Теги → физика
Быстрый переход

Новое открытие поможет продвинуться в разработке квантовых приборов

Квантовая физика, явления которой зачастую даже невозможно себе вообразить, обрастает приборами для проведения экспериментов. В этом преуспели учёные из Института квантовой оптики им. Макса Планка, которые создали самоё лёгкое в мире зеркало из двумерного метаматериала, способного пролить свет на взаимодействие фотонов с веществом и на физику самих фотонов.

Часть установки по созданию нанозеркала (Max Planck Institute of Quantum Optics)

Часть установки по созданию нанозеркала (Max Planck Institute of Quantum Optics)

Для изготовления самого лёгкого в мире зеркала всего из нескольких сотен атомов рубидия понадобилось целых две тонны обычного научного оборудования. Размеры созданного зеркала при этом составляют около семи микрон в диаметре и несколько десятков нанометров в толщину. Чтобы получить эту микроструктуру, которую невозможно увидеть невооружённым глазом, понадобился целый комплекс сложнейших мероприятий.

Для начала атомы рубидия-87 были охлаждены в процессе лазерного охлаждения, в ходе которого бомбардировка атомов вещества фотонами привела к их замедлению. Затем с помощью испарительного охлаждения температура атомов была понижена ещё сильнее ― до –263 °C (до 10 кельвинов). Наконец, с помощью направленного магнитного поля охлаждённые атомы рубидия были выстроены в упорядоченную структуру в виде двухмерной решётки. В результате получилась плоскость с самыми выдающимися в истории отражающими свойствами.

Для создания зеркала диаметром семь микрон понадобилось 2 тонны оборудования (Max Planck Institute of Quantum Optics)

Для создания зеркала диаметром семь микрон понадобилось 2 тонны оборудования (Max Planck Institute of Quantum Optics)

Учёные экспериментально проверили работу искусственной отражающей поверхности, направив на неё поляризованный пучок фотонов и зафиксировали отражённый свет. Интересно, что перед отражением фотоны многократно переотражаются от атомов материала зеркала, что позволяет усилить обратное излучение. Тем самым новый материал обещает стать новым мощнейшим инструментом в изучении квантово-фотонных явлений, что может привести к появлению как квантового транзистора (переключателя), так и к квантовой памяти.

Американцы сделали «машину» по имитации взрывов сверхновых звёзд

Некоторые процессы невозможно воспроизвести в лабораториях, но создать имитацию процесса для лучшего понимания физических и других явлений учёным по силам. Хотите увидеть, как взрываются сверхновые? Побывайте в Технологическом институте Джорджии, там как раз запустили «машину» по имитации взрывов сверхновых звёзд.

Планетарная туманность NGC 6369 в созвездии Змееносец (NASA and The Hubble Heritage Team)

Планетарная туманность NGC 6369 в созвездии Змееносец (NASA and The Hubble Heritage Team)

Исследователи Georgia Tech создали лабораторную установку для практического изучения взрывного распространения смеси лёгких и тяжёлых газов. Похожие процессы сопровождают взрывы сверхновых. Ядерный синтез в ядрах звёзд затухает, и гравитация побеждает в сражении с выталкивающими силами синтеза. Газовая оболочка коллапсирующих звёзд сжимается и происходит взрыв сверхновой с турбулентным выбросом газов и вещества. В результате на небе появляются красивые туманности, внешний вид которых ― это следствие распространения газов различной плотности вокруг нейтронной звезды или чёрной дыры ― всего того, что осталось от звезды.

Имитатор взрывных процессов в сверхновой (Georgia Tech)

Имитатор взрывных процессов в сверхновой (Georgia Tech)

Представленная лабораторная установка имитирует процесс взрыва в небольшом секторе макета звезды. Установка напоминает ломоть пиццы высотой 1,8 м и шириной до 1,2 м. В центре установки находится прозрачное окно, через которое с помощью скоростной съёмки проводится фиксация процессов. Установка заполнена газами различной плотности, близкими по составу и состоянию тем, которые заполняют оболочку звёзд. Взрыв ядра имитируют два взрывчатых вещества: основное ― это гексоген и, в качестве детонатора, пентаэритриттетранитрат.

Серия кадров процессов в имитаторе (Georgia Tech)

Серия кадров процессов в имитаторе (Georgia Tech)

Подрыв ВВ выталкивает низко расположенные тяжёлые газы сквозь слои менее тяжёлых газов и причудливо закручивает газовые смеси. По словам учёных, это не просто красиво, но и также полезно с точки зрения измерения скорости движения газов разной плотности.

