#обои в разрешении 2006×1585

Помните в июле была новость с конференции о создании квантового компьютера из рекордных 51 кубит в группе Михаила Лукина? Только что статья с этим результатом вышла в журнале Nature. А вместе с ней ещё одна — о создании 53-кубитного компьютера в группе Кристофера Монро.

Оба вычислителя были созданы на основе атомов (у Лукина) или ионов (у Монро), пойманных в оптическую ловушку и управляемых с помощью лазерных импульсов. Обе группы для демонстрации возможностей своих компьютеров использовали задачи симулирования — то есть аналоговое моделирование неких физических систем. В группе Лукина исследовали образование ридберговских кристаллов, а в группе Монро — перемагничивание в цепочке из магнитов.

В обоих случаях были получены решения для систем, которые было бы невозможно получить на классических компьютерах просто из-за недостатка необходимой для этого памяти. Теперь перед учёными стоит задача на основе этих систем создать универсальный решатель — который мог бы моделировать не только какую-то конкретную систему, но и решать произвольные уравнения.

По оценкам, 50 кубит — это как раз тот порог, после преодоления которого универсальный квантовый компьютер продемонстрирует «квантовое превосходство» на отдельных задачах. В частности, он должен быстрее любого существующего суперкомпьютера решать задачу о разложении числа на простые множители. Эта задача (вернее сложность её выполнения) лежит в основе всей современной криптографии, поэтому квантовые компьютеры могут в перспективе сделать её устаревшей.

Больше подробностей про вышедшие статьи читайте в N+1: https://nplus1.ru/news/2017/11/29/53-qubit-record

На N+1 очередной лонгрид. На этот раз Евгений Гельфер рассказывает о том, чем занимались учёные, создававшие в начале XX века квантовую физику, в годы Первой мировой: https://nplus1.ru/material/2017/11/30/quantum-revolution-wwI

В последних новостях про 50-кубитные квантовые компьютеры там и тут авторы упоминают концепцию квантового превосходства. На первый взгляд, термин понятный — при каком-то количестве кубитов квантовые компьютеры станут недосягаемыми для классических. Но если задуматься, то с таким определением есть проблемы. Об этом на страницах Nature рассуждает известный научный журналист и эссеист Филип Болл. Я же решил пересказать основные моменты его текста: https://zen.yandex.ru/media/physh/chto-takoe-kvantovoe-prevoshodstvo-i-kak-ego-dostich-5a21266edcaf8e4fc17bd2b2

По странному стечению обстоятельств только что в мой ящик упало письмо с платформы Stepik, на которой буквально сегодня стартует курс «Квантовые вычисления». Квантовая революция уже близко, и скоро умение разбираться с квантовыми алгоритмами может стать столь же востребованным, как, например, умение работать с нейронными сетями и машинным обучением сегодня. Так что не упустите возможность самообразоваться и быть в ряду первых специалистов в этой новой области: https://stepik.org/course/3248

Сегодня в рубрике #ВП у меня не совсем обычная рекомендация. По понятным причинам я подписан далеко не на все каналы из тех, что рекомендую — количество свободного времени ограниченно, и приходится выбирать. Так вот, канал @theworldisnoteasy — из тех, которые я читаю от корки до корки.

Этому способствует несколько обстоятельств. Во-первых, автор канала, Сергей Карелов (Google в помощь тем, кто не знает, кто это) не частит. Во-вторых, пишет исключительно вдумчиво и глубоко. В-третьих, использует большое количество разнородных источников — достаточно заценить его последний пост про квантовые компьютеры. И наконец, хотя и пишет на популярную тему технологий, но не в пример большинству уделяет много внимания гуманитарным аспектам их внедрения.

Всё это делает канал исключительно полезным источником сжатой обзорной информации из мира современных технологий, которая к тому же снабжена нетривиальной экспертной оценкой человека, имеющего большой опыт в технологическом бизнесе.

Так что, предлагаю подписаться и читать: https://news.1rj.ru/str/joinchat/AAAAAEEG1TXmRZM90PuRMA

Выложили видео с лекцией, которую я читал в прошлый понедельник. Так что, если вам не терпелось узнать, как собрать в точку квадриллион ватт энергии и спасти этим чью-то жизнь, то вот вам ответ: https://www.youtube.com/watch?v=huQ0pC1gM8Y

Хорошая статья про антиматерию от канала @bosonhiggs

Журнал Science проводит голосование «Прорыв 2017 года». В числе финалистов 3 результат по биологии, и один по физике — детектор нейтрино размером с поллитровую бутылку. В эту работу, кстати, большой вклад сделали сотрудники МИФИ и Курчатовского института. Поддержать один из проектов можно по ссылке http://www.sciencemag.org/news/2017/12/finalists-are-vote-people-s-choice-breakthrough-year

Я, кстати, писал об этом уникальном детекторе полтора месяца назад https://news.1rj.ru/str/physh/480

Атомные интерферометры позволяют проводить сверхчувствительные измерения самых разных величин. Их работа основана на квантовых свойствах атомов, которые при достаточно низких температурах начинают вести себя подобно волнам — и потому могут интерферировать друг с другом.

С помощью атомных интерферометров, например, были проведены самые точные на данный момент измерения одной из фундаментальных констант современной физики — постоянной тонкой структуры. На их основе также построены самые чувствительные детекторы поворота.

В новой работе учёные показали, что атомный интерферометр может также с высокой точностью измерять наклон поверхности по отношению к горизонту — такие инструменты называют инклинометрами. При этом чувствительность инклинометра на основе холодных атомов оказалась достаточной, чтобы измерить изменение наклона земной поверхности, вызванного приливными силами.

В работе около миллиона атомов рубидия, охлаждённых до сверхнизкой температуры, запускались вверх по параболе. Через небольшой промежуток времени после запуска облако атомов разделяли на две части при помощи двух лазерных импульсов. При этом разделение проходило квантово-механически, то есть атомы переводились в когерентную квантовую суперпозицию двух состояний: основного и возбуждённого.

Наконец, в конце пути ещё двумя лазерными импульсами два состояния атомов объединялись обратно. При этом между ними возникала интерференция, по которой и определялся угол между направлением хода лучей лазеров и силой гравитации в данной точке. Это и было искомым наклоном.

Учёные показали, что чувствительность такого инклинометра почти в 1000 раз лучше, чем у предыдущих аналогичных устройств. Это позволило измерить с его помощью изменение наклона земной поверхности, вызванное приливными силами, действующими со стороны Луны. Для этого атомный интерферометр поместили в подземную лабораторию и проводили измерения в течение полутора дней.

Ссылка на работу: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.96.063606

На этой фотографии мы можем видеть, что бывает, когда молодая звезда начинает свою жизнь, имея массу в 25 раз больше, чем у Солнца. Подробнее: https://goo.gl/mh64fd

Игорь Иванов на «Элементах» подвёл итоги года в физике элементарных частиц. Краткое резюме.

LHC увеличил скорость набора статистики и резко отодвинул передний фронт исследований на 1 ТэВ. К сожалению, ничего из теории суперсимметрий он там пока не видит.

По бозону Хиггса новой информации тоже нет. Отчасти потому что данные 2017 года ещё не обработаны.

Отсутствие Новой физики в открытиях LHC заставило учёных сократить размер его наследника — Международного линейного коллайдера ILC, который станет первоклассной «фабрикой бозонов Хиггса», но не более того.

Тем не менее, отклонения от Стандартной модели элементарных частиц всё же на LHC видят. Это постарался детектор LHCb, который изучал в том числе редкие распады так называемых B-мезонов. Твёрдой уверенности, что это не просто случайные выбросы, пока нет, но в наборе новых данных отклонения не исчезли. К тому же, здесь не закончена обработка данных даже за 2016 год, не говоря уж о 2017.

На всё том же LHC в уходящем году открыли сразу несколько новых интересных частиц. Например, пять частиц из семейства Ωc-барионов, а также первый дважды-очарованный барион.

В Фермилабе запустили большой проект Muon g-2 по измерению магнитного момента мюона. Дело в том, что уже больше 15 лет существует неразрешённая проблема: экспериментально измеренное значение и очень точный теоретический расчёт дают сильное расхождение. Возможно, повинна всё та же Новая физика.

Видимо, получили решение ещё две давние проблемы. Обе связаны с расхождением результатов измерений, проведённых разными методами. Первая — это измерение времени жизни нейтрона, а вторая — измерение радиуса протона. Похоже, что и там, и там в течение многих лет меряли с ошибкой, пусть и небольшой.

