На иллюстрации: Карта плотности потсоянного тока, протекающего через графеновыую полоску. A. J. Healey et el. / Nature Physics, 2022. Физики впервые создали двумерный квантовый микроскоп, с помощью которого построили профили магнитного поля и температуры ферромагнетика и плотности тока, протекающего через графен. В качестве датчика ученые использовали двумерный нитрид бора, а значения физических величин определяли по относительному изменению интенсивности флуоресценции на его дефектах. Двумерный микроскоп показал высокую чувствительность и потенциально будет иметь большее пространственное разрешение, чем у трехмерных аналогов, пишут ученые в Nature Physics. Квантовая микроскопия изучает объекты с помощью квантовомеханических эффектов. Один из ее методов основан на так называемых спиновых дефектах.
Архив рубрики: Наука
Возможно ли создание компьютера на основе органических молекул: кислотные вычисления и ДНК-компьютеры
Скорый кризис транзисторных процессоров в начале 1990-х казался неизбежным. И пока в одних лабораториях альтернативу искали, проектируя передовые квантовые алгоритмы и экспериментируя с кубитами, в других — двигали компьютеры на биомолекулах. В 1994 году практически одновременно ученые собрали первый квантовый вентиль и решили первую задачу с помощью ДНК. Но к тому, чтобы двигаться дальше, одни «альтернативные айтишники» были готовы лучше, чем другие. Проектировать квантовые компьютеры начали задолго до появления кубита. Еще в 60-х теоретики занялись квантовой информатикой, а к 80-м уже думали о квантовых алгоритмах, возможном устройстве логических вентилей на кубитах, а экспериментаторы собирали разнообразные прототипы кубитов. А над теорией ДНК-вычислений никто специально не работал. Там сразу начали решать конкретные вычислительные задачи.
Открыта возможность закручивания элементарных частиц с помощью неточного измерения направления их движения в запутанной паре
Иллюстрация: D. V. Karlovets et al. / The European Physical Journal C, 2022. Немецкие и российские физики предложили способ закручивания частиц, основанный на правильной пост-селекции в запутанной паре. Метод опирается на максимально неточное измерение направления движения одной частицы, что наделяет вторую ненулевым средним орбитальным моментом. Теория предсказывает, что таким путем можно закручивать как рентгеновские и гамма-кванты, так и адроны, лептоны и целые ядра независимо от их энергии. Исследование опубликовано в The European Physical Journal C. Ровно 30 лет назад Аллен с коллегами открыли новую веху в квантовой механике свободно распространяющихся частиц. Ученые показали, что фотоны, вдобавок к присущему им спиновому моменту, выраженному через поляризацию, можно наделить орбитальным моментом, который до того считался атрибутом исключительно связанных частиц, например,
Бионический робот позволил изучить механические особенности прыжка ногохвостки
Иллюстрация: Victor Ortega-Jimenez et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022. Биологи и инженеры из Кореи и США детально исследовали все этапы прыжка ногохвосток вида Isotomurus retardatus. Ученые выяснили, что в отрыве, полете и приземлении огромную роль играют коллофоры, торчащие из брюшка животных. На базе понятых принципов авторы изготовили робота с сопоставимой эффективностью приземления. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Инженеры довольно часто заимствуют у природы принципы работы отдельных элементов механизмов или структуру материалов. Со временем подобные исследования объединили термином биомиметика. Наблюдая за животными, специалисты учат своих роботов летать, приземляться, взбираться по стенам, безопасно падать, ходить по дну и многому другому.
Двумерный бозе-конденсат атомов калия позволил смоделировать поведение квантовых полей в искривленном пространстве-времени
Иллюстрация: Celia Viermann et al. / Nature, 2022. Немецкие физики с помощью двумерного бозе-конденсата атомов калия симулировали поведение квантовых полей в искривленном пространстве-времени. Для создания нужной метрики они меняли плотность конденсата и силу взаимодействия атомов друг с другом в пространстве и во времени. Авторы убедились, что движение акустических волн хорошо описывается предсказаниями общей теории относительности, а расширение пространства вызывает спонтанное рождение пар фононов, демонстрирующих сахаровские осцилляции. Исследование опубликовано в Nature. Общая теория относительности сделала возможным исследование того, как зарождалась и развивалась наша Вселенная. Она оперирует языком кривизны пространства-времени, которая математически описывается с помощью метрического тензора (метрики).
В поисках таинственного магнитного монополя: предистория и попытки получить синтетический монополь
Магнитный монополь – это гипотетическая (предположительно, элементарная) частица, представляющая собой однополюсный магнит – в отличие от всем известного магнита с двумя полюсами. Существование монополя было предсказано в 1931 году Полем Дираком – тогда же Дирак предсказал существование позитрона (антиэлектрона). Позитрон – это первая известная античастица, уже в 1932 году он был обнаружен в космических лучах и принёс Дираку Нобелевскую премию по физике. Но полноценный элементарный монополь пока остаётся чисто теоретическим конструктом. Существование монополей прогнозируется в рамках некоторых теорий великого объединения (GUT), но в природе они пока не обнаружены и в ускорителях не получены. Ниже будет рассмотрены гипотезы о том, почему монополи до сих пор не найдены, какие косвенные проявления или аналоги монополей всё-таки существуют, и что всё это может значить.
