Новости науки и техники

2022-02-02 01:30:07 The account of the user that owns this channel has been inactive for the last 11 months. If it remains inactive in the next 10 days, that account will self-destruct and this channel may no longer have an owner. Відкрити / Коментувати

2022-01-23 14:03:16 The account of the user that owns this channel has been inactive for the last 11 months. If it remains inactive in the next 20 days, that account will self-destruct and this channel may no longer have an owner. Відкрити / Коментувати

2020-09-25 20:45:03 ​​В космосе найдено место с самым сильным, на сегодняшний день, магнитным полем

Группа ученых из Института физики высоких энергий (IHEP) китайской Академии наук, при участии их коллег из Германии, провела ряд наблюдений за пульсаром GRO J1008-57 и обнаружила, что сила магнитного поля в районе поверхности этой нейтронной звезды составляет порядка одного миллиарда Тесла. Это самое сильное магнитное поле, когда-либо обнаруженное людьми в глубинах Вселенной, его сила в десять миллионов раз больше силы самого мощного поля, созданного в наземных лабораториях.

Пульсар GRO J1008-57 был обнаружен китайской рентгеновской космической обсерваторией Insight-HXMT в августе 2017 года, когда он сгенерировал чрезвычайно яркую вспышку. Дальнейшее изучение этого космического объекта позволило установить, что явление циклотронно-резонансного рассеивания (cyclotron resonant scattering feature, CRSF) имеет уровень в 90 кэВ, с достоверностью данных, превышающей 20 сигма. Напомним, что в научном мире для того, чтобы какое-нибудь открытие можно было считать подтвержденным открытием, уровень его достоверности должен быть равен или превышать 5 сигма. Дальнейшие теоретические вычисления показали, что явление CRSF такого уровня может возникать только при наличии магнитного поля, силой не менее 1 миллиарда Тесла.

Отметим, что уже давно известно, что самыми сильными магнитными полями во Вселенной обладают нейтронные звезды. Рентгеновские пульсары получаются из двойных систем, в которых неподалеку от нейтронной звезды находится обычная звезда. Эта нейтронная звезда аккумулирует материю обычной звезды, окружая себя аккреционным диском, и если магнитное поле нейтронной звезды достаточно сильно, то материя диска выравнивается вдоль линий магнитного поля и направляется к поверхности, что приводит к излучению мощных потоков рентгена.

Если смотреть на это все упрощенно, то из-за вращения нейтронной звезды потоки рентгена имеют пульсирующий характер и эти звезды называют пульсарами. Предыдущие исследования таких пульсаров показали, что энергетика явления CRSF в некоторых случаях может находиться в рентгеновской области электромагнитного спектра, что, по мнению ученых, вызвано переходами между дискретными уровнями Ландау при движении электронов в направлении, перпендикулярному линиям магнитного поля. И эта особенность позволяет ученым проводить практически прямые исследования магнитных полей в районе поверхности нейтронных звезд.

Напомним нашим читателям, что Insight-HXMT является первой китайской космической рентгеновской обсерваторией, в ее состав входит отдельный телескоп, перекрывающий высокоэнергетическую область, среднеэнергетический телескоп, низкоэнергетический телескоп и монитор космического пространства. По сравнению с другими рентгеновскими обсерваториями, Insight-HXMT имеет преимущества в определении циклотронных линий в области высоких энергий из-за его достаточно широкой полосы чувствительности (1-250 кэВ), высокой разрешающей способности и других выдающихся характеристик.

Идея создания и запуска обсерватории Insight-HXMT была впервые предложена в 1993 году, и готовый космический аппарат был успешно запущен в 2017 году. Его оборудование, оборудование служб наземной поддержки и службы, проводящие научные исследования, находятся в ведении института IHEP. Відкрити / Коментувати

2020-09-22 19:45:17 ​​Ученые-физики, возможно, получили первые экспериментальные доказательства существования "темного бозона"

Две независимые группы ученых, принимающие участие в "охоте" на частицы таинственной темной материи, опубликовали недавно результаты своих исследований, которые вступают в достаточно сильное противоречие. Первая из упомянутых групп вообще не получила никаких достоверных результатов в отличие от второй группы. А в результатах, полученных второй группой, возможно, присутствуют первые экспериментальные доказательства существования "темных бозонов", что дает ученым все основания на продолжение поиска и исследований в данном направлении.