Лабораторные эксперименты с «машиной сверхновых» могут дать астрономам данные для более точного расчёта образования таких космических объектов, как туманности. Наконец, понимание некоторых явлений может дать подсказку для создания термоядерного реактора на Земле.

Самая быстрая в мире камера снимает со скоростью 70 триллионов кадров в секунду

Смартфоны позволяют снимать видео со скоростью порядка 1000 кадров в секунду. Профессиональные камеры захватывают движение со скоростью до 10 тыс. кадров в секунду. Но всё это меркнет по сравнению со съёмкой со скоростью 70 триллионов кадров в секунду, которую научились вести учёные из Калифорнийского технологического института. Теперь можно будет взглянуть даже на движение световой волны.

pstocks/Depositphotos

pstocks/Depositphotos

Группа исследователей из Caltech опубликовала в журнале Nature Communications статью (она доступна по ссылке), в которой рассказала об улучшенной технологии скоростной съёмки. Это не первый прорыв учёных из Калифорнийского технологического на данном направлении. Руководит исследованиями специалист института Лихонг Ван (Lihong Wang).

В 2014 году под его руководством была представлена оригинальная технология скоростной съёмки CUP (сжатая сверхскоростная фотография) со скоростью 100 млрд кадров/с. К 2018 году технология была усовершенствована и получила название Т-CUP, а скорость съёмки достигла 10 трлн кадров/с. Новая технология CUSP (сжатая сверхбыстрая спектральная фотография) увеличила скорость съёмки ещё в семь раз ― до 70 трлн кадров/с.

В основе сверхскоростной съёмки CUSP лежит импульсный лазер излучающий сверхкороткие световые импульсы длительностью в одну фемтосекунду (10−15 с). Оптическая система разделяет эти импульсы на ещё более короткие вспышки. Этими дробными импульсами подсвечивается объект съёмки, и затем, через другую оптическую систему, они попадают на датчик изображения, который формирует итоговую картинку.

Схематитческое изображение установки для съёмки видео со скоростью 70 трлн кадров/с (Caltech)

Схематическое изображение установки для съёмки видео со скоростью 70 трлн кадров/с (Caltech)

«Мы предполагаем применение [разработки] в широком спектре чрезвычайно быстрых явлений, таких как сверхкороткое распространение света, распространение волн, ядерный синтез, перенос фотонов в облаках и биологических тканях и, среди прочего, флуоресцентный распад биомолекул», ― сказал Ван. Также технология CUSP может быть использована для исследования сверхбыстрого мира фундаментальной физики и для создания более компактной и чувствительной электроники.

В США поставлен эксперимент по запутыванию фотонов на дальности до 83 км

Десять дней назад Белый дом объявил о финансировании проектов по развёртыванию в США «квантового» Интернета. В течение следующих пяти лет должны появиться фундаментальные основы технологии и ключевые компоненты. В следующие 20 лет начнётся развёртывание квантовых каналов связи, и невероятное будущее станет реальностью.

Схема коммуникации для установления квантовой запутаности на дальности 52 мили (83+ км)

Схема коммуникаций для установления квантовой запутанности двух фотонов на дальности 52 мили (83+ км)

В новости за 15 февраля мы уже сообщали о планах развернуть «квантовый» Интернет между всеми 17-ю национальными лабораториями в США. Уточним, речь идёт не только и не столько о защищённой квантовой связи ― о распределении квантовых ключей шифрования, а о передаче данных и о кластерах на основе квантовых компьютеров. Это совсем другое. В данном случае подразумевается передача информации с использованием законов квантовой механики, что ещё называют квантовой телепортацией.

Для осуществления квантовой телепортации ― мгновенной передачи информации на далёкое расстояние со скоростью выше скорости света ― частицы (в эксперименте это фотоны) должны быть запутаны. Это означает, что квантовые состояния двух или большего числа объектов (частиц, атомов или чего-то другого) оказываются взаимозависимыми. В такой связи состояние спина одной частицы всегда оказывается строго противоположным состоянию спина другой удалённой частицы. Также измерение состояния одной из частиц мгновенно разрушает запутанность ― происходит «телепортация» воздействия, что служит основой для передачи информации.

