Новини

Фізики продемонстрували першу квантову комп’ютерну мережу

Одна справа – мріяти про квантовий Інтернет, який міг би надсилати захищену від хакерів інформацію по всьому світу через фотони, накладені в різних квантових станах. Зовсім інша справа фізично показати, що це можливо.

Це саме те, що зробили фізики з Гарварду, використовуючи існуюче телекомунікаційне волокно Бостона, щоб продемонструвати найдовшу у світі відстань у волокні між двома вузлами квантової пам’яті. Подумайте про це як про простий замкнутий Інтернет між точками А та Б, що передає сигнал, закодований не класичними бітами, як існуючий Інтернет, а абсолютно безпечними окремими частинками світла.

Карта, що показує шлях двовузлової квантової мережі через Кембридж і Бостон, Массачусетс. Авторство: Can Knaut через OpenStreetMap

Новаторська робота під назвою «Заплутаність вузлів нанофотонної квантової пам’яті в телекомунікаційній мережі » та опублікована в Nature була проведена під керівництвом Михайла Лукіна, професора фізичного факультету Університету Джошуа та Бет Фрідман, у співпраці з професорами Гарварду Марко Лончаром і Хонгкуном. Пак, які разом із дослідниками Amazon Web Services є членами Гарвардської квантової ініціативи .

Команда з Гарварду встановила практичні задатки першого квантового Інтернету, об’єднавши два вузли квантової пам’яті, розділені волоконно-оптичним зв’язком, розгорнутим приблизно через 22-мильну петлю через Кембридж, Сомервілл, Вотертаун і Бостон. Два вузли були розташовані на одному поверсі в Гарвардській лабораторії інтегрованої науки та техніки.

Квантова пам’ять, аналогічна класичній комп’ютерній пам’яті, є важливим компонентом взаємопов’язаного майбутнього квантових обчислень, оскільки вона дозволяє виконувати складні мережеві операції, а також зберігати й отримувати інформацію. Хоча інші квантові мережі були створені в минулому, команда Гарварду є найдовшою оптоволоконною мережею між пристроями, яка може зберігати, обробляти та переміщувати інформацію.

Кожен вузол — це дуже маленький квантовий комп’ютер, виготовлений зі шматка алмазу, який має дефект у своїй атомній структурі, званий центром кремнієвих вакансій. Всередині алмазу різьблені структури розміром менше сотої людської волосини підсилюють взаємодію між центром кремнієвої вакансії та світлом.

Кремнієвий вакансійний центр містить два кубіти, або біти квантової інформації: один у формі електронного спіну, який використовується для зв’язку, а інший у довгоживучому ядерному спіні, який використовується як кубіт пам’яті для зберігання заплутаності (квантово-механічний властивість, яка дозволяє інформації бути ідеально корельованою на будь-якій відстані).

Обидва спіни повністю контролюються мікрохвильовими імпульсами. Ці алмазні пристрої — всього кілька квадратних міліметрів — розміщені всередині холодильних установок розведення, які досягають температури -459°F.

Використання кремнієвих вакансійних центрів як пристроїв квантової пам’яті для окремих фотонів було багаторічною дослідницькою програмою в Гарварді. Ця технологія вирішує головну проблему теоретизованого квантового Інтернету: втрату сигналу, яку неможливо посилити традиційними способами.

Квантова мережа не може використовувати стандартні оптоволоконні повторювачі сигналу, оскільки копіювання довільної квантової інформації неможливо, що робить інформацію безпечною, але її також дуже важко транспортувати на великі відстані.

Вузли мережі на основі кремнієвих центрів вакансій можуть ловити, зберігати та заплутувати біти квантової інформації, одночасно коригуючи втрату сигналу. Після охолодження вузлів до абсолютного нуля світло проходить через перший вузол і, за природою атомної структури центру вакансії кремнію, заплутується з ним.

«Оскільки світло вже заплуталося з першим вузлом, воно може перенести це заплутування на другий вузол», — пояснив перший автор Кан Кнаут, студент Вищої школи мистецтв і наук Кеннета С. Гріффіна в лабораторії Лукіна. «Ми називаємо це фотонним заплутанням».

Протягом останніх кількох років дослідники орендували оптичне волокно в компанії в Бостоні для проведення своїх експериментів, встановлюючи свою демонстраційну мережу поверх існуючого волокна, щоб показати, що створення квантового Інтернету з подібними лініями мережі буде можливим.

«Показ того, що вузли квантової мережі можуть бути заплутані в реальному середовищі дуже жвавого міського району, є важливим кроком до практичної мережі між квантовими комп’ютерами», — сказав Лукін.

Двовузлова квантова мережа – це лише початок. Дослідники старанно працюють над розширенням продуктивності своєї мережі, додаючи вузли та експериментуючи з більшою кількістю мережевих протоколів.

Xiaomi розробляє свій другий електромобіль

Китайська технічна компанія Xiaomi все ще бачить вражаючу історію успіху свого першого електромобіля SU7. Як ми повідомляли раніше, компанія розпочала роботу над розробкою другого електромобіля. З’явилося кілька звітів, які додатково висвітлюють той факт, що гігант смартфонів розробляє компактний електричний позашляховик. Bloomberg (paywalled) — остання авторитетна платформа, яка висвітлює розробку другого електромобіля Xiaomi.

Електричний седан Xiaomi SU7 став хітом, коли дебютував у Китаї минулого року. Після того, як це стало відомо, Xiaomi зафіксувала понад 50 000 замовлень протягом перших 30 хвилин після початку продажу в Китаї. Xiaomi Automotive повідомила, що протягом перших 32 днів виробництва SU7 було виготовлено до 10 000 одиниць. Суббренд Xiaomi має намір поставити 100 000 одиниць SU7 до кінця року.

Xiaomi SU7 оснащений вражаючою інформаційно-розважальною системою, яка складається з 16,1-дюймової центральної консолі 3K і 56-дюймового проекційного дисплея. Модель також оснащена інформаційно-розважальним програмним забезпеченням на базі Snapdragon з розширеними можливостями AI для вивчення поведінки водія та пасажира. SU7 також підкреслює майже ідеальну інтеграцію зі смартфонами Xiaomi та іншими розумними пристроями.

У нещодавньому звіті Bloomberg говориться, що Xiaomi розробляє нову модель, яка матиме форму компактного позашляховика. У звіті йдеться, що Xiaomi порівняла свою майбутню модель з Tesla Model Y, і цю думку висловили інші джерела. Загальні характеристики, налаштування батареї та бортові технології, які будуть представлені в моделі, поки не повідомляються. Однак очікується, що новий компактний позашляховик Xiaomi базуватиметься на інноваційних аспектах SU7, включаючи його захоплюючу інформаційно-розважальну архітектуру.

Xiaomi продовжує зростати на ринку електромобілