Российские ученые из МФТИ, ФТИАН и ИТМО создали нейросеть, которая научилась предсказывать поведение квантовой системы, «взглянув» на ее схему. Такая нейросеть самостоятельно находит те решения, которые хорошо подходят для демонстрации квантовых преимуществ. Это поможет исследователям разрабатывать эффективные квантовые компьютеры.
Результаты опубликованы в New Journal of Physics.
Большой круг задач современной науки решается на основе квантово-механических расчетов. Например, химические и биологические: исследования химических реакций или поиск устойчивых молекулярных структур для промышленности, медицины, фармацевтики и других областей. Для точного решения такого рода «квантовых» задач хорошо подходят квантовые вычисления, в отличие от классических, на основе которых квантовые задачи решаются в большинстве случаев лишь громоздко и приближенно.
Процесс создания квантовых вычислительных схем — трудоемкое и дорогостоящее занятие. Не всегда получившиеся устройства показывают «квантовое превосходство» — демонстрируют скорость обработки информации быстрее обычного классического компьютера. Поэтому ученым хотелось бы иметь инструмент для прогнозирования того, будет ли какая-то схема обладать квантовым преимуществом или нет.
Одной из реализаций квантовых вычислений являются квантовые блуждания. Упрощенно можно представить этот метод как перемещение частицы по определенной сети, составленной из точек-узлов и соединений между этими узлами. Такие сети и образуют схему квантовой системы.
Если квантовое перемещение частицы — блуждание — из одного узла сети в другой оказывается быстрее классического, то можно говорить, что устройство на основе такой схемы показывает квантовое преимущество. Поиск сетей, обладающих квантовым преимуществом, является важной задачей, над которой работают эксперты в области квантовых блужданий.
Идеей Алексея Мельникова, Леонида Федичкина и Александра Алоджанца было заменить эксперта машинным интеллектом: научить компьютер различать сети и давать ответ на вопрос, в каких сетях квантовые блуждания будут давать преимущество. То есть обнаружить сети на основе которых имеет смысл строить квантовый компьютер.
Исследователи взяли нейросеть, которая «специализировалась» на распознавании изображений. На вход программе подавалась матрица смежности сети и номер входного и выходного узла. На выходе нейросеть давала ответ, будет ли квантовое блуждание между этими узлами быстрее классического.
«Было неочевидно, что этот подход сработает, Но он работает, и мы очень успешно научили компьютер самостоятельно предсказывать квантовое преимущество в сетях сложной структуры», — говорит Леонид Федичкин, доцент кафедры теоретической физики МФТИ.
«Грань между квантовым и классическим поведением систем зачастую размыта. Изюминкой нашей работы стало создание особого компьютерного зрения, с помощью которого удалось увидеть эту грань в пространстве сетей», — поясняет Алексей Мельников, научный сотрудник ИТМО.
Исследователи создали инструмент, позволяющий упростить разработку вычислительных схем на основе квантовых алгоритмов, основными приложениями которых должны стать биофотоника и материаловедение. Например, с помощью квантовых блужданий легко описываются возбуждение фоточувствительных белков, таких как родопсин или хлорофилл.
Белок — это в каком-то смысле сложная молекула, похожая на сеть. Задача понять, что произойдет с электроном, попавшим в какую-то точку в молекуле, как он будет двигаться и какое возбуждение вызывает, в переводе на формальный язык и есть поиск времени блуждания из одного узла сети в другой. Ожидается, что расчет естественных природных процессов на квантовых блужданиях реализовать проще, чем на архитектуре из кубитов и гейтов, так как сами блуждания — это естественный физический процесс.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Пассажиры, вылетающие из аэропорта Детройта, скоро смогут поучаствовать в бета-тестировании новой технологии для отображения на одном дисплее предназначенной только для них информации.
В аэропорту Детройта вскоре начнутся пилотные испытания революционного дисплея, который умеет показывать каждому «зрителю» касающуюся только него информацию — причем одновременно. Каждый участник эксперимента, подойдя к дисплею, увидит информацию о рейсе, рекламу и прочие сведения на родном для себя языке. Искать нужную строчку или ждать переключения на понятный язык не придется, рассказывает New Atlas.
