Поглотят ли черные дыры нашу вселенную: парадокс исчезновения информации в чёрной дыре

Сенсационное заявление сделали европейские ученые: им удалось впервые сделать фотографию черной дыры – сверхмассивного коллапсара в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы. Расстояние до этой черной дыры – около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах. “То, что мы видим на снимке, – больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, – пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке. – Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз”. “Это одна из самых массивных черных дыр, которые в принципе могут существовать, – добавил профессор. – Абсолютный монстр, чемпион Вселенной в сверхтяжелом весе”.

Читать далее

Разработан метод сохранения когерентности спиновых кубитов до десятков миллисекунд

Фото: K. S. Miao, et al. / Science, 2020. Физики из США и Японии увеличили время когерентности твердотельных спиновых кубитов до десятков миллисекунд, что на четыре порядка больше, чем в предыдущих спиновых системах. Работа опубликована в журнале Science.  Квантовые компьютеры способны намного превзойти классические вычислительные устройства во многих задачах, от симуляций сложных биологических систем до разложения больших чисел на простые множители. Элементарные объекты в квантовым компьютере (кубиты) представляют собой микроскопические и очень хрупкие системы. Например, в твердотельной реализации квантового устройства в качестве кубитов выступают спины. Основная характеристика кубитов — это время когерентности, которое определяет сколько живет квантовое состояние. В спиновых системах время когерентности достигает нескольких микросекунд, что, к сожалению, не достаточно чтобы провести большие и интересные вычисления. Группа ученых из США и Японии под руководством профессора Дэвида Авшалома (David D. Awschalom) разработала метод сохранения когерентности спиновых кубитов до десятков миллисекунд, что в 10000 раз больше предыдущих экспериментов.

Читать далее

Предложен метод изучения влияния кривизны поверхности и квантовых взаимодействий с помощью ультразвука

Индийские физики предложили новый метод генерации многоэлектронных пузырей в жидком гелии с помощью ультразвука. Это позволило увеличить плотность заряда в пузыре и наблюдать пузырь даже после конденсации газообразного гелия. Новый метод планируется использовать для изучения влияния кривизны поверхности и квантовых взаимодействий на двумерную электронную систему. Статья опубликована в журнале Physical Review B. На поверхности жидкого гелия на электрон воздействуют две силы: кулоновское отталкивание из-за принципа Паули и притяжение за счет поляризации жидкости. Благодаря этому над поверхностью жидкого гелия возникает двумерная электронная система. При достаточно большой плотности электронов на поверхности может трансформироваться в многоэлектронный пузырек — полость в жидкости, содержащая много электронов. Многоэлектронные пузырьки помогут исследовать взаимодействие электронов на кривых поверхностях и позволят достигнуть концентрации электронов более 2×1013 на квадратный метр — при столь большой концентрации проявляются квантовые эффекты такие как квантовое плавление.

Читать далее

Сплав германий-олова с электрической накачкой использовали для создания лазера нового поколения

Физики разработали и протестировали лазер на гетероструктуре германий-олова с электрической накачкой. Ширина самого узкого пика генерации составила 0,13 нанометра, а порог генерации — 598 ампер на квадратный сантиметр при температуре 10 кельвин. Сплав германий-олово хорошо совместим с кремниевой технологией и поэтому такой полупроводниковый лазер может стать отличным интегральным источником света. Статья опубликована в журнале Optica. Любой лазер состоит из трех основных частей: накачки, активной среды и резонатора. Накачка служит источником энергии — она может быть электрической, химической, тепловой или световой. Эта энергия необходима атомам активной среды для того, чтобы перейти в возбужденное состояние и после релаксации испустить фотоны. Резонатор в простейшем случае представляет собой два зеркала и позволяет фотонам много раз пролететь через активную среду и заставить другие атомы тоже испустить фотоны. Одно из зеркал резонатора делается частично прозрачным, чтобы излучение лазера могло покинуть резонатор.

