Бизнес и математика: от постановки задачи до практических результатов

Одиозные научные исследования — дело обычное. Ученый публикует статью с неожиданными, но не слишком хорошо проверенными выводами, они быстро расходятся по СМИ. Потом другие ученые их опровергают, и это не расходится по СМИ. А все потому, что ученые — люди. Иногда им нужно срочно опубликовать что-то, потому что у университета есть требования по количеству публикаций. Ну, или они гонятся за славой, выраженной в индексе Хирша. Мысль менее очевидная: целые сферы науки, которые со школы кажутся незыблемыми, так же зависимы от человеческих стремлений. Или даже не стремлений, а сиюминутных потребностей, которые устаревают, но сказываются на устройстве наук (и нашей жизни) спустя века. В этом материале, который мы подготовили вместе с банком Точка, о человеческих началах алгебры и ее долгом пути к признанию своей природы рассказывает Андрей Коняев.

Читать далее

Квантовую суперпозицию изучили с помощью механического нелинейного упругого аналога кубита

Иллюстрация: Kazi T. Mahmood & M. Arif Hasan / Scientific Reports, 2022. Американские физики изготовили классический аналог кубита с нелинейностью. Он представляет собой две стальные сферы, в которых возбуждаются волны упругости. Оказалось, что механические колебания в такой системе можно математически интерпретировать в терминах суперпозиции двух базисных состояний, как это происходит в кубите. Упругий аналог кубита не страдает от декогеренции и позволяет считывать информацию о состоянии без его коллапса. Исследование опубликовано в Scientific Reports. Квантовые вычисления — это одно из самых активных направлений сегодняшней физики. Их суть заключается в работе с кубитами — квантовым обобщением привычной информационной единицы.

Читать далее

Предложена простая система преобразования атомных спектров в акустические волны для лучшего усвоения физики студентами

На иллюстрации: Периодическая таблица через призму спектров видимого диапазона. Источник: Field Tested Systems. Американская преподавательница физики Джилл Линц создала библиотеку звуков, соответствующих спектрам видимого диапазона почти всех химических элементов периодической таблицы. Она поставила в соответствие каждой линии спектра звуковую частоту с амплитудой, пропорциональной ее интенсивности. Для большего благозвучия исследовательница оптимизировала длительность всех частотных компонент, а также сопоставила их нотам равномерного строя, что позволяет сыграть «атомные звуки» на музыкальных инструментах. О результатах своей работы Линц сообщила на собрании Американского акустического общества, кратко об этом пишет Physics. Технические подробности исследования опубликованы в материалах предыдущего собрания.

Читать далее

Впервые удалось добиться интерференции одиночных фотонов на расстоянии 300 километров от их источника

Иллюстрация: Xiang You et al. / Advanced Photonics, 2022. Физики из Германии и Китая добились интерференции одиночных фотонов, испущенных независимыми квантовыми точками, расположенными на расстоянии 300 километров друг от друга по оптическому волокну. Для борьбы с различием в длинах волн они использовали конвертер с оптической накачкой, а также уменьшали искажения в поляризации и форме волнового пакета с помощью контроля температуры и системы поляризационных фильтров. В результате видность интерференционной картины составила 0,93. Исследование  опубликовано в Advanced Photonics.  Великие физики тоже могут ошибаться. Хрестоматийным примером этого можно считать утверждение Поля Дирака, сделанного им на страницах своей книги «Принципы квантовой механики» — фундаментального труда, в котором он дал последовательное и строгое изложение этой замечательной теории.

Читать далее

Обнаружена возможность создания высокосимметричных материалов на основе квазикристаллов с помощью электрического разряда

На иллюстрации: Слева — зерно квазикристалла под пленкой и его дифракционное изображение. Справа — атомарная структура квазикристалла с 12-м порядком осевой симметрии. Линейный масштаб — 1 микрометр и 1 нанометр соответственно. Источник: Luca Bindi et al. / PNAS, 2022. Физики открыли новый способ создания квазикристаллов с помощью электрического разряда. Они нашли квазикристалл внутри образца из расплавленного электропровода и сплавившегося песка, который возник в результате удара молнии или обрыва линии электропередач. Ученые предполагают, что электрический метод синтеза не только позволит создавать высокосимметричные материалы, но и объясняет возникновение квазикристаллов в метеоритах. Работа  опубликована  в журнале  Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Читать далее

Доказано существование природного механизма, стабилизирующего климатические флуктуации планетарного масштаба

Исследование учёных Массачусетского технологического института, опубликованное в журнале Science Advances, подтвердило, что на планете уже сотни тысяч лет действует механизм «стабилизирующей обратной связи», который возвращает климат от критических значений и стабильно удерживает глобальную температуру в весьма устойчивом диапазоне, пригодном для жизни. Климат Земли претерпел значительные изменения — от вулканической деятельности по всему миру до планетарных ледниковых периодов и резких изменений уровня солнечной радиации. И всё же, жизнь не прекращает своё существование последние 3,7 миллиарда лет. Как это происходит? Вероятно, механизм заключается в «силикатном выветривании» — геологическом процессе, в ходе которого медленное и устойчивое выветривание силикатных пород сопровождается химическими реакциями, которые в конечном счёте выводят углекислый газ из атмосферы в океанические отложения, задерживая его в породах.

Читать далее

Обнаружено возникновение квантовой запутанностиза счет механической закрутки одиночных фотонов

Британские физики обнаружили возникновение квантовой запутанности между различными свойствами одиночных фотонов, бегущих одновременно по разным вращающимся интерферометрам Саньяка. Этот результат можно интерпретировать как свидетельство рождения запутанности, вызванное сильным искривлением пространства – времени. Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Величайшая проблема в физике — объединение квантовой механики и теории относительности — пока не решена. Причин у этого несколько, но самая важная из них заключается в том, что процессы, описываемые этими теориями, происходят на очень разных масштабах. Это побуждает физиков придумывать эксперименты, где релятивизм и искривление пространства времени соприкасаются с квантовыми свойствами объектов.

Читать далее

Загадки из глубин космоса: почему скорость вращения черных дыр очень близка к скорости света

Заглядывая в глубины космоса, прежде всего мы видим яркие точки и пятна – звёзды и галактики. Большая часть видимого в ночном небе света действительно исходит от звёзд. А если заглянуть во Вселенную при помощи приборов, выйдя за пределы видимой части спектра, мы увидим гораздо больше всего. У самых ярких и самых массивных звёзд время жизни оказывается самым малым – они сжигают своё топливо гораздо быстрее, чем их мелкие сородичи. Дойдя до предела ядерного синтеза, они заканчивают свою жизнь и превращаются в звёздные останки. Останки эти бывают разных видов: для звёзд самой малой массы (типа Солнца) это будут белые карлики, для чуть более массивных – нейтронные звёзды, а для гигантов – чёрные дыры. Получающиеся компактные объекты излучают в электромагнитном диапазоне во всех спектрах, от радио до рентгена, и иногда результаты наблюдений этого излучения дают нам удивительные результаты.

Читать далее

Квантовая телепортация с помощью гибридной запутанности позволила создать новый цифро-аналоговый преобразователь

Иллюстрация: Tom Darras et al. / Nature Photonics, 2022. Французские физики научились преобразовывать кубиты с дискретными переменными в кубиты с непрерывными переменными. Квантовая версия цифро-аналогового преобразователя основана на квантовой телепортации с помощью гибридной запутанности между кубитами разного типа. Протокол, разработанный авторами, содержит в себе запутывание входного и затравочных разнотипных, а также измерение одного из них в белловском базисе. Исследование опубликовано в Nature Photonics. Аналоговая и цифровая — это две ипостаси информации, с которой человек имеет дело. Первая связана с непрерывными изменениями информационных переменных, в то время как во втором случае они дискретны. Разница в их математической природе определяет различие в подходах к работе аналоговых и цифровых вычислителей.

Читать далее