Иллюстрация: Samuel Hayakawa et al. / Physical Review Letters, 2021. Физики зафиксировали процесс с образованием короткоживущего гиперядра, содержащего два странных кварка. Они использовали пучок каонов, чтобы вызвать рождение Ξ-гиперонов в алмазной мишени, а после пропускали гипероны через фотоэмульсионный материал, позволяющий отследить треки частиц. В обнаруженном событии впервые удалось однозначно определить энергию связи Ξ-гиперона с ядром азота. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters. Обычные ядра состоят из нуклонов: протонов и нейтронов, взаимодействующих посредством ядерных сил. Физики достаточно хорошо изучили эти взаимодействия, анализируя характеристики ядер и проводя эксперименты по нуклон-нуклонному рассеянию. Но нуклоны — лишь малая часть всех барионов, то есть частиц, состоящих из трех кварков. Другая группа барионов — гипероны, содержащие странные кварки. Изучение нуклон-гиперонных взаимодействий — важная задача современной физики. Считается, что это может пролить свет на внутреннее устройство нейтронных звезд.
Архив рубрики: Наука
Квантовый компьютер впервые превзошел стандартный вычислитель при решении тестовой задачи
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.
Впервые реализован 256-кубитный программируемый квантовый симулятор на нейтральных атомах
Иллюстрация: Sepehr Ebadi et al. / arXiv.org, 2020. Физики реализовали 256-кубитный программируемый квантовый симулятор на нейтральных атомах. Он позволил смоделировать квантовую спиновую модель и обнаружить новые квантовые фазовые переходы. Благодаря уникальной возможности контролировать взаимодействие между атомами, дальнейшее увеличение системы позволит реализовывать квантовые алгоритмы на больших размерностях. Препринт опубликован на arXiv.org. Квантовые симуляторы на разных платформах не перестают опережать друг друга в числе кубитов и возможности решать разные непосильные для классического компьютера задачи. Платформы на нейтральных атомах уже использовали для моделирования квантовых динамических систем, создания многомерной запутанности, параллельных квантовых логических операций и атомных часов. Однако, создание управляемой системы с сильным взаимодействием из более чем ста кубитов остается сложной задачей даже на сегодняшний день. Группа ученых под руководством Михаила Лукина (Mikhail D. Lukin) из Гарвардского университета создала программируемый квантовый симулятор с настраиваемым числом кубитов (до 256) и взаимодействием между атомами для моделирования квантовых спиновых систем.
Впервые удалось снизить затухание сигнала в оптических волокнах с полой сердцевиной до стандартных значений
Иллюстрации: Hesham Sakr et al. / Nature Communications, 2020. Британским физикам удалось снизить уровень затухания сигнала в оптических волокнах с полой сердцевиной. Для длин волн 1064 и 850 нанометров значения потерь оказались сравнимы со стандартными, а на длине волны 660 нанометров полые волокна превзошли существующие аналоги. Таких результатов авторам удалось добиться благодаря использованию полых трубок внутри сердцевины и правильно подобранной геометрии поперечного сечения. Работа опубликована в Nature Communications. Несмотря на то, что реальные потери сигнала в оптоволокне близки к теоретическому пределу, у него все еще есть ряд недостатков. Например, хроматическая дисперсия в волокне приводит к расширению световых импульсов во времени, из-за чего идущие подряд импульсы могут накладываться друг на друга. Это связано с тем, что спектр импульса состоит из набора немного отличающихся длин волн. Волны разной длины распространяются по световоду-волокну с разной скоростью, и в итоге они приходят в одну и ту же точку в разное время.
МФТИ и Пулковская обсерватория РАН обнаружили нейтронную звезду с необычной конфигурацией магнитного поля
Ученые из Института космических исследований РАН, МФТИ и Пулковской обсерватории РАН обнаружили систему с необычной нейтронной звездой, чье магнитное поле регистрируется только в тот момент, когда звезда поворачивается к наблюдателю определенным образом. До этого открытия были известны два типа систем: в одних магнитное поле регистрируется в излучении от звезды постоянно, а в других — не регистрируется вовсе. Объект, исследованный учеными, приоткрывает «окно» к внутреннему строению магнитного поля нейтронной звезды только на определенной фазе вращения. Работа была поддержана Российским научным фондом. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters. Нейтронная звезда в системе GRO J2058+42 была открыта почти четверть века назад американской обсерваторией Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO) и принадлежит к особому классу — вспыхивающим (или транзиентным) рентгеновским пульсарам. С тех пор этот объект неоднократно наблюдался разными инструментами и ничем особенным не выделялся на фоне своих «одноклассников».
D-Wave предложила квантовый компьютер на сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителях с квантовым отжигом
Канадская компания D-Wave объявила о создании машины для квантового отжига на 5000 кубитах, который превосходит прошлое поколение устройств по размеру, количеству связей между кубитами и скорости работы. Пресс-релиз опубликован на сайте компании. В то время как такие компании как Google, IBM и Rigetti пытаются построить полноценный квантовый компьютер, канадская компания D-Wave уже несколько десятилетий идет другим путем. D-Wave работает над созданием сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителей на основе квантового отжига — это устройства, которые могут решать только задачи оптимизации, но благодаря квантовому эффекту, туннелированию, потенциально они способны справиться с очень большими задачами, недоступными для классических устройств. Суть квантового отжига состоит в том, что квантовая система при достаточно низкой температуре находится в своем основном состоянии с наименьшей энергией. Это наименьшая энергия определяется гамильтонианом (функцией энергии), который задается видом исследуемой функции — у этой функции и ищется минимум.