Появились первые результаты с космической обсерватории DAMPE, которая обнаружила пик в спектре космических электронов на энергии 1,4 ТэВ. Одно из возможных объяснений — это продукт аннигиляции частиц тёмной материи.

Из анализа пространственного распределения галактик удалось определить сумму масс трёх типов нейтрино — 0,11± 0,03 эВ. До этого было известно лишь, что эта сумма не превышает 0,25 эВ.

Болле подробно по ссылке: http://elementy.ru/novosti_nauki/433173/Fizika_elementarnykh_chastits_v_2017_godu

Возвращаюсь к ведению канала после долгого перерыва, связанного с отчётным периодом на работе. И начать новый год я решил с того, чем хотел закончить год прошлый — моего личного топ-5 самых ярких и запомнившихся открытий в физике 2017 года.

Гравитационные волны от слияния нейтронных звёзд

Думаю, многие согласятся, что самым значительным событием стала регистрация в августе гравитационных волн от слияния двух нейтронных звёзд. Это достижение замечательно не только тем, что появившаяся всего два года назад гравитационно-волновая астрономия поймала уже пятый сигнал, и даже не тем, что это был первый сигнал, пойманный именно от нейтронных звёзд — до этого фиксировалось слияние только пар чёрных дыр — но главным образом тем, что уже через две секунды после прихода сигнала к наблюдениям подключились космические и наземные обсерватории, которым удалось зафиксировать также и гамма-всплеск, и послесвечение в видимом диапазоне.

В итоге, учёные уточнили свои модели слияния нейтронных звёзд и подтвердили, что именно эти события, которые ещё называют килоновыми, являются источниками некоторых гамма-всплесков, а также большинства тяжёлых элементов — в том числе, например, золота, в нашей Вселенной.

Впервые удалось также и напрямую оценить скорость распространения гравитационных волн — как и ожидалось, она с огромной точностью совпадает со скоростью света. И на этом открытия не закончились. Так, совсем недавно из тех же данных учёные смогли оценить возможность существования дополнительных измерений — и она оказалась мала.

50-кубитные квантовые компьютеры

Об этом давно ходили слухи, но только в июле они получили подтверждение. Учёные впервые создали квантовый компьютер, состоящий из более чем 50 кубит. Об этом на конференции в Москве сообщил профессор Михаил Лукин.

В конце ноября о создании 50-кубитного прототипа сообщила также IBM. И почти тут же вышла статья группы Лукина и одновременно, в том же номере журнала Nature, статья ещё одной группы — возглавляемой Кристофером Монро — о создании 53-кубитного квантового компьютера.

Почему такое внимание к числу 50? Потому что по некоторым оценкам именно с этого числа кубитов начинается пресловутое «квантовое превосходство», и квантовые компьютеры становятся способными решать задачи, не доступные ни для одного обычного компьютера. Число, конечно, несколько условное, но тем не менее, отмечает важный рубеж.

«Кристаллы во времени»

Самым ярким событием начала года было, безусловно, сообщение об экспериментальной реализации так называемых Time crystal — «Кристалла во времени». Эта странная форма вещества была предсказана всего лишь в 2012 году, а в 2017 году о её получении сообщили сразу две группы учёных.

«Кристаллы во времени» получили своё название из-за того, что они напоминают обычные кристаллы — атомы которых образуют строго периодические структуры в пространстве, — но только они совершают периодические движения во времени. И это происходит в термодинамическом равновесии!

Маленький детектор нейтрино

Мы привыкли, что нейтринный детектор — это что-то мегабольшое. Например, Super-Kamiokande заполнен 50 000 тоннами воды, а IceCube задействует кубический километр льда. В 2017 году это убеждение разрушили физики из коллаборации COHERENT. Им удалось построить детектор нейтрино размером с трёхлитровую банку — и продемонстрировать его успешную работу, конечно.

Собственно, идея такого детектора была изложена ещё в 1974 году, но только сейчас удалось преодолеть все технические сложности. Для обнаружения нейтрино используется эффект значительного усиления силы взаимодействия нейтрино с ядрами тяжёлых веществ. Сила его взаимодействия с ядром оказывается приблизительно пропорциональной квадрату числа нейтронов в ядре.

