Фото от Caltech/MIT/LIGO Lab. Стало известно, что научная коллаборация LIGO достигла значительного прорыва в области охлаждения весьма массивных объектов до крайне низких температур. С помощью системы обратной связи, подавляющей механические колебания, им успешно удалось охладить очень большие 40-килограммовые зеркала интерферометра до температуры 77 нанокельвин. Этот результат был продемонстрирован через модель эффективного объекта массой 10 килограмм, в котором было возбуждено всего около 11 фононов, что соответствует температуре 77 нанокельвин. Это достижение имеет важное значение для повышения точности экспериментов по поиску гравитационных волн и опубликовано в журнале Science. Стоит отметить, что данная работа затрагивает фундаментальные вопросы квантовой механики. Согласно принципу неопределенности Гейзенберга, даже в состоянии покоя объекты микромира постоянно испытывают колебания, известные как нулевые колебания. Для макроскопических объектов, таких как зеркала интерферометра, эти квантовые эффекты обычно незначительны из-за большой массы.
Архив рубрики: Наука
Впервые получены контрастные изображения аминокислоты в белках с помощью атомно-силовой микроскопии и рентгеновской кристаллографии
На иллюстрации: Изображения, полученные с помощью локализационной (сверху) и обычной (снизу) атомно-силовой микроскопии, для игл с разным радиусом кривизны. George R. Heath et al. / Nature\. Группа американских и британских ученых – физиков осуществила прорыв в области изучения структуры белков. Они разработали инновационный метод атомно-силовой микроскопии, который позволяет визуализировать белки на атомном уровне. Достигнутое высокое разрешение, составляющее доли нанометра, стало возможным благодаря анализу серии изображений одного объекта. Ученые использовали карту вероятностей для реконструкции рельефа поверхности белка. Этот метод открывает уникальные возможности для исследования структуры белковых глобул: можно различить отдельные аминокислоты и наблюдать конформационные изменения в молекулах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. В основе метода лежит принцип прощупывания поверхности белка нанометровой иглой, установленной на атомно-силовом микроскопе.
Предложен метод высокоскоростной спектроскопии с помощью измерения только поляризации света
Иллюстрация: Frédéric Bouchard / National Research Council of Canada. Недавно, в статье, опубликованной в журнале Optica, сообщается о новом методе ускорения спектроскопических измерений. Ученые достигли этого, коррелируя длину волны каждой простой компоненты просвечивающего лазерного импульса с отдельной поляризацией. Это удалось очень эффективно реализовать путем внесения фазового сдвига, зависящего от длины волны, между двумя сведенными вместе пучками с ортогональными поляризациями. Такой подход позволяет получать спектроскопическую информацию, измеряя лишь поляризацию света, что существенно повышает скорость детектирования. Стоит отметить, что спектроскопия – один из фундаментальных методов физического эксперимента, используемый как для решения прикладных задач, так и для поиска ответов на фундаментальные вопросы в области физики. Классическая спектроскопия основана на разделении световых пучков в пространстве в зависимости от их цвета (длины волн).
Созданы одномерные упругие кристаллы гексагонального льда способные к изгибанию
Иллюстрация представлена: Peizhen Xu et al. / Science. Китайские физики добились прорыва в области изучения свойств льда. Им удалось вырастить полностью одномерные кристаллы гексагонального льда с толщиной от 800 нанометров до 10 микрометров, обладающие уникальной упругостью. Как сообщается в журнале Science, эти кристаллы способны к обратимому растяжению более чем на 10 процентов. При этом механическое напряжение, возникающее в изогнутом кристалле, инициирует фазовый переход, трансформируя гексагональный лед в тригональную модификацию. Важно отметить, что водяной лед демонстрирует широкое разнообразие кристаллических форм, меняющихся в зависимости от температуры и давления. Помимо 17 известных типов кристаллов льда, существуют также термодинамически неустойчивые и аморфные модификации, а также необычные формы, такие как суперионный лед, где ионы кислорода образуют жесткую кристаллическую решетку, по которой свободно перемещаются ионы водорода.
Впервые исследованы характеристики квантового транспорта в фотонных фрактальных решетках
Китайские учёные недавно провели детальное исследование всех характеристик квантового транспорта в фотонных фрактальных решетках различной геометрии: треугольной, ковровой и двойной ковровой Серпинского. В ходе этого исследования было обнаружено, что, в отличие от регулярных структур, построенные учеными фракталы демонстрируют аномальный режим транспорта, определяющийся исключительно дробной размерностью фрактала. При этом точка перехода к аномальному режиму зависит от конкретной геометрии фрактала. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics, а предварительная версия статьи доступна на сайте arXiv.org. Фракталы, являющиеся одними из наиболее интересных математических объектов, приобрели популярность благодаря красочным визуализациям Бенуа Мандельброта. Однако помимо самоподобной структуры, фракталы обладают уникальным свойством – дробной хаусдорфовой размерностью (фрактальной размерностью), которая может превышать топологическую размерность.
Предложено корректировать ошибки квантовых вычислений из-за шумов с помощью дополнительных кубитов
Иллюстрация: Zijun Chen et al. / Nature. Физики недавно разработали абсолютно новый метод уменьшения количества кубитов, необходимых для эффективной коррекции всех ошибок в квантовых вычислителях. В работе, которая опубликована в известном журнале Nature, ученые разработали код коррекции ошибок, обеспечивающий экспоненциальное снижение шума в зависимости от числа используемых кубитов. Авторы исследования также провели детальный анализ различных типов ошибок, возникающих в квантовых вычислениях. Коррекция ошибок является ключевым фактором для успешной реализации квантовых компьютеров. Полностью устранить шум в реальных системах невозможно, поэтому разработка эффективных методов его безусловной коррекции приобретает первостепенное значение. Основная сложность создания кодов коррекции ошибок заключается в необходимости балансирования между количеством кубитов, задействованных в процессе коррекции, и вероятностью возникновения ошибок.
