Американские физики впервые реализовали высококогерентный контроль и считывание одиночных ионов иттербия, помещенных в оптический резонатор. Этот эксперимент открывает дорогу к созданию масштабных квантовых сетей, основанных на ионах. Работа представлена в известном журнале Nature. Распределение квантовой запутанности на большие расстояния по оптическим квантовым сетям — это один из ключевых протоколов квантовой криптографии и распределенных квантовых вычислений. Твердотельные источники запутанности, связанные с оптическими резонаторами, являются перспективными кандидаты для реализации масштабируемых квантовых сетей. В частности, физики исследовали такие системы, как квантовые точки и дефекты в алмазе или карбиде кремния. Однако, до сих пор масштабирование твердотельных систем остается под вопросом — центральной проблемой является поиск систем с контролируемыми когерентными оптическими и спиновыми переходами. Не так давно было обнаружено, что редкоземельные металлы в кристалле обладают достаточно когерентностью и, теоретически, могут быть связаны с оптическим резонатором.
Архив рубрики: Наука
Математическое моделирование позволило открыть новые механизмы взрыва сверхновых
В 1987 году рядом с нашей Галактикой Млечный Путь взорвалась гигантская звезда. Это была ярчайшая и ближайшая сверхновая со времён изобретения телескопа (почти 400 лет назад), и почти все обсерватории повернулись в эту сторону, чтобы тщательнее рассмотреть событие. Самым интересным результатом наблюдения оказалось то, что особые обсерватории, расположенные глубоко под землёй, смогли засечь стеснительные субатомные частицы, нейтрино, поток которых устремился из центра взрыва. Впервые предположение о том, что эти частицы являются движущейся силой взрывов сверхновых, было высказано в 1966 году. Обнаружение этих частиц стало источником комфорта для теоретиков, пытавшихся разобраться в том, как работают взрывы. Однако в последовавшие десятилетия астрофизики постоянно натыкались на один, вроде бы фатальный, недостаток моделей, основанных на нейтрино. Нейтрино известны своей индифферентностью, и как именно нейтрино передают энергию обычной материи звезды в экстремальных условиях схлопывания, оставалось непонятным.
Предложен новый метод изучения нелинейных систем на квантовых компьютерах через их маскировку под линейные
Две команды исследователей нашли разные способы обсчёта нелинейных систем на квантовых компьютерах посредством их маскировки под линейные. Иногда компьютерам просто предсказать будущее. Простой процесс, типа течения сока растения по древесному стволу, довольно просто реализовать в несколько строк кода при помощи того, что математики называют линейными дифференциальными уравнениями. Однако в нелинейных системах взаимодействия влияют сами на себя: воздух, обтекающий крылья самолёта, влияет на взаимодействие молекул, которое влияет на поток воздуха, и так далее. Петля обратной связи порождает хаос, при котором малое изменение начальных условий приводит к радикальному изменению поведения впоследствии, из-за чего предсказать поведение системы практически невозможно – какой бы мощный компьютер вы бы ни использовали. «В частности, поэтому сложно предсказывать погоду или изучать сложные течения жидкости», — сказал Эндрю Чайлдс, исследователь в области квантовой информации из Мэрилендского университета. «Можно было бы решать очень сложные вычислительные задачи, если бы получилось разобраться в этой нелинейной динамике».
По неизвестным причинам вселенная расширяется быстрее, чем мы думали: новые сверхточные измерения
Вселенная, судя по всему, расширяется быстрее, чем должна. И никто не знает, почему — а новые сверхточные измерения расстояний только усугубили эту проблему. 3 декабря у человечества вдруг оказалась на руках информация, которую мы хотели получить с незапамятных времён: точное расстояние до звёзд. «Вводите название звезды или её местоположение, и через секунду получаете ответ», — сказал Бэрри Мэдор, космолог из Чикагского университета и Обсерваторий Карнеги, во время видеозвонка. «В общем…» – он умолк. «Мы просто завалены этими данными», — сказала Венди Фридман, космолог из тех же университетов, жена и коллега Мэдора. «Невозможно преувеличить мой восторг по этому поводу», — сказал по телефону Адам Рисс из университета Джонса Хопкинса, получивший в 2011 году нобелевскую премию за участие в открытии тёмной энергии. «Давайте я переключусь на видео, чтобы показать вам, что меня так восхитило?» Мы перешли в Zoom, чтобы он смог поделиться своим экраном, где расположились красивые графики, описывающие новые данные по местоположениям звёзд.
Действительно ли темная энергия может считаться вселенской постоянной: комментарии профессионала
В отдалённом будущем Вселенную могут ожидать различные варианты судеб, но если тёмная энергия и правда постоянная – а об этом свидетельствуют все данные – то её развитие продолжит идти по красной кривой. Эта кривая приведёт Вселенную к варианту тепловой смерти. Однако тёмная энергия не обязательно должна быть космологической постоянной. Одна из самых загадочных составляющих Вселенной – тёмная энергия. Честно говоря, её вообще не должно было быть. Раньше мы довольно логично предполагали, что Вселенная сбалансирована, и что её расширению противодействуют силы гравитации, действующие на всё, что в ней есть. Если гравитация выиграет, Вселенная снова сколлапсирует. Если выиграет расширение, всё разлетится в небытие. Однако сделанные после 1990 года наблюдения говорят о том, что расширение не просто выигрывает – удалённые галактики удаляются от нас со всё возрастающей скоростью. Однако можно ли назвать это новой идеей, или же это просто воскрешение того, что Эйнштейн назвал когда-то своей величайшей ошибкой: космологической постоянной ? Такой вопрос задаёт наш читатель: Космологическая постоянная Эйнштейна и тёмная энергия – это одно и то же?
Получены новые косвенные данные о характере взаимодействия черной дыры с внешним полем
Фото: Andy Rogers / flickr.com. Ученые пронаблюдали взаимодействие аналоговой черной дыры с внешним полем. Моделью дыры послужил вихрь, возникающий при сливе воды из резервуара. Чтобы вызвать изменения в динамике вихря, физики создавали поверхностные волны. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters. Черные дыры — объекты, которые пока остаются недосягаемыми для прямого изучения. В 1981 году физик Уильям Унру предложил исследовать их с помощью моделей, которые называют аналоговыми моделями гравитации. Аналоговые модели основаны на сходствах между разными системами. В случае черных дыр заменой выступают, например, завихрения в жидкостях. Волны звука и других колебаний вокруг завихрений ведут себя подобно световым и гравитационным волнам вблизи черной дыры. Поняв, по каким законам работает аналоговая модель, можно сделать предположения о свойствах настоящих астрофизических объектов. Именно предположения: мы слишком мало знаем о черных дырах, чтобы утверждать, что водяной вихрь их имитирует правдоподобно.