Если к такому экрану одновременно подойдут два пассажира, из Испании и из Франции, то первый увидит информацию на испанском, а второй — на французском.
Компания Misapplied Sciences не раскрывается всех подробностей технологии Parallel Reality. Разработчики утверждают, что каждый пиксель на дисплее может одновременно проецировать миллионы световых лучей различных цветов и яркости. А каждый луч может направляться какими-то программными методами в сторону конкретного человека. Так что как только он подходит к экрану, часть пикселей начинает проецировать световые лучи на него. Пассажирам, желающим принять участие в испытаниях, нужно будет отсканировать свои посадочные талоны и выбрать язык.
«Эту прорывную технологию стоит один раз увидеть, чтобы поверить в нее — она может превратить любой самый многолюдный аэропорт в удобное для навигации место, даже если вы не говорите на местном языке», — заявил Гил Уэст, исполнительный директор Delta Airlines, инвестировавшей в Misapplied Sciences.
Новая технология появится в одном из терминалов Детройтского столичного аэропорта в середине 2020, а в дальнейшем — и на стадионах, в парках развлечений, конференц-центрах и других общественных учреждениях.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) усовершенствовали метод фаговой терапии, который помогает бороться с бактериями, устойчивыми к антибиотикам. Контролируя вирусы-бактериофаги, можно избежать непредсказуемых побочных эффектов терапии, передает пресс-служба университета.
О своей разработке ученые сообщили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Фаговая терапия предлагает использовать бактериофаги – особые вирусы, которые поражают клетки бактерий. Эта терапия была разработана еще в начале прошлого века, но, когда наступила эра антибиотиков, к ней стали обращаться все раже. К тому же, она вызывала много споров и у нее были свои минусы. Природа фагов до конца не охарактеризована, поэтому фаговая терапия может привести к непредвиденным последствиям из-за быстрого развития и размножения самих фагов, а также потенциальных токсинов, которые могут переносить вирусы.
Тем не менее, и антибиотики сегодня уже не могут справиться со всеми патогенами. Благодаря таким факторам, как горизонтальный перенос генов и быстрое размножение, организмы, такие как грамотрицательные бактерии, эволюционируют быстрее, чем мы производим антибиотики для борьбы с ними.
В качестве альтернативы антибиотикам исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре предлагает вернуться к старому методу – фаговой терапии, – но в новом, усовершенствованном виде. Обратившись к нанотехнологиям, ученые объединили бактериофаги с золотыми наностержнями. Когда этот «кентавр» попадает к бактериям, на него направляют инфракрасный свет. Наностержни превращают энергию света в тепло, которое убивает как бактерии, так и бактериофаги.
В экспериментах in vitro с клетками млекопитающих исследователям удалось справиться с E. coli (кишечная палочка), P. aeruginosa и V. cholerae – патогенами человека, которые вызывают острые симптомы, если их не контролировать. Также ученые уничтожили X. campestris – бактерии, вызывающие гниение у растений. При этом, хотя высокая температура успешно уничтожила бактерии и фаги, более 80% клеточной культуры млекопитающих под биопленкой бактерий выжили.
Источник: https://scientificrussia.ru/

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Университета Квинс в Белфасте совместно с тайваньскими коллегами создали источники света высокой интенсивности, излучающие только в одном направлении. Они позволят уменьшить потери энергии и увеличить эффективность экранов.
Статья о разработке опубликована в журнале Nature Communications.
Экраны с технологией QLED стали доступны относительно недавно. Они основаны на использовании квантовых точек — нанокристаллов, проявляющих квантовые эффекты. Эти кристаллы могут поглощать ультрафиолетовое излучение и преобразовывать его в свет видимого диапазона. Цвет каждого нанокристалла зависит от его состава.
Но квантовые точки имеют существенный минус: излучаемый ими свет рассеивается во всех направлениях внутри экрана, и только около одной пятой его части попадает наружу и становится видно пользователю. Чтобы повысить энергоэффективность технологии, ученые годами пытаются разработать нанокристаллы, которые излучают свет только в одном направлении — и несколько таких источников уже существуют. Их создают из слоев ультратонких нанопластин, излучающих свет только в своей плоскости. Однако интенсивность производимого ими света слишком мала для применения в экранах.
