Недавно я наткнулся на рекламный пост во внутреннем блоге известного издательства “Питер”, посвященный книге Шона Кэрролла “Пространство, время, движение”. Это книга, посвященная совершенно иной интерпретации энтропии, но на этот раз речь идет об энтропии черных дыр. Поэтому я решил весьма кратко прокомментировать другую, менее известную концепцию, которая была изобретена примерно полтора года назад. Эта концепция учитывает энтропию в необычном применении в качестве инструмента для проектирования новых материалов и прогнозирования их потенциальных свойств. В Рунете осталась практически незамеченной интересная теория, предложенная исследователями из Пенсильванского университета под руководством Зи-Ку Лю. В своей статье авторы попытались ответить на вопрос о том, почему в некоторых материалах объём вещества уменьшается при повышении температуры.
Архив рубрики: Наука
Предложен новый метод детектирования изменения в массе отдельных атомов при квантовых прыжках электронов
Иллюстрация: R. X. Schüssler, et al. / Nature. Физики предложили абсолютно новый способ обнаружения эффекта изменения массы отдельных атомов во время квантового скачка электрона с помощью высокоточного масс-спектрометра. Предложенная новая методика позволила отследить высокозаряженный ион рения и обнаружить его новое метастабильное состояние, которое можно использовать в точных атомных часах. Результаты данной работы опубликованы в известном журнале Nature. В 1905 году Альберт Эйнштейн показал, что любая энергия может быть ассоциирована с некоторой массой: E=mc2. Этот факт дает возможность измерять энергию систем путем измерения их массы: например, теоретически можно вычислить заряд телефона или механических часов с помощью относительных высокоточных весов. В современной физике в качестве таких весов выступают масс-спектрометры: они способны детектировать изменения в массе группы заряженных атомов, ионов. Однако, изменения в массе одного иона зафиксировать крайне трудно и до сих пор этого не удавалось сделать.
Создан первый квантовый компьютер на основе кремниевых квантовых точек, работающий при температуре выше одного Кельвина
Иллюстрация от Luca Petit / QuTech. Две исследовательские группы независимо друг от друга продемонстрировали, что кубиты на основе кремниевых квантовых точек могут работать при температурах выше 1 Кельвина. Одна из этих групп также смогла реализовать универсальную квантовую логику на простом двухкубитном процессоре. При таких низких температурах все твердотельные квантовые вычисления становятся простыми и, главное, очень дешевыми. Обе работы опубликованы в журнале Nature (1, 2). Квантовые компьютеры способны превзойти свои классические аналоги во многих задачах, от симуляций сложных молекул до разложения больших чисел на простые множители. Однако для решения полезных задач необходимо контролировать миллионы кубитов, что может оказаться серьезной инженерной проблемой. Многообещающие сверхпроводники и квантовые точки работают при температуре десятки милликельвин, а каждый кубит управляется отдельной линией.
Удалось впервые охладить ансамбль молекул до температуры 220 нанокельвин с помощью испарительного охлаждения
Иллюстрация: Hyungmok Son, et al. / Nature. Группа американских физиков охладила молекулы натрия-лития до температуры 220 нанокельвинов, столкнув их с ультрахолодными атомами натрия. Результаты этого интересного исследования опубликованы в знаменитом журнале Nature. Испарительное охлаждение используется как для понижения температуры нашего тела, когда мы потеем, так и для охлаждения помещений и приборов. Природа этого явления заключается в том, что горячие частицы в охлажденной системе сталкиваются с холодными частицами, передавая свой импульс холодным частицам, которые затем покидают систему. В атомной физике испарительное охлаждение применяется для снижения энергии колебаний ансамбля атомов. Технология использует электромагнитное поле для улавливания атомов в оптическую ловушку. С течением времени атомы сталкиваются друг с другом и некоторые из них становятся подвижнее, чем другие. Такие высокоэнергетичные атомы покидают ловушку, понижая тем самым энергию всей системы и снижая температуру оставшихся атомов.
Нейросеть обучили предсказывать сложное взаимодействие биологических молекул
В последнее время были созданы нейронные сети, которые обучены максимально быстро считывать информацию с поверхности белков — молекул, которые играют важную роль во многих биологических процессах. Эта новая технология сейчас используется для создания защиты от различных вирусов. У специалиста по вычислительной биологии Бруно Коррейа в лаборатории было заведено железное правило: никакого машинного обучения (МО). До последнего времени он не считал эту дисциплину строгой наукой. Но недавно Коррейа использовал её для поиска потенциальных способов взаимодействия белков – сложных свёрнутых молекул, отвечающих за многие биологические процессы – и получил результат в 40 000 раз быстрее обычных методов. На обложке журнала Nature Methods за февраль 2020 красуется его система. О своём нежелании принимать МО Коррейа говорит: «Я ошибался, и рад, что ошибался». Что заставило его передумать?
Могут ли квантовые компьютеры быть мощнее классического суперкомпьютера: от теории к практике
Теоретически квантовый компьютер может быть намного мощнее любого классического суперкомпьютера. Исследователи со всего мира пытаются подсчитать, что потребуется квантовому компьютеру для достижения так называемого “квантового превосходства”, и сможет ли, например, та же компания Google действительно достичь этого, как она заявляла совсем недавно. Классические компьютеры включают и выключают транзисторы, чтобы представить данные в виде единиц и нулей.Квантовые компьютеры используют квантовые биты – кубиты, которые, благодаря странной природе квантовой физики, могут находиться в состоянии суперпозиции, одновременно обозначая и 1 и 0. Суперпозиция позволяет одному кубиту выполнять два вычисления одновременно, а когда два кубита связаны друг с другом посредством такого квантового эффекта, как запутанность, они могут выполнять уже 22, то есть 4 вычисления одновременно; три кубита способны на 23, или восемь вычислений; и так далее.