Замечательным является то, что в создании детектора ключевую роль сыграли учёные из российского Института теоретической и экспериментальной физики.

Решение проблем радиуса протона и времени жизни нейтрона

Ну и наконец, отмечу решение сразу двух важных проблем современной физики, связанных со сверхточными измерениями фундаментальных величин.

Первая — это проблема радиуса протона. Два разных метода его измерения давали расхождение на приблизительно 5%. Учёные даже начали думать, не проявление ли это неких неизвестных сил и так называемой «Новой физики». Однако новые измерения, проведённые учёными из Института Макса Планка по квантовой оптике и Физического института Российской академии наук показали, что расхождения на самом деле нет. А его причина — неучтённые погрешности измерений.

Вторая проблема связана с измерением времени жизни нейтрона. Как известно, нейтрон — нестабильная частица, и за время около 15 минут распадается. И опять, два разных метода измерения этого времени давали немного разные результаты. В этом году появилось два новых измерения (первое, второе), проведенные по различающимся методикам. Оба они дают близкие значения и поддерживают результат 2005 года, с которого и началась эта проблема.

Уверен, 2018 год принесёт нам не менее замечательные результаты!

Кстати, этот топ появился здесь не только потому, что все любят топы, но и по ещё одной причине. Это, фактически, план моего выступления, которое пройдёт в ближайшую субботу, 3 февраля, в Москве, в центре «Архэ». Все подробности по ссылке: http://arhe.msk.ru/?tribe_events=итоги-2017-года-в-физике

Приходите! А если не можете прийти — присоединяйтесь к прямой трансляции. И участие, и трансляция платные, но на мой взгляд, вполне доступные, а собранные деньги помогут возместить мой проезд до Москвы и обратно.

Кстати, пока я тут занимался отчётами и увиливал от научно-просветительской деятельности, вышло моё интервью в газете «ТрВ-Наука», где я в том числе рассказал о том, как завёл этот канал и как его веду. Кому интересно вот ссылка: http://trv-science.ru/2018/01/16/nauka-v-telegrame/

На N+1 крутая, но не очень простая (или не очень простая, но крутая?) статья Дмитрия Трунина, которая приоткрывает завесу того, как физики пытаются строить «теории всего». Из неё можно узнать, что такое «действие» и как можно в красивой и компактной форме записывать очень сложные уравнения. И да, не пугайтесь формул. Если немного поднапрячься, то вы поймёте, что они там совсем не сложные: https://nplus1.ru/material/2018/02/02/just-looking-for-some-action

В январе у меня вышла научная статья в журнале Nature Communications. Решил рассказать о ней в научно-популярной заметке: http://telegra.ph/Magnitnoe-pole-pomeshalo-sverhmoshchnomu-lazeru-razognat-protony-02-08

Хорошая статья вышла недавно и у моих коллег. В журнале Scientific Reports они рассказали о том, как с помощью сверхмощных лазерных систем следующего поколения можно будет получать электрон-позитронную плазму, концентрация частиц в которой на порядки превышает концентрацию частиц в самых плотных металлах.

Подробности можно почитать в моей заметке на N+1: https://nplus1.ru/news/2018/02/08/plasma

Одна из главных гонок современной физики — это гонка за регистрацией частиц тёмной материи (или, как учит нас астрофизик Сергей Попов, правильнее, тёмного вещества). Помимо специализированных детекторов, которые пытаются засечь те тёмные частицы, которые летают вокруг нас, поиск ведёт и Большой адронный коллайдер, в котором тёмные частицы могут появиться в результате столкновения протонов.

Опубликованные, однако, только что свежие данные по поиску так называемых тёмных фотонов не содержат в себе признаки их существования. Это не отменяет их совсем, но ограничивает силу их взаимодействия с обычным веществом, что может «закрыть» некоторые теории.

Тёмные фотоны названы так, поскольку похожи на фотоны обычные, но осуществляют взаимодействие между тёмными частицами. В отличии от обычных фотонов тёмные фотоны, если существуют, то скорее всего должны иметь массу. На коллайдере их ищут по распаду на мюон и антимюон.

Интересующихся отсылаю к более подробной заметке в N+1: https://nplus1.ru/news/2018/02/12/no-dark-photons