном состоянии может гасить и усиливать падающий на него лазерный луч даже в том случае, если состояние атомов не изменяется. Ключевую роль в этом эффекте играет переменное и заранее неизвестное число фотонов, содержащихся в падающем пучке. Теоретическую статью с описанием эффекта американские физики опубликовали в Physical Review A, а препринт статьи выложили на сайте arXiv.org. Если достаточно сильно охладить облако атомов и некоторое время подождать, то все атомы «свалятся» в основное состояние, в котором их энергия минимальна. Такое облако поглощает фотоны, но не может их испускать. Следовательно, если пропустить сквозь него лазерный луч, атомы будут «выдергивать» из него фотоны и отбирать энергию. Впрочем, в квантовой механике процесс поглощения фотона происходит не наверняка, поэтому с небольшой вероятностью атомы могут остаться в основном состоянии даже после пропускания лазерного луча. Естественно ожидать, что после такой обработки энергия луча не изменится.
Впервые измерена величина сильного взаимодействия между протоном и гипероном
Иллюстрация: ALICE CERN, 2020. Данные эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере по протон – протонным столкновениям использовали для измерения сильного взаимодействия между протонами и двумя типами гиперонов — частиц из трех кварков, один из которых является странным. Новые наблюдения превзошли предыдущие исследования по точности и диапазону наблюдения, а в будущем использованный метод позволит лучше изучить сильное взаимодействие короткоживущих адронов. Это может помочь физикам не только в поиске связанных состояний экзотических частиц, но и в понимании структуры нейтронных звезд. Статья опубликована в журнале Nature. Почти вся видимая материя во Вселенной состоит из нуклонов (протонов и нейтронов), которые, в свою очередь, являются барионами — частицами из трех кварков. Кварки в таких структурах связывает сильное взаимодействие, которое реализуется посредством обмена глюонами — бозонами-переносчиками сильного взаимодействия. Это же взаимодействие приводит к возникновению остаточной силы, которая связывает друг с другом и сами нуклоны: таким образом образуется дейтрон (связанное состояние нейтрона и протона) и все остальные атомные ядра.
Бозонный сэмплинг на 100-модовом оптическом интерферометре позволил продемонстрировать квантовое превосходство
Китайские физики собрали оптическую схему, с помощью которой продемонстрировали квантовое превосходство. В качестве задачи для демонстрации скорости работы квантового устройства они выбрали бозонный сэмплинг на 100-модовом оптическом интерферометре. По расчетам авторов, их квантовый вычислитель справляется с этой задачей в 100 триллионов раз быстрее, чем обычный суперкомпьютер. Работа опубликована в журнале Science. С начала развития квантовых технологий вопрос превосходства квантового компьютера над классическим не только остается открытым, но и постоянно меняется его формулировка. Ученые сосредоточили свое внимание на определенных задачах, в которых квантовые вычислители оказываются эффективнее классических. Почти год назад отдел квантового искусственного интеллекта компании Google впервые заявил о том, что их сверхпроводниковый 53-кубитный процессор Sycamore смог превзойти классический суперкомпьютер в задаче о генерации случайных числовых строк. Из-за вероятностной природы кубитов число возможных вариантов таких строк оказывается очень большим — 253, поэтому для классического компьютера решение такой задачи может занять тысячи лет.
Скорость света и шумеры: рассказ об условности нашего понимания пространства и времени
Из учебников физики нам известно, что скорость света в вакууме равна 299792458 метрам в секунду. Вы никогда не задумывались, почему такая фундаментальная физическая константа как скорость света имеет такое странное значение? Почему она равна приблизительно трехстам миллионам метров в секунду? Почему не больше и не меньше? В чем сакральный смысл этого числа? Никакого сакрального смысла в этом числе, ясное дело, нет. Все дело в том, что мы получаем такое бессмысленное значение скорости света исключительно из-за полной бессмысленности выбранной нами системы мер. Ведь что такое секунда и метр? Что такое секунда? Чтобы понять это, давайте представим себе, инопланетянина, изучающего людскую цивилизацию. Он узнает, что для измерения времени мы используем единицы, равные времени полного обращения нашей планеты вокруг собственной оси, деленное на некоторое число. Если мы поделим время полного обращения Земли на двадцать четыре, то получим час. Если час мы поделим на шестьдесят, то получим минуту. А если и минуту мы поделим на шестьдесят, то получим секунду.
Впервые удалось снизить затухание сигнала в оптических волокнах с полой сердцевиной до стандартных значений
Иллюстрации: Hesham Sakr et al. / Nature Communications, 2020. Британским физикам удалось снизить уровень затухания сигнала в оптических волокнах с полой сердцевиной. Для длин волн 1064 и 850 нанометров значения потерь оказались сравнимы со стандартными, а на длине волны 660 нанометров полые волокна превзошли существующие аналоги. Таких результатов авторам удалось добиться благодаря использованию полых трубок внутри сердцевины и правильно подобранной геометрии поперечного сечения. Работа опубликована в Nature Communications. Несмотря на то, что реальные потери сигнала в оптоволокне близки к теоретическому пределу, у него все еще есть ряд недостатков. Например, хроматическая дисперсия в волокне приводит к расширению световых импульсов во времени, из-за чего идущие подряд импульсы могут накладываться друг на друга. Это связано с тем, что спектр импульса состоит из набора немного отличающихся длин волн. Волны разной длины распространяются по световоду-волокну с разной скоростью, и в итоге они приходят в одну и ту же точку в разное время.