Темные бозоны уже некоторое время являются кандидатами на звание частиц темной материи, таинственной субстанции, на долю которой приходится большая часть от всей материи во Вселенной и которая силами своей гравитации удерживает такие громадные космические образования, как галактики и скопления галактик.

К сожалению, обнаружение "темных" бозонов в нашем "светлом" мире столь же сложно, как попытка услышать шепот на большом расстоянии во время шторма. Однако, физикам, вооруженным сверхчувствительными научными приборами, может вполне хватать и уровня "шепота", для них сейчас самым главным является постановка своего эксперимента в идеально подходящих для него условиях.

Две исследовательские группы, о которых речь шла немного выше, одна из Массачусетского технологического института (MIT), другая - из Орхусского университета в Дании, проводили очень схожие эксперименты. Ученые искали очень малые различия в положении электрона атома изотопа, который перескакивал между дискретными энергетическими уровнями. Если бы эти различия были найдены, это могло указать на возможность "толчка" со стороны темного бозона, который возник бы в результате взаимодействия между орбитальным электроном и определенным типом кварка, который входит в состав нейтронов ядра атома.

Первая группа в своих экспериментах использовала группу изотопов иттербия, а вторая - атомы кальция. Участники обеих групп выстроили полученные ими результаты в определенном порядке, и данные, полученные при помощи атомов кальция, выстроились в четкую линию, которая полностью подчинялась формулам из существующих теорий. Зато эксперимент с атомами иттербия дал весьма значительные статистические отклонения от линейного закона.

Отметим, что ученым еще очень рано открывать шампанское. С одной стороны, присутствие темного бозона может являться причиной наблюдаемых отклонений. Но, этими же причинами могут быть и другие, такие, как погрешности произведенных измерений и вычислений, тип использованной учеными коррекции, называемой квадратичным полевым сдвигом и т.п.

Вполне естественно, что сейчас еще никто не в состоянии объяснить, почему один из схожих экспериментов вообще не дал никаких результатов, а второй дал достаточно значительные отклонения от теории. Для поиска такого объяснения ученым потребуется больше данных, намного больше, чем было собрано в ходе этих экспериментов и других, связанных с поисками частиц темной материи.

И весьма вероятно, что новый 100-километровый коллайдер, сооружение которого планируется в Женеве, более чувствительное научное оборудование и новые "умные" способы поисков влияния на наш мир фактически не существующих сейчас частиц, помогут нам в будущем найти ответы на вопросы, возникшие в нынешнее время и в недалеком прошлом. Відкрити / Коментувати

2020-09-20 19:27:55 ​​Компания IBM планирует создать к 2023 году квантовый компьютер с 1000 кубитами

В течение последних двух десятков лет ученые и инженеры постоянно озвучивают далеко идущие планы по созданию полноценного квантового компьютера, который сможет легко "заткнуть за пояс" все вместе взятые самые мощные суперкомпьютеры. В последнее время в этой области наметился достаточно серьезный прогресс, уже были созданы квантовые компьютеры, имеющие в своем составедесятки квантовых битов, кубитов, но лишь немногие из этих систем способны делать что-то полезное. И недавно представители IBM обнародовали амбициозные планы компании в области квантовых компьютеров, и в этих планах значится создание компьютера с 1000 кубитов к 2023 году. Для сравнения, самая большая вычислительная система IBM на сегодняшний день построена на базе всего 65 кубитов.

Кроме компьютера с 1000 кубитов, в плане компании IBM стоит создание промежуточных вариантов со 127 и 433 кубитами в 2021 и 2022 году соответственно. Но самым "венцом" плана является создание крупномасштабной вычислительной системы с одним миллионом кубитов, правда сроки исполнения этого этапа еще не озвучиваются. "Наш план действий - это больше, чем просто план или презентация в PowerPoint" - рассказывает Дарио Джил (Dario Gil), руководитель исследовательского отдела IBM, - "Это - выполнимый план, и мы уже приступили к его реализации".

Отметим, что IBM является не единственной компанией, вынашивающей "наполеоновские планы" по поводу квантовых компьютеров. В настоящее время ее основным конкурентом IBM является компания Google, которая приблизительно год назад продемонстрировала так называемое квантовое превосходство при помощи своего компьютера с 53 кубитами. И, естественно, у компании Google имеется свой план по созданию компьютера с миллионом кубитов, простирающийся на ближайший десятилетний период.

Создание компьютера с 1000 кубитов, точнее 1121 кубитом, станет очень важной вехой на пути к полноценному квантовому компьютеру. Справедливости ради стоит отметить, что такая система еще будет в 1000 раз менее мощной, чем система, требующаяся для реализации полностью всего потенциала технологий квантовых вычислений. Но ее будет достаточно для проведения поисков и разработки технологий защиты от ошибок, которые производят при своей работе "привередливые" квантовые биты. Более того создание 1000-кубитового компьютера станет чем-то вроде "точки перегиба", в которой исследователи компании смогут переключиться с задачи понижения коэффициента ошибок отдельных кубитов на задачи оптимизации архитектуры и физического воплощения системы в целом.

В настоящее время специалисты компании IBM уже начали подготовку к реализации перовой части своего плана - сейчас они монтируют гигантский холодильник, криостат, охлаждаемый жидким гелием, объема которого будет достаточно для размещения квантового компьютера с миллионом кубитов. И если исследователям IBM все-таки удастся создать 1000-кубитовый квантовый компьютер за последующие два года, то задача создания компьютера с миллионом кубитов может обрести более четкие и определенные временные границы, перейдя из разряда фантастики в разряд выполнимых вещей. Відкрити / Коментувати

2020-09-14 20:22:09 ​​Новый рекорд скорости доступа в Интернет поднялся до отметки в 178 терабит в секунду

Самая быстрая скорость доступа в Интернет на сегодняшний день была зарегистрирована на невероятной отметке в 178 терабит в секунду, достаточно быстро для того, чтобы загрузить всю видео-библиотеку Netflix менее чем за секунду времени. Инженеры из Японии и Великобритании разработали новый метод модуляции света, циркулирующего по оптическому волокну, который обеспечивает намного более широкую полосу пропускания, чем это делают используемые сегодня стандартные методы.

Полученная максимальная скорость - это в 17,800 раз быстрее обычной скорости доступа в Интернет, доступной потребителям в разных уголках земного шара, которая составляет в среднем 10 гигабит в секунду. И даже НАСА с ее сетью ESnet на 400 гигабит в секунду остается далеко и далеко позади. Новый рекорд значительно опережает возможности фотонного чипа, разработанного в Австралии несколько месяцев назад, который обеспечивает скорость в 44 TB/с, и на 20 процентов опережает японцев, которые были предыдущими держателями данного рекорда со скоростью в 150 TB/с.

Для того, чтобы получить столь высокую скорость передачи информации, ученые из Университетского колледжа в Лондоне, специалисты компаний Xtera и KDDI Research разработали совместными усилиями технологию, способную "упаковать" большее количество информации в луче света, способного проходить по существующим оптоволоконным линиям. Большинство из существующих оптических каналов обеспечивает ширину полосы пропускания в 4,5 ТГц, некоторые новые технологии позволяют увеличить эту ширину до 9 ТГц, а новая технология модуляции света позволила поднять планку до "высоты" в 16,8 ТГц. Відкрити / Коментувати

2020-09-12 21:06:43 ​​Linac 4 - новый мощный линейный ускоритель, который будет "кормить" протонами кольцо Большого Адронного Коллайдера

Почти после двух лет простоя, связанного с ремонтными работами и очередной модернизацией, Большой Адронный Коллайдер начинает подавать первые признаки своего "возвращения к жизни". Этими признаками стало включение нового мощного линейного ускорителя частиц Linac 4, который к настоящему моменту уже успел пройти ряд начальных тестов. Все эти тесты были направлены на проверку его возможности производить намного более высокоэнергетические лучи разогнанных частиц, чем это мог сделать его предшественник, ускоритель Linac 2, который находился в распоряжении Европейской организации ядерных исследований CERN последние 40 лет.

Напомним нашим читателям, что коллайдер был остановлен в декабре 2018 года с целью его глубокой модернизации, получившей название HL-LHC (High-Luminosity Large Hadron Collider). Когда коллайдер, являющийся самым большим и мощным ускорителем частиц в мире, будет выведен на полную мощность в 2026 году, он станет в семь раз мощнее, чем до последней модернизации. И за счет этого он сможет обеспечить ученым в десять раз большее количество данных, чем собиралось ранее за сопоставимые промежутки времени.

