Квантовая флейта

26.07.2022

Американские ученые создали "квантовую флейту", которая может заставить фотоны двигаться синхронно и взаимодействовать друг с другом, чего они почти никогда не делают в природе. Устройство может помочь улучшить будущие конструкции квантовых компьютеров.

Как и одноименный музыкальный инструмент, "квантовая флейта" команды представляет собой кусок металла с длинной полостью посередине, доступ к которой имеет ряд отверстий с поверхности. Но это устройство предназначено не для звуковых волн, а для света.

"Точно так же, как в музыкальном инструменте, вы можете послать одну или несколько длин волн фотонов через все это, и каждая длина волны создает "ноту", которую можно использовать для кодирования квантовой информации", - сказал Дэвид Шустер, ведущий автор исследования.

В своих экспериментах с устройством исследователи смогли контролировать взаимодействие до пяти нот или кубитов одновременно, используя сверхпроводящую электрическую цепь в качестве главного кубита. Это показывает, что если систему масштабировать, это может значительно упростить управление будущими квантовыми компьютерами.

"Если бы вы хотели создать квантовый компьютер с 1 000 битами и могли бы управлять всеми ими с помощью одного бита, это было бы невероятно ценно", - сказал Шустер.

"Квантовая флейта" - это кусок металла с просверленными в нем отверстиями, который может улавливать и манипулировать фотонами разных длин волн для кодирования квантовой информации. Но, возможно, самое странное в этой "квантовой флейте" то, что она работает, манипулируя фотонами, чтобы делать то, что они редко делают в природе.

Эти частицы света обычно не взаимодействуют друг с другом, то есть они проносятся мимо или даже сквозь друг друга. При определенных условиях их иногда можно заставить взаимодействовать парами, но в новом устройстве команде удалось заставить все фотоны взаимодействовать друг с другом одновременно, после того как энергия в системе достигает критической точки.

Обычно большинство взаимодействий частиц происходит один на один - две частицы отскакивают или притягиваются друг к другу. Если вы добавите третью, они, как правило, по-прежнему последовательно взаимодействуют друг с другом. Но в этой системе все они взаимодействуют одновременно.

<< Назад: Влияние музыки на состояние памяти 26.07.2022

>> Вперед: Нейросеть-сомелье 25.07.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Система поддержки внимания 05.12.2015 Нам часто бывает трудно сконцентрироваться - особенно, если вокруг шумно, особенно, если работа скучная, особенно, если в смартфоне жужжит мессенджер, где-то в соцсети висит непрочитанное сообщение. С точки зрения психологии тут вроде все понятно, но как объяснить рассеянное внимание с точки зрения нейробиологии? Что происходит в мозге, когда мы пытаемся сосредоточиться - и ничего не получается? Ответить на этот вопрос попытались исследователи из Йеля - Моника Розенберг (Monica D. Rosenberg) и ее коллеги описывают внутримозговую сеть, которая как раз отвечает за поддержание внимания. Обнаружили ее, разумеется, с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ): 25 взрослых добровольцев в момент МРТ-сканирования должны были смотреть на меняющиеся картинки и нажимать на специальную кнопку, когда перед ними появлялось изображение города. Город был на 90% картинок, остальные демонстрировали горные виды, так что отслеживать городские улицы и сцены было относительно простой, но довольно монотонной, скучной задачей, во время выполнения которой отвлечься было довольно легко. Хотя в коре мозга есть области, которые занимаются преимущественно какой-то определенной работой (и один из самых характерных примеров здесь - затылочная кора, где находится зрительный анализатор), большая часть районов коры мультифункциональна. И нейробиологи в поисках механизма для той или иной высшей нервной функции сейчас ищут не столько определенные центры, сколько связи между центрами - именно конфигурация сети, сила взаимодействий между разными участками коры оказывается специфичной для той или иной задачи. Например, какая-то зона может включаться как при решении математического уравнения, так и при сочинении стихотворения, но в случае уравнения она будет сильнее обмениваться информацией с одними центрами, а в случае стихотворения - с другими. Вот и сейчас, анализируя результаты МРТ-сканирования, авторы работы искали не центры внимания, а сеть. Работу мозга тех, кто занимался сортировкой фотографий, сравнивали с работой ничем не занятого мозга - так можно было найти именно те внутримозговые каналы, которые включаются для поддержания внимания. Кроме того, важно было понять общие черты "системы поддержки внимания", которые можно было бы найти в любом мозге, независимо от индивидуальности его владельца. И действительно, как было сказано выше, такую систему нашли: на рисунке схематично, шарами оранжевого и бурого цвета показаны узлы сети внимания - они активней всего работают тогда, когда от нас требуется большая концентрация. С другой стороны, когда мозг занят чем-то, что не так уж сильно требует внимания, в нем активируются другие центры (обозначенные на рисунке синим). Самое главное, что такой узор нервных центров действительно повторялся от человека к человеку, и что по активности сети можно было точно сказать, как человек справится с заданием, требующим повышенной внимательности. Более того, анализ МРТ-"фотографий" мозга детей с так называемым синдромом дефицита внимания и гиперактивности показал, что у них корковые центры поддержки внимания соединены слабо. То есть по состоянию описанной сети можно оценить, стоит ли ребенку (или его родителям) беспокоиться, что у него разовьется хроническая невнимательность, стоит ли ожидать в связи с этим проблем в школе и т. д. Правда, для того, чтобы из полученных результатов получился настоящий клинический тест, нужно провести больше клинических психоневрологических исследований. И, конечно, остается вопрос, как подействовать на "сеть поддержки внимания", чтобы улучшить ее работу: с помощью медикаментов, или же с помощью транскраниальной стимуляции мозга, или же как-то еще.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025