В новом исследовании ученые попробовали наложить такие пластинки друг на друга. На первом этапе они изготовили полупроводниковые слоистые кристаллы толщиной всего 2,4 нм. Затем ученые сложили их, поместив между ними слои органического соединения толщиной 0,65 нм. Этот слой предотвращает квантово-физические взаимодействия и позволяет пластинам излучать свет в одном направлении.
Используя разработанную технологию синтеза, исследователи создали источники синего, зеленого, желтого и оранжевого света. Не удалось получить с помощью новой технологии только один ключевой цвет — красный. Но по словам авторов работы, создание такого источника не за горами.
По сравнению с обычными светодиодами новая технология имеет еще одно преимущество: легкость производства этих QLED-элементов. Кроме того, можно увеличить интенсивность обычных светодиодов, расположив несколько светоизлучающих слоев друг над другом. Однако это необходимо делать послойным нанесением, что усложняет производство.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Одним из самых распространенных и эффективных методов диагностики ЖКТ (желудочно-кишечного тракта) является эндоскопия. Пациент приходит на процедуру, ложится на бочок (как правило, но не всегда), а добрый доктор вводит ему в организм через естественные пути эндоскопический зонд. Приятного в этом процессе мало, для пациента так точно. Однако такой метод позволяет выявить те или иные повреждения тканей или проявления заболеваний внутри ЖКТ.
В 1997 году Габи Иддан и Пол Свэйн создали новый вид эндоскопии — капсульную, когда пациент проглатывает «пилюлю» с камерой, делающую несколько десятков тысяч снимков за пару часов работы. Однако процедура внедрения в организм человека чужеродного тела всегда сопряжена с определенными рисками.
Одноразовая капсула, выполнив свою работу, естественным образом выводится из организма, но случаются и казусы, когда она решает задержаться в гостях. В таким плачевных ситуациях приходится проводить специальную операцию для ее удаления.
Точнее сказать, раньше приходилось, ибо ученые из МТИ (Массачусетский технологический институт, США) разработали новый тип капсул, которые разрушаются, если на них воздействует свет. Какой материал послужил основой нового устройства, как именно активируется режим самоуничтожения и что происходит дальше? Об этом мы узнаем из доклада ученых.
Основа исследования
Фундаментом нового типа капсул для эндоскопии стал особый материал — гидрогель. Биосовместимость и абсорбирующие свойства данного вещества напоминают характеристики биологических тканей, что делает его идеальным строительным материалом для устройств, применяемых в медицине. Разработка зондов на основе гидрогелей ведется уже давно, а полученные в ее результате устройства разнообразны как в своем целевом назначении, так и в способе активации самоуничтожения. Самыми распространенными способами контроля над гидрогелевыми зондами на данный момент являются температура, магнитные волны, уровень pH и химические реагенты. Все эти способы приводят к определенной реакции материала зонда, что провоцирует их активацию или же самоуничтожение (но без большого «бабах» как в кино про шпионов и секретные лаборатории).
Однако у каждого из методов контроля есть свои недостатки, заявляют исследователи. Так, тепловой контроль может оказывать отрицательный эффект на ткани, окружающие устройство, а магнитные волны, излучаемые самим устройством, могут мешать проведению более классических диагностик (например, МРТ). Управлять зондом с помощью рН можно только, если он был введен в определенную область организма, чтобы вписываться в достаточно узкий рН диапазон устройства. Химический же контроль требует непосредственного контакта зонда и химического реагента, что также может пагубно повлиять на окружающие ткани, если неправильно провести эту сложную процедуру.
Другими словами, самые разные методы есть, но все они в чем-то плохи или недоработаны. По мнению исследователей, зонд, способный к саморазложению, должен совмещать в себе ряд важных особенностей: биосовместимость, бесконтактная активация/дезактивация, пространственный контроль, растворимость и динамическая доставка (без применения инвазивных методов).
