Иллюстрация: Federico Centrone et al. / Nature communications, 2021. Квантовый вычислитель опередил классический в решении новой задачи, а точнее в проверке этого решения. Физики экспериментально реализовали протокол проверки решения задачи, которую нельзя решить на классическом компьютере за полиномиальное время. Они показали, что для проверки квантовой машине требуется в тысячу раз меньше информации. Работа опубликована в Nature Communications. Квантовый компьютер сильнее и мощнее классического не в любой задаче. Пока ученым удалось продемонстрировать квантовое превосходство на задачах генерации случайной строки и бозонного сэмплинга. С прикладной точки зрения эти задачи не представляют какой-то ценности — они показывают возможности квантовых вычислителей и их будущего в целом. Демонстрация решения более применимых и реальных задач упирается в маленькое число кубитов вычислителя. Выбор задач, которые учатся решать на квантовых вычислителях, неслучаен. Квантовый компьютер должен справиться с задачами, решение которых занимает у классического неограниченное время.
Архив рубрики: Наука
Впервые удалось записать и переместить световой пакет в пространстве на один миллиметр
Фото: Wei Li, Parvez Islam, and Patrick Windpassinger / Physical Review Letters, 2020. Физики из Германии и Китая впервые осуществили запись и транспортировку света на расстоянии более миллиметра. Для этого ученые использовали в качестве памяти ансамбль холодных атомов рубидия. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Для построения систем квантовых коммуникаций необходим полный контроль над квантовой информацией: запись, сохранение и считывание. Коммуникация с использованием фотонов — это один из самых перспективных способов быстрой и секретной передачи информации. Для создания полноценной памяти необходимо уметь сохранять свет, перемещать его и извлекать из него информацию, что является трудными задачами. Квантовая память для света на основе холодных атомов в качестве носителя информации потенциально имеет высокую эффективностью и когерентность, что делает ее хорошим решением для внедрения в сети квантовой коммуникации. Однако, до сих пор ученым не удавалось экспериментально показать процедуру хранения или транспортировки света с помощью холодных атомов.
Обнаружено повышение упорядоченности жидких кристаллов при добавлении в них коллоидных дисков
Иллюстрация: Ivan Smalyukh / Nature, 2021. Физики обнаружили повышение организации в двухфазных жидких кристаллах при нагревании. Оказалось, что добавив в обычный жидкий кристалл коллоидные диски, можно получить материал, который становится более симметричным при повышении температуры. Более того, оказалось, что можно достичь разных типов симметрии, что невозможно в случае с классическими твердыми кристаллами. Статья опубликована в Nature. Жидкие кристаллы — это жидкие вещества, смеси веществ или коллоидные растворы, способные к самоорганизации при определенных условиях. Благодаря самоорганизации у изначально жидкого объекта появляются свойства кристалла. Наиболее распространенная разновидность жидких кристаллов — нематические — это вязкие жидкости, состоящие из продолговатых молекул. Как и у любой другой жидкости, расположение этих молекул хаотично и не имеет никакой симметрии. Но при возникновении внешнего электромагнитного поля, продолговатые молекулы могут все повернуться в одну и ту же сторону, что придаст жидкости кристаллические свойства.
Обнаружено необычное поведение многокомпонентных сплавов при деформации с образованием аморфных фаз
На иллюстрации: Схематическое изображения деформационных эффектов в металлах. Shiteng Zhao / Science Advances, 2021. Физики заметили абсолютно необычное поведение многокомпонентных сплавов при деформации. Выяснилось, что при экстремальной угловой нагрузке в кристаллической структуре металла образуется аморфная фаза. Это очень необычное явление для сплавов, а в случае с многокомпонентными — наблюдается впервые. Статья опубликована в Science Advances. Высокоэнтропийные сплавы, разработанные независимо Брайаном Кантором (Brian Cantor) и Йен-Веем Йе (Jien-Wei Yeh) в 2004 году, представляют собой смесь из не менее пяти металлов, содержание которых примерно одинаково. Поэтому иногда их называют эквиатомными высокоэнтропийными сплавами. Известно, что такие сплавы демонстрируют необычные для металлов и известных сплавов свойства. Например, при низких температурах они проявляют такую же или даже повышенную прочность, тогда как обычные сплавы становятся хрупкими и их прочность заметно падает. Помимо этого, высокоэнтропийные сплавы заметно выигрывают у обычных в прочности и пластичности, и как результат, в устойчивости к деформации.
Впервые получена квантовая голограмма без наложения световых потоков с помощью взаимосвязи запутанных фотонов
Иллюстрация: Hugo Defienne et al. / Nature Physics, 2021. Физики создали квантовую голограмму без прямого наложения двух световых волн. Вместо этого они использовали взаимосвязь запутанных фотонов, чтобы получить необходимую для построения изображения информацию. Статья опубликована в журнале Nature Physics. Голограммы — это объемные изображения, которые получают, складывая две волны. В оптической голографии в роли волн выступают лучи света. Один из них отражается от предмета, и по разнице фаз со вторым лучом можно восстановить изображение. Поскольку каждой частице ставится в соответствие волновая функция, существует не только оптическая голография, но и квантовая, построенная на взаимодействии этих функций. Вместо того чтобы измерять яркость света, физики измеряют вероятность появления частиц в пространстве. С помощью квантовой голографии уже была получена голограмма одиночного фотона: фотон с неизвестной поляризацией столкнули с эталонным и зарегистрировали, как наложились друг на друга их волновые функции. Это и позволило получить пространственное распределение неизвестной частицы.
Обнаружена возможность применения когерентной томографии с постобработкой изображения для проверки подлинности документов
Иллюстрация: Manuel J. Marques et al. \ Science & Justice, 2021. Метод оптической когерентной томографии с постобработкой изображения, разработанный британскими учеными, оказался полезен в проверке подлинности документов. Физики продемонстрировали его возможности на двух типах настоящих идентификационных документов (паспорт из современного поликарбоната и национальная идентификационная карта Португалии) и предсказали возможное использование в других областях. Работа опубликована в журнале Science & Justice. Оптическая когерентная томография (ОКТ) широко применяется в офтальмологии и стоматологии для получения детальных профилей биологических тканей. В ее основе лежит балансная схема детектирования оптических лучей, оптический путь одного из которых зафиксирован, а второй отражается или рассеивается на образце. Смысл такой схемы заключается в том, что сильный опорный сигнал взаимодействует со слабыми изменениями в сигнале, которые несут в себе информацию об образце, и результат их взаимодействия оказывается достаточным для того, чтобы его можно было легко измерить.