Учёные из национальной лаборатории Аргонн поставили эксперимент по запутыванию пары фотонов в условиях старой оптоволоконной городской кабельной сети. В опыте использовались две закольцованные петли по 26 миль каждая, всего получилась петля длиной 52 мили или свыше 83 км. Этот эксперимент важен был тем, что использовалась кабельная инфраструктура со всеми её недостатками ― температурными, механическими, шумовыми и электромагнитными воздействиями плюс годы эксплуатации.

Опыт показал, что пара фотонов сохраняла запутанность на удалении фактически 83 километров. С группой частиц (кубитов) всё будет сложнее, но факт остаётся фактом. Квантовая запутанность работает в полевых условиях и оставляет пространство для дальнейших экспериментов.

Крымские учёные придумали новый радиопоглощающий диэлектрик

Учёные Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского (КФУ) сумели рассчитать свойства искусственного диэлектрика, способного осуществлять поглощение электромагнитных излучений в разных диапазонах.

Радиопоглощающие материалы используются в военном направлении, поскольку они позволяют скрывать от радиолокаторов самолёты и разную технику. Ещё материалы такого типа используются в технике сверхвысоких частот и др. Требования, предъявляемые качеству радиопоглощающих материалов, неуклонно растут. Что касается поглощающих возможностей таких материалов, то они напрямую зависят от диэлектрической проницаемости. Для достижения оптимального эффекта на практике обычно применяются искусственные композиционные материалы.

Профессор кафедры экспериментальной физики Физико-технического института КФУ Владимир Пономаренко рассказал о том, что совместными усилиями учёные сформировали теорию искусственного диэлектрика, в основе которого находятся тонкие проводящие квадратики, которые распределены в связующей среде. Дальнейший расчёт характеристик композита показал, что он может стать эффективным радиопоглощающим материалом.

Что касается самого исследования, то его основой стала разработка нового метода решения задач дифракции на периодических структурах с применением математических вычислительных методов и компьютерного моделирования. Проведённые расчёты показали, что при одинаковой толщине радиопоглощающего материала экземпляр на основе резистивных квадратов обладает почти в два раза меньшим показателем отражения в широком диапазоне частот в сравнении с известным аналогом.

Исследователи говорят о том, что на основе проведённых работ могут быть созданы новые радиопоглощающие материалы с малым удельным весом, актуальные для использования в военной сфере. В дальнейшем планируется изготовление радиопоглощающих материалов и подготовка образцов для специализированных производственных предприятий.   

Российский коллайдер NICA может заработать в 2021 году

Научные эксперименты на базе российского ускорительного комплекса NICA планируется начать в 2021 году. Об этом, как сообщает «РИА Новости», заявил советник дирекции по созданию коллайдера NICA и электронного охлаждения, член-корреспондент РАН Игорь Мешков.

Фотографии nica.jinr.ru

Фотографии nica.jinr.ru

Проект NICA, или Nuclotron based Ion Collider fAcility, реализуется с 2013 года. Он предусматривает создание коллайдера протонов и тяжёлых ионов на базе Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) им. В. И. Векслера и А. М. Балдина Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ). Комплекс располагается в городе Дубна Московской области.

Основная задача проекта — изучение свойств плотной барионной материи. Ожидается, что после запуска комплекса учёные смогут воссоздать в лабораторных условиях особое состояние вещества, в котором пребывала наша Вселенная первые мгновения после Большого Взрыва, — кварк-глюонную плазму (КГП).

«Мы надеемся, что, несмотря на большие трудности, от нас мало зависящие, в 2020 году пучок уже появится в коллайдере, а в 2021 году уже начнётся работа по реальным экспериментам регистрации событий», — сообщил господин Мешков.

Ускорительный комплекс NICA будет обеспечивать пучки различных частиц с широким спектром параметров. Более подробную информацию о проекте можно найти здесь

Квантовые компьютеры помогут понять переход систем из квантового в классическое состояние

Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory — LANL) разработали новый алгоритм квантовых вычислений, который обеспечивает более чёткое понимание перехода микрообъектов при их масштабировании от квантового состояния к классическому, что может помочь моделировать системы на стыке квантовых и классических миров, таких как биологические белки, а также решать вопросы о том, как квантовая механика применяется к крупномасштабным объектам.

Белые крестики представляют собой решение простой квантовой задачи, анализируемой с помощью нового квантового алгоритма, разработанного в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Белые крестики представляют собой решение простой квантовой задачи, анализируемой с помощью нового квантового алгоритма, разработанного в Лос-Аламосской национальной лаборатории

«Квантово-классический переход происходит, когда вы добавляете всё больше и больше частиц в квантовую систему», — объясняет Патрик Коулз (Patrick Coles) из группы по изучению физики конденсированных сред и сложных систем в Лос-Аламосской национальной лаборатории. «В итоге странные квантовые эффекты исчезают, и система начинает вести себя более классически. В таких процессах практически невозможно использовать обычный компьютер для изучения квантово-классического перехода. Мы могли бы изучить этот переход при помощи нашего алгоритма и квантового компьютера, состоящего из нескольких сотен кубитов, который, как мы ожидаем, будет доступен в ближайшие несколько лет, исходя из текущего прогресса в данной области».

Отвечать на вопросы о квантово-классическом переходе крайне сложно. Для систем, состоящих из нескольких атомов, эта проблема быстро становится неразрешимой. Число уравнений растет экспоненциально с каждым добавленным атомом. Белки, например, состоят из длинных цепочек молекул, которые могут стать как важными биологическими компонентами, так и источниками заболевания, в зависимости от того, какую структуру они сформируют. Хотя белки могут быть сравнительно большими молекулами, они настолько малы, что квантово-классический переход и алгоритмы, которые могут с ним справиться, становятся крайне важными для попытки понять и предсказать, как именно будет сворачиваться тот или иной белок.

Чтобы изучить аспекты квантово-классического перехода на квантовом компьютере, исследователи сначала нуждаются в средствах для определения того, насколько близка квантовая система к классическому поведению, так как квантовые объекты имеют характеристики как частиц, так и волн. В некоторых случаях они взаимодействуют как крошечные бильярдные шары, а в других они взаимодействуют друг с другом как волны, усиливая или подавляя друг друга за счёт интерференции. К счастью, когда нет каких-либо помех, квантовую систему можно описать используя интуитивно понятные классические вероятности, а не более сложные методы квантовой механики.

Алгоритм разработанный учеными из LANL определяет, насколько близка квантовая система к классическому поведению. Результатом его работы является инструмент, который они могут использовать для поиска классического поведения в квантовых системах и понимания того, каким образом квантовые системы, окружающие нас в повседневной жизни, превращаются в объекты, подчиняющийся законом понятной нам классической физики.

Немцы представили электронно-оптический модулятор для сетей 6G

Оборудование для развёртывания сотовой связи поколения 5G едва вышло из лабораторий, а компании и научные центры уже запускают исследования для разработки технологий для проектирования сетей следующего шестого поколения (6G). В компании Huawei, например, считают, что сети 6G появятся после 2030 года. С одной стороны, времени ещё много, но сети 6G обещают стать определённым вызовом для IT-индустрии, что заставляет начать углубляться в процесс уже сейчас. Так, в этом году работы по подготовке к разработке технологий 6G уже запустили компании Samsung и LG. Не отстают в этом процессе и немецкие учёные. В частности, группа специалистов из ведущих немецких исследовательских институтов представила проект необычного электронно-оптического модулятора для кабельной инфраструктуры сот следующего поколения.

IPQ/KIT

IPQ/KIT

Сети 6G потребуют увеличения плотности размещения базовых станций. При этом резко возрастёт скорость передачи и существенно снизятся задержки. Совокупность этих и многих других требований предельно увеличит нагрузку как на кабельную инфраструктуру для соединения базовых станций, так и на узлы согласования беспроводных модулей (антенн) с оптоволоконными кабелями. Чем проще будут узлы перевода радиосигнала в оптический сигнал и обратно, тем дешевле выйдет эксплуатация сетей 6G. Можно не сомневаться, что себестоимость пакетов будет отражать возросшее число сот и их потребление.

Учёные из Института фотоники и квантовой электроники KIT (IPQ), Института микроструктурных технологий (IMT), Института радиочастотного инжиниринга и электроники (IHE) и Института Фраунгофера прикладной физики твёрдых состояний (IAF) опубликовали в журнале Nature Photonics статью, в которой рассказали о разработке электронно-оптического модулятора для прямого подключения антенны к оптоволоконным кабелям. Суть изобретения заключается в том, что радиочастотный сигнал через специальную среду с наноструктурами трансформируется в фотоны. Трансформация происходит благодаря таким физическим явлениям, как возбуждение квазичастиц плазмонов ― это групповые колебания свободного электронного газа.

В поставленном эксперименте частота несущей была выбрана равной 0,29 ТГц. Скорость передачи данных в процессе опыта достигла 50 Гбит/с. Ширина пропускания модулятора равнялась 0,36 ТГц. Эта технология открывает путь к скорости передачи данных по одной оптической линии до нескольких сотен Гбайт/с. На следующем этапе учёные попытаются упростить конструкцию модулятора и связанных с ним структур для приближения разработки к стадии коммерческого проекта. Это хорошее начало для разработки беспроводных сетей будущего. Надеемся на его успешное продолжение.

Российские специалисты разработали передовой способ пеленгации

Государственная корпорация Роскосмос сообщает о том, что отечественные исследователи разработали передовой способ пеленгации, который может использоваться для определения местоположения объектов в пределах околоземного космического пространства.

Центр космической связи ОКБ МЭИ «Медвежьи озёра»

Центр космической связи ОКБ МЭИ «Медвежьи озёра»

В работах приняли участие специалисты ОКБ МЭИ (входит в холдинг «Российские космические системы» госкорпорации Роскосмос). Речь идёт о фазовом методе, который позволяет одновременно определять местоположение и кинематические характеристики источника излучения узкополосного сигнала и источника излучения широкополосного сигнала. Технология позволяет исключить влияние помех на полезный сигнал.

«Полезный сигнал, как правило, является узкополосным, а помеха — широкополосной, и их частотные характеристики отличаются. Используя это различие, удалось разработать новый способ фазовой пеленгации, реализующий одновременную пеленгацию двух источников излучения с разными частотными характеристиками», — отмечает Роскосмос.

Центр космической связи ОКБ МЭИ «Медвежьи озёра»

Центр космической связи ОКБ МЭИ «Медвежьи озёра»

Предложенное решение предусматривает применение приёмников с тремя частотными каналами. Основной служит для обработки сигналов обоих источников излучения. Два другие канала анализируют информацию только о широкополосном сигнале.

Таким образом, становится возможным разделение данных об источниках излучения. А это обеспечивает высокоточные измерения координат каждого из этих источников.

Способ уже используется в корреляционно-фазовом пеленгаторе «Ритм», который установлен в Научно-исследовательском испытательном техническом центре «Медвежьи озёра». 

Россия поможет в запуске ускорителя частиц FAIR

Ускоритель частиц FAIR (Исследовательский центр ионов и антипротонов) заработает в ФРГ в 2022 году, о чём сообщает сетевое издание «РИА Новости».

В проекте примут участие российские специалисты. Комплекс уже сравнивают с Большим адронным коллайдером.

«Совместными усилиями в 2022 году будет запущен ускоритель частиц FAIR. Его строительство начато в окрестностях немецкого Дармштадта. Объём средств, вложенных в FAIR, оценивается в 1 миллиард евро. В проекте участвуют 15 стран, в том числе Россия», — заявил в интервью «РИА Новости» торгпред РФ в ФРГ Андрей Соболев.

Напомним, что Большой адронный коллайдер — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений. Протяжённость основного кольца ускорителя составляет около 27 км.

В свою очередь, комплекс FAIR будет использовать антипротоны и ионы для проведения исследований в различных областях, в частности, в сферах ядерной, адронной физики и физики элементарных частиц, атомной физики и исследований антиматерии, плазменной физики, а также в биологии и медико-биологических науках. 

ЦЕРН поможет в создании российского коллайдера «Супер С-тау фабрика»

Россия и Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) заключили новое соглашение о научно-техническом сотрудничестве.

Фотографии ЦЕРН

Фотографии ЦЕРН

Договор, ставший расширенной версией соглашения от 1993 года, предусматривает участие РФ в экспериментах ЦЕРН, а также определяет область интересов Европейской организации по ядерным исследованиям в российских проектах.

В частности, как сообщается, специалисты ЦЕРН помогут в создании коллайдера «Супер С-тау фабрика» (Новосибирск) Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Кроме того, европейские учёные примут участие в проектах исследовательского нейтронного реактора ПИК (Гатчина) и ускорительного комплекса NICA (Дубна).

В свою очередь, российские эксперты помогут в реализации европейских проектов. «ИЯФ СО РАН продолжит принимать активное участие в работах по модернизации Большого адронного коллайдера в установку высокой светимости и ключевых экспериментах ATLAS, CMS, LHCb, ALICE. Специалисты института разработают и изготовят системы коллиматоров и системы твердотельных усилителей высокочастотной мощности, необходимые для Большого адронного коллайдера высокой светимости», — говорится в сообщении.

Плюс к этому российская сторона возьмёт на себя финансирование части работ, которые будут выполняться для Европейской организации по ядерным исследованиям. 

Новый квантовый двигатель обладает большей мощностью, чем его традиционные аналоги

Впервые квантовый двигатель превзошел своих классических конкурентов без каких-либо экспериментальных трюков. Но, скажем сразу, речь идёт о микроскопических устройствах, поэтому квантовую Tesla ждать нам пока что не приходится.

Используя законы квантовой механики, новый двигатель смог показать большую мощность, чем стандартные — классические двигатели в тех же условиях (и в том же масштабе), сообщают в исследовательской работе от 22 марта, выполненной коллективом учёных из Американского Физического Общества (англ. The American Physical Society).

Somewhen in the future

Когда-нибудь в будущем

В своём исследовании учёные смогли экспериментально убедиться, что одним из основных свойств квантового теплового двигателя является способность рабочего тела (электрона) находиться в когерентной (взаимосвязанной) суперпозиции (одновременно в двух или более состояниях). И, как и ожидалось, в масштабах микроскопического устройства это позволяет производить больше мощности, чем у любого эквивалентного классического теплового двигателя в тех же условиях. Также было подтверждено, что в рамках одного режима работы наличие такой внутренней когерентности приводит к тому, что различные типы квантовых тепловых двигателей становятся термодинамически эквивалентными, то есть «во всех случаях, когда из теплоты появляется работа, тратится пропорциональное полученной работе количество теплоты, и наоборот, при затрате той или иной работы получается то же количество тепла», — как сказал бы великий ученый Рудольф Клазиус.

Если говорить проще, то традиционные тепловые двигатели превращают тепло в движение. Например, в автомобилях двигатель внутреннего сгорания использует энергию от воспламенения топлива для того, чтобы приводить в движение поршни, которые в свою очередь через привод передают энергию на колёса и вращают их, благодаря чему автомобиль движется. Существуют разные вариации тепловых двигателей, но, как правило, большая мощность в них преимущественно достигается за счет работы в иной среде, ином приложении силы, а также модификациях используемого топлива.

В новом исследовании квантовый двигатель использует совершенно иной принцип работы: при помощи лазера, направленного на специально подготовленные алмазные кристаллы с небольшим дефектом (азотной вакансией). Лазер переводит электрон, располагающийся в кристалле (в этой самой вакансии), с одного энергетического уровня на другой, а вместо поршней квантовый двигатель производит мощность в виде электромагнитного поля.

Так как рабочим телом в данной конструкции является электрон, то в дело вступают законы квантовой механики. Сверхмалые объекты, такие как электроны, имеют свойство находиться сразу в нескольких состояниях одновременно, что называется суперпозицией, то есть если возвращаться к примеру с классическим двигателем, то в квантовом двигателе наш «поршень» одновременно и в верхнем, и в нижнем положении. В нашем случае с квантовым двигателем электрон находится одновременно на нескольких энергетических уровнях в один момент времени. Всё это также связано с корпускулярно-волновым дуализмом, той самой волшебной теорией квантовой физики, которая утверждает, что любая микрочастица — это ещё и волна.

При определённых условиях это свойство, как сообщают ученые, приводит к увеличению выходной мощности, так как теоретически все элементы и процессы внутри квантового двигателя многократно дублируются. «Это первый эксперимент, когда мы смогли достичь такого режима работы», — говорит физик Роберто Серра из Федерального университета ABC в Санто-Андре, Бразилия.

Но, как и в ситуации с квантовыми компьютерами, всё не так просто: экспериментальный микродвигатель ещё сложно назвать полноценной реализацией. На данный момент команда учёных оценила его выходную мощность, но ещё не проанализировала такое ключевое качество, как эффективность. Поэтому в будущем эксперименты будут продолжаться.

Особенностью этого типа двигателей также является и равномерность работы, то есть для него невозможны режимы с увеличением или падением мощности: она остаётся постоянной, что накладывает на данные и без того специфичные устройства дополнительные ограничения. «Если вы попробуете построить автомобиль или реактивный двигатель ... Это совершенно бесполезно», — говорит физик Ян Уолмсли из Имперского колледжа Лондона, соавтор исследования, комментируя возможность практического применения квантового двигателя в текущих реалиях.

Тем не менее, исследование приоткрывает нам новые грани того, как квантовая механика взаимодействует с термодинамикой — разделом физики, исследующем способы передачи и превращения энергии. Именно в этой области новый двигатель открывает лазейку для преодоления ограничений, наложенных классической физикой на генерацию мощности. «Мы не изменили законы термодинамики, но открыли новую её часть», — говорит Уолмсли.

    Начинается новый этап исследования гравитационных волн

    Уже 1 апреля стартует очередная длительная фаза наблюдений, нацеленных на обнаружение и исследование гравитационных волн — изменений гравитационного поля, которые распространяются подобно волнам.

    В новый этап работ будут вовлечены специалисты обсерваторий LIGO и Virgo. Напомним, что LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) — это лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория. Она состоит из двух блоков, которые расположены на территории США в Ливингстоне (штат Луизиана) и в Хэнфорде (штат Вашингтон) — на удалении около 3 тыс. километров друг от друга. Поскольку скорость распространения гравитационных волн, предположительно, равна скорости света, это расстояние даёт разницу в 10 миллисекунд, которая позволяет определить направление на источник зарегистрированного сигнала.

    Что касается Virgo, то этот франко-итальянский детектор гравитационных волн расположен в Европейской гравитационной обсерватории (EGO). Его ключевой составляющей является лазерный интерферометр Майкельсона.

    Очередная фаза наблюдений продлится целый год. Сообщается, что объединение возможностей LIGO и Virgo позволит создать самый чувствительный на сегодняшний день инструмент для регистрации гравитационных волн. Ожидается, в частности, что специалисты смогут детектировать сигналы нового типа от разных источников во Вселенной.

    Добавим, что о первом обнаружении гравитационных волн было объявлено 11 февраля 2016 года — их источником стало слияние двух чёрных дыр. 

    Технодемо-короткометражка: возможности новой системы физики и разрушений движка Unreal

    Разработчики игр годами стремятся к созданию реалистичной системы просчётов физики и разрушений. В своё время технологии Havoc и PhysX наделали много шума, но всегда есть куда развиваться и к чему стремиться. Компания Epic Games продемонстрировала свои последние достижения на этом поприще во время конференции разработчиков игр GDC 2019.

    На презентации State of Unreal компания показала публике весьма впечатляющую короткометражку, которая одновременно выступает технологической демонстрацией новой высокопроизводительной системы просчёта физики и разрушений Chaos. Предварительная версия последней появится в сборке движка Unreal Engine 4.23.

    Демонстрация посвящена миру Robo Recall, в котором лидер сопротивления роботов k-OS прокралась в военную лабораторию и похитила секретное оборудование. За ней в погоню отправлен мощный военный робот — последний неповоротлив, но компенсирует свою неуклюжесть солидным вооружением. Само собой, городу от такого сочетания не поздоровится.

    Технологическая короткометражка призвана наглядно показать, что Chaos позволяет получить в Unreal Engine визуальные эффекты кинематографического качества в режиме реального времени в сценах с масштабной степенью разрушений и с высоким уровнем контроля разработчиков над процессом создания контента.

    Гравитационная обсерватория LIGO получит апгрейд

    Национальный научный фонд (NSF) предоставит средства Калифорнийскому технологическому институту и Массачусетскому технологическому институту на модернизацию обсерватории LIGO.

    Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) занимается экспериментальным обнаружением гравитационных волн космического происхождения. Гравитационные волны предсказываются рядом теорий, в том числе общей теорией относительности. Это изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам.

    О первом обнаружении гравитационных волн было объявлено 11 февраля 2016 года. Они были зарегистрированы детекторами LIGO, а их источником стало слияние двух чёрных дыр.

    Итак, сообщается, что NSF выделит на модернизацию LIGO сумму в размере 20,4 млн долларов США. Дополнительные средства предоставят исследовательские организации Великобритании и Австралии.

    Запуск обновлённой обсерватории запланирован на 2024 год. Ожидается, что апгрейд позволит увеличить область обзора в семь раз, что значительно повысит эффективность обнаружения гравитационных волн. 

    window-new
    Soft
    Hard
    Тренды 🔥