Как уже упоминалось выше, новый линейный ускоритель Linac 4 уже был полностью смонтирован и в течение последних нескольких недель проводились его первые тесты. Этот ускоритель является отправной точкой работы всего коллайдера в целом, ускоренные им протоны подаются в синхротронный ускоритель Proton Synchrotron (PS) Booster и оттуда дальше - в основное кольцо коллайдера. Энергия протонов, которые будут подаваться в ускоритель PS с ускорителя Linac 4, составит 160 МэВ, для сравнения, протоны на выходе ускорителя Linac 2 имели энергию порядка 50 МэВ. Ускоритель PS, используя более высокоэнергетические входящие лучи, сможет разогнать их уже до энергии в 2 ГэВ.

До середины августа этого года ускоритель Linac 4 вырабатывал только низкоэнергетические лучи, используя для их разгона только свою правую половину. 20 августа было произведено первое включение ускорителя, в котором была задействована его полная длина, и на выходе появились первые лучи максимальной мощности. Эти лучи были направлены в специальную ловушку, которая поглощает высокоэнергетические частицы, не производя потоков вторичного излучения.

Дальнейшие испытания ускорителя Linac 4 будут продолжаться еще несколько месяцев. В сентябре разогнанные лучи протонов уже будут посланы в сторону ускорителя PS через специальную линию "накачки". Но эти лучи также закончат свой путь внутри ловушки. Первый же луч, который будет уже подан в ускоритель PS, будет сгенерирован ускорителем Linac 4 7 декабря этого года. А первые лучи начнут циркулировать в кольце Большого Адронного Коллайдера с сентября 2021 года, на четыре месяца позже заранее запланированного срока, что связано с пандемией, вызванной вирусом COVID-19. Відкрити / Коментувати

2020-09-09 19:25:30 ​​Астрономы обнаружили звезду, ставшую самой быстрой звездой среди всех известных

Специалистам в области космических исследований уже давно известно, что в центре нашей галактики, галактики Млечного Пути, находится массивная черная дыра Sagittarius A*. Существующие космологические теории допускают, что могут существовать звезды, которые вращаются настолько близко к черной дыре, что на некоторых участках их орбит эти звезды разгоняются до невероятно больших скоростей. И действительно, наблюдая за группой звезд, названия которых начинаются с литеры "S", что означает их близость к черной дыре Sagittarius A*, исследователи из Кельнского университета, Германия, обнаружили звезду, которая стала самой быстрой из всех звезд, известных астрономам на сегодняшний день.

Предыдущим обладателем титула самой быстрой звезды являлась звезда S2, которая считалась самой близкой звездой к черной дыре Sagittarius A*. Скорость ее движения на некоторых участках движения составляет 3 процента от скорости света. В прошлом году ученым удалось обнаружить другую звезду, S62, которая находится еще ближе к черной дыре и максимальная скорость ее движения составляет уже 6.7 процента от скорости света. Продолжая свои исследования в данном направлении, ученые нашли еще четыре новых звезды, S4714, S4711, S4713 и S4715, которые, вероятно, движутся еще быстрее.


Из ряда обнаруженных новых звезд особенно выделяются две звезды - S4714 и S4711. S4711 - голубая звезда, орбита которой короче орбиты S2, что позволяет предположить, что эта звезда является самой близкой к черной дыре. "Высокоскоростная" звезда S4714 движется по более вытянутой эллиптической орбите, на которой есть достаточно длинные и более прямые участки, на которых ей удается разогнаться до 24 тысяч километров в секунду, что составляет приблизительно 8 процентов от скорости света

Вполне вероятно, что звезды S4714 и S4711 будут носить титулы самой быстрой и самой близкой к черной дыре звезды не очень долго. Ведь по мере совершенствования используемых учеными астрономических инструментов и накопления дополнительных данных могут быть найдены звезды-сквизары (squeezar), которые станут новыми обладателями вышеупомянутых титулов. Відкрити / Коментувати

2020-09-06 17:34:36 ​​Ученым удалось связать две ячейки квантовой памяти через 50-километровый оптический кабель

Объединенная группа исследователей из нескольких китайских научных учреждений преуспела в деле создания призрачной "запутанной" связи между двумя ячейками квантовой памяти при помощи оптоволоконного кабеля, длиной более 50 километров. Для реализации запутывания квантовой памяти на больших расстояниях ученым пришлось найти пути решения целого ряда сложных проблем, тем не менее, в данной технологии имеется и ряд других проблем, которые ученым еще предстоит решить, прежде чем эту технологию можно будет использовать в практических целях.

Отметим, что ученые уже достаточно давно работают над созданием так называемого "квантового Интернета", аналога существующей глобальной сети, но намного более защищенного и безопасного. Одним из путей реализации является использование квантовых ключей, которые позволяют абонентам на концах коммуникационной линии узнать о факте постороннего вмешательства в процесс обмена информацией. Для этого требуется проведение измерений квантового состояния фотонов света, являющихся носителями квантовых ключей, это состояние может быть нарушено из-за вмешательства неблагоприятных факторов окружающей среды, что делает данный метод не очень практичным.

Другим подходом к созданию квантового Интернета является использование запутанных частиц для формирования сети. И у этого подхода также имеются свои проблемы и трудности в реализации, квантовые частицы, переносящие состояние квантовой запутанности, также очень чувствительны к окружающей среде и имеют короткое время существования, в течение которого сохраняется их квантовая природа.

Тем не менее, несмотря на имеющиеся проблемы, квантовые технологии постепенно движутся вперед. Группа китайских исследователей, о которой шла речь в самом начале, сначала успешно запутала ячейки квантовой памяти, которые находились в двух разных зданиях, разделенных расстоянием в 20 километров. Позже этот эксперимент был упрощен, ячейки памяти находились в одной лаборатории, а их запутывание производилось при помощи бухты оптоволоконного кабеля, длина которого превышала 50 километров.

В первом эксперименте использовалось маленькое облако атомов, которые все были помещены в определенное квантовое состояние, заключенное в полости специальной оптической впадины. Это позволяло атомам взаимодействовать с фотонами света, посредством которых осуществлялись операции чтения и записи информации. При записи информации облако атомов излучало фотон света, что говорило об успешном выполнении этой операции.

Излученный фотон света имеет определенную поляризацию, в которой отражается коллективное состояние атомов облака и это можно использовать для запутывания одной ячейки памяти (облака атомов) с другой. Для того, чтобы этот фотон мог пройти через оптоволокно большой длины, не исказившись и не растеряв заключенное в нем квантовое "содержимое", его длина волны была изменена при помощи специального устройства. Эффективность такого процесса оказалась не очень высока и составила всего 30 процентов на дистанции в 20 километров.

Во втором эксперименте в качестве ячеек квантовой памяти использовались уже фотоны света, которые запутывались друг с другом через оптоволокно, длиной в 50 километров.

К сожалению, пока еще ни одна из технологий, о которых речь шла выше, не способна обеспечить создание квантового Интернета. Тем не менее, оба эксперимента являются достаточно значимыми шагами, которые приближают ученых к их конечной цели. Відкрити / Коментувати

2020-09-05 19:30:51 ​​Исследователи компании Google провели самое масштабное химическое моделирование при помощи квантового компьютера

Не так давно исследователи из группы AI Quantum компании Google произвели расчеты самой крупномасштабной химической модели на сегодняшний день при помощи находящегося в их распоряжении квантового компьютера. Дальнейшее развитие подобных квантовых алгоритмов позволит предсказывать ход химических реакций с высокой точностью, что позволит ученым-химикам сэкономить большое количество времени, которое они сейчас тратят, идя путем проб и ошибок. К сожалению, даже самые мощные из современных традиционных компьютеров не обладают требуемой для таких расчетов производительностью, и лишь появление первых полноценных квантовых компьютеров может дать химикам массу новых возможностей.

Существующие сейчас первые образцы квантовых компьютеров еще не готовы к решениям всех простых и сложных проблем из области аналитической химии, но появление таких возможностей находится уже не так "далеко за горами". Исследователи группы AI Quantum провели расчеты достаточно простой модели - метода аппроксимации Харти-Фока (Hartree-Fock approximation), метода приближенного решения уравнения Шредингера по отношению к реальной химической системе - молекуле диазина, в данном случае, которая вступает в реакцию с атомами водорода и претерпевает изменения своей молекулярной конфигурации.

Составление соответствующей программы для квантовой вычислительной системы Google на базе процессора Sycamore было самой простой частью решенной задачи. Гораздо более сложной частью стала часть, гарантирующая точность и достоверность результатов, ведь, как всем хорошо известно, квантовые вычислительные системы могут допускать ошибки в своих расчетах. Відкрити / Коментувати