Читать далее

Найден новый жаропрочный суперсплав для авиационных реактивных двигателей и газовых турбин

Первое в своем роде исследование, которое опубликовано в журнале Scientific Reports, описывает сплав на основе карбида титана (TiC) и легированного молибден-кремний-бора (Mo-Si-B), или MoSiBTiC, высокотемпературная прочность которого определили постоянным воздействием при температурах от 1400°C до 1600°C. «Наши эксперименты показывают, что сплав MoSiBTiC невероятно прочен, по сравнению с передовыми однокристальными никелевыми суперсплавами, часто используемыми в горячих отсеках тепловых двигателей, вроде авиационных реактивных двигателей и газовых турбин для генерации электроэнергии, – говорит ведущий автор исследования профессор Киосуке Ёсими из Высшей инженерной школы Университета Тохоку. – Эта работа предполагает, что MoSiBTiC, будучи высокотемпературным материалом, не входящим в число суперсплавов на основе никеля, – многообещающий кандидат для применения в этой области».

Читать далее

Квантовый аналог маятника Ньютона был впервые использован для исследования случайных процессов в квантовом мире

Картинки по запросу Quantum ChaosИногда для того, чтобы понять самые сложные вещи, требуется начать с самого простого. И новый эксперимент, проведенный учеными из Стэнфордского университета, как раз и стал этим “самым простым”, ученые создали квантовый аналог маятника Ньютона (колыбели Ньютона), ряда тщательно уравновешенным металлических шаров, которые могут качаться очень длительное время, стукаясь друг об друга и передавая свою кинетическую энергию таким образом. И этот квантовый маятник Ньютона позволил ученым изучить квантовую систему и приоткрыть некоторые тайны таинственного квантового мира. Квантовый аналог маятника Ньютона использовался для изучения явления квантовой термализации (thermalisation), процесса, в котором хаотическое движение квантовых частиц приводит в конечном счете к состоянию теплового равновесия.

Читать далее

В Китае стартовал проект создания суперкомпьютера на основе сверхпроводимости

Картинки по запросу China superconducting computerВ настоящее время в Китае начат проект, на который планируется потратить 1 миллиард юаней (145.4 миллиона американских долларов), целью которого является создание нового суперкомпьютера, основанного на использовании явления сверхпроводимости. Основой процессоров и некоторых других компонентов этого суперкомпьютера станут схемы, изготовленные из специальных материалов, которые, будучи охлажденными до сверхнизких температур, будут потреблять во время своей работы в 40-1000 раз меньше энергии, чем аналогичные традиционные схемы. И, согласно планам, первый опытный образец нового суперкомпьютера должен появиться на свет уже в 2022 году.

Читать далее

Разработан сверхбыстрый научно-обоснованный метод борьбы с обледенением и изморозью

Ученые разработали новый метод удаления изморози и льда с различных поверхностей, основанный на локальном нагреве границы между телом и замерзшей водой. В результате импульс тепловой энергии растапливает тонкий слой льда, что позволяет легко удалить основную часть отложений. Предложенный способ требует специального тонкого покрытия, но оказывается эффективнее стандартных более чем в сто раз, а затрачиваемое время снижается в 10 тысяч раз, пишут авторы в журнале Applied Physics Letters. Покрытие изморозью различных поверхностей представляет серьезную проблему в ряде случаев. В частности, обледенение может привести к поломке самолетов, ветрогенераторов, холодильных систем и высоковольтных линий электропередач. Для каждого из этих случаев разработаны методы очистки, но они часто оказывают затратны, а их эффект — недолговечным, при этом сопутствующий простой оборудования приводит к дополнительным убыткам.

Читать далее

Теоретически предсказана необычная форма сверхпроводимости квазикристалов в сильном магнитном поле

Физики теоретически исследовали квазикристаллический сверхпроводник, помещенный в сильное магнитное поле при низкой температуре. Оказалось, что в таком случае в веществе должна возникнуть необычная форма сверхпроводимости, для которой характерна неоднородность в пространстве, пишут авторы в журнале Physical Review Research. Квазикристаллы — это вещества с упорядоченной структурой, но отсутствием дальнего порядка. Они характеризуются запрещенными симметриями, то есть расположение атомов в них соответствует пересечению трехмерного пространства со строго периодической структурой в пространстве более высокой размерности. В дополнение к отсутствию строгой периодичности квазикристаллы обладают свойством фрактальности на различных масштабах. Из-за этого, в отличие от обычных кристаллов, в них невозможно определить полноценное обратное пространство, координатами которого являются импульсы частиц.

Читать далее