Лучше других в эти рамки вписываются зонды с оптической активацией. Такое устройство можно применять в любой части тела, но особый интерес ученые испытывают к ЖКТ, поскольку другие методики (рН, химический или тепловой) могут негативно сказываться на здоровье, ввиду динамической среды. Разработанный световой триггер, активирующий разложение капсулы, не будет негативно влиять на здоровье пациента, поскольку фактически не будет влиять на среду, в которой он находится.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Международная группа ученых, в которую вошли физики Университета ИТМО, в ходе исследований фотонных топологических изоляторов смогла впервые экспериментально подтвердить ранее описанные теоретические модели, а также обнаружить новый, ранее не описанный эффект.
Эта работа, выполненная при частичной поддержке РНФ и РФФИ, создает новое направление в изучении топологических изоляторов и в будущем может помочь в создании сверхэффективной микроэлектроники. Статья ученых опубликована в журнале Nature Photonics.
В последние годы физики всего мира уделяют большое внимание топологической фазе материи и топологическим фазовым переходам. За открытие этих явлений в 2016 году была присуждена Нобелевская премия. Топологические переходы позволяют существенно менять свойства ряда материалов, используемых для задач электроники. Изучая свойства топологической фазы материи, учеными были обнаружены новые уникальные по своим свойствам материалы, которые получили название топологических изоляторов.
«В природе есть изоляторы, которые не проводят ток, а есть проводники, которые ток проводят, также есть промежуточный класс полупроводников, — рассказывает один из соавторов исследования, сотрудник физико-технического факультета Университета ИТМО Максим Горлач. — Топологические изоляторы же характерны тем, что в объеме они являются типичными изоляторами, но могут при этом по своей поверхности или по отдельным граням проводить ток. Впервые с ними столкнулись, когда исследовали физику квантового эффекта Холла, когда по образцу пропускают ток, и оказывается, что в образце возникает напряжение в направлении, перпендикулярном направлению тока, принимающее квантованные значения. Потом выяснилось, что квантование холловского сопротивления имеет место вне зависимости от примесей или дефектов в образце. В этом, как позже показали теоретики, и проявляется топологическая природа квантового эффекта Холла. Дальше стали думать о возможности создания системы не чувствительной к дефектам и повреждениям, в фотонике».
Вскоре аналог квантового эффекта Холла был создан и в фотонике — ученые поняли, что если создать структуру из ферритовых стержней, то фотоны также будут распространяться по краю системы, при этом не проникая внутрь. Это позволит создать линию оптической передачи данных, которая не будет «бояться» повреждений, изломов, изгибов, которые легко могут вывести из строя обычный оптоволоконный кабель.
В 2017 году ученые открыли новый класс топологических систем — топологические изоляторы высокого порядка. Эти материалы характеризуются состояниями, способными локализоваться вдоль частей структур, размерность которых на два и более порядков ниже размерности всей системы.
Источник: https://news.itmo.ru/

Международная группа ученых под руководством профессора Сколтеха Сергея Рыкованова придумала способ генерировать мощные «закрученные» импульсы. Вихри, обнаруженные учеными, помогут в разработке новых материалов.
Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Communications.
Известно, что электромагнитные волны переносят энергию и импульс и способны оказывать, так называемое, световое давление. Это было экспериментально продемонстрировано российским физиком Петром Лебедевым еще в 1900 году. Менее известно, что электромагнитные волны способны также переносить угловой момент, то есть могут закручивать объекты. Перенос углового момента (способности к кручению) может происходить двумя способами.
Во-первых, это эффект Садовского — появление вращательного момента при облучении вещества эллиптически или циркулярно поляризованной электромагнитной волной. Во-вторых, закручивать вещество могут электромагнитные волны с «вихревой» структурой волновых фронтов или, говоря научным языком, волны с орбитальным угловым моментом. Электромагнитные импульсы видимого или инфракрасного диапазона, обладающие такими свойствами, уже широко используются в телекоммуникациях для увеличения пропускной способности оптоволоконных систем передачи информации.
А вот в ультрафиолетовом диапазоне осуществить генерацию мощных импульсов с орбитальным угловым моментом довольно сложно, хотя это открывает новые возможности для исследования и разработки новых материалов на характерных пространственных (десятки нанометров) и временны́х (сотни аттосекунд) масштабах. Подобные визуализации материалов в высоком разрешении используются для изучения и предсказания их свойств.
Ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) совместно с коллегами из Шанхайского института оптики и точной механики (Китай) и Института Гельмгольца в Йене (Германия) предложили простой способ генерации мощных коротких импульсов ультрафиолетового диапазона с орбитальным угловым моментом.
«Полученные нами в результате математического моделирования импульсы можно назвать ультрафиолетовыми вихрями. Помимо закрученных волновых фронтов, наши импульсы обладают характерным для атомной физики временны́м масштабом – их длительность составляет всего несколько сотен аттосекунд. Для сравнения, электрон делает один «оборот» в атоме водорода как раз за время порядка сотни аттосекунд», – рассказывает профессор Сколтеха Сергей Рыкованов.
Для реалистичного трехмерного моделирования эффекта ультрафиолетовых вихрей были задействованы мощнейшие суперкомпьютеры мира и России, в частности, суперкомпьютер «Жорес», установленный в прошлом году в Сколтехе. В настоящее время идет подготовка к экспериментальному поиску вихрей.
Ученые уверены, что генерация мощных аттосекундных ультрафиолетовых вихрей откроет новые пути в исследовании динамики движения электронов в различных материалах и конденсированных средах.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Команда австралийских физиков изучала поведение гибридных частиц со свойствами вещества и света в конденсатах Бозе — Эйнштейна. И обнаружила у них свойства, не вписывающиеся ни в одну из существующих теорий.
В конденсатах Бозе — Эйнштейна большое число атомов оказываются в минимально возможных квантовых состояниях, и квантовые эффекты становятся заметны на макроскопическом уровне. Однако в реальности не все частицы остаются в конденсате даже при абсолютном нуле. Квантовые флуктуации заставляют частицы сталкиваться, неизбежно выбивая некоторые из них. Этот феномен известен как «квантовое истощение».
Такой эффект невероятно силен в сверхтекучем гелии-4 — 90% частиц выбиваются из конденсата. Однако в крайне разбавленных сверххолодных атомных газах, которые обычно образуют бозе-конденсат, этот эффект почти незаметен, пишет Phys.org.
Хотя квантовое истощение в достаточной мере описано теоретически, по ряду причин его трудно измерить в атомных бозе-конденсатах. Поэтому вместо атомных частиц физики из Национального университета Австралии использовали экситон-поляритоны — гибридные частицы со свойствами и света, и материи, которые позволяют обнаружить импульс без искажений.
Команда ученых под руководством профессора Елены Островской зафиксировала выбитые частицы. Им впервые удалось напрямую наблюдать квантовое истощение в неравновесном конденсате Бозе — Эйнштейна.
К удивлению ученых, оказалось, что конденсаты экситон-поляритона можно модифицировать от более экситонного до более фотонного состояния. Когда конденсаты находятся в более экситонном состоянии, то есть больше походят на вещество, они ведут себя в точности как положено бозе-конденсатам в тепловом равновесии. Однако «светоподобные» конденсаты проявляют свойства, не описанные ни одной из существующих теорий.
«Результаты требуют более глубокого понимания отношений между равновесными и неравновесными конденсатами Бозе — Эйнштейна», — сказала профессор Островская.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Изменив структуру двумерных перовскитовых материалов, ученые Саудовской Аравии и США продлили срок работы так называемых горячих носителей — эффективных, но считавшихся хрупкими.
Гибридные органическо-неорганические перовскиты — привлекательный материал для солнечной энергетики, поскольку производство таких фотоэлементов обходится дешевле, чем из кремния. Однако, их стабильность в долгосрочной перспективе сомнительна, пишет Phys.org.
В качестве альтернативы трехмерным гибридным перовскитам ученые могут предложить двухмерные, которые обладают повышенной стабильностью и влагостойкостью. Загвоздка в том, что охлаждение горячих носителей в этих материалах не изучалось прежде досконально. Этот пробел и заполняет исследование специалистов из KAUST и Технологического университета Джорджии.
Горячие носители формируются энергией солнечного света, от низкоэнергетического инфракрасного спектра до высокоэнергетического ультрафиолетового. Солнечные панели улавливают эту энергию, когда фотоны приводят электроны в возбужденное состояние. Однако высокоэнергетический свет провоцирует появление чрезмерно возбужденных горячих носителей, которые растрачивают энергию быстрее, чем современные солнечные материалы могут ее уловить.
Ученые задались вопросом, может ли изменение органического компонента гибридного двухмерного перовскита замедлить охлаждение горячего носителя.
Они исследовали перовскит с йодидом свинца в сочетании с тремя различными органическими компонентами и обнаружили между ними существенные отличия. Оказалось, что этаноламин замедляет процесс охлаждения лучше всего.
Следующая цель команды ученых — разработка архитектуры солнечных элементов на основе двухмерных перовскитовых материалов и изучение динамики горячих носителей в различных сочетаниях.
Источник: http://www.nanonewsnet.ru/

Самый известный ускоритель частиц в мире — это Большой адронный коллайдер. Он представляет собой огромную структуру, длина основного кольца которой достигает 26,6 километров. Теперь же учёные разработали ускоритель частиц, который размером не превышает 30 микрон, что даже меньше толщины человеческого волоса.
Об этом пишет Vice, ссылаясь на научный журнал Science. Миниатюрный инструмент, по сути, является диэлектрическим лазерным ускорителем (dielectric laser accelerator, DLA) и может работать в энергетическом диапазоне мегаэлектронвольт (МэВ).
Предыдущие эксперименты показали, что лазеры могут ускорять частицы. Новый прототип способен разогнать частицы до 94% от скорости света. На самое важное, что это первый диэлектрический лазерный ускоритель на чипе.
Данное устройство может найти применение в медицине и научных исследованиях.

Источник: https://www.ferra.ru/

Международная команда физиков использовала лазер на свободных электронах, чтобы в реальном времени наблюдать за реакцией, происходящей в гелии после возбуждения его атомов глубоким ультрафиолетовым излучением. Их статья была опубликована в журнале Nature Communications.
Лазеры, генерирующие ультрафиолетовые и рентгеновские импульсы, дают исследователям дополнительные возможности для детального изучения фундаментальных свойств вещества. Особый интерес для физиков представляет исследование процессов, происходящих на уровне атомов. Одной из самых популярных моделей для изучения этих процессов считается гелий.
Его капельки идеально подходят для таких исследований, так как обладают уникальными свойствами. При температуре всего на 0,37 градуса выше абсолютного ноля гелий переходит в сверхтекучее состояние. Кроме того, атомы этого вещества не вступают практически ни в какие химические реакции, из–за чего он может быть отличной средой для исследования химических превращений или физических свойств других соединений.
Команда ученых из Фрайбургского и Орхусского университетов совместно с коллегами из Италии и США решила выяснить, как эти сверхтекучие капли ведут себя при прямом попадании на них импульса экстремального ультрафиолетового излучения. Авторы работы использовали лазер FERMI в Триесте. С помощью этой установки ученые смогли подавать высокоинтенсивные импульсы глубокого ультрафиолета и контролировать длину волны облучения.
В результате эксперимента и проведенных позже расчетов исследователи смогли выделить три элементарных этапа реакции: очень быстрая локализация электронов, заселение метастабильных состояний и образование пузырька, который в конечном итоге лопается на поверхности капель и выбрасывает во внешнее пространство один возбужденный атом гелия.
«Впервые нам удалось проследить процессы в сверхтекучем гелии, которые происходят с такой огромной скоростью, — резюмирует ведущий автор исследования, профессор Орхусского университета Марсель Мудрич. — Полученные результаты помогают понять, как наночастицы взаимодействуют с энергетическим излучением. Эта информация очень важна для нашей работы и в дальнейшем позволит более точно исследовать свойства конкретных атомов и молекул».
Источник: https://indicator.ru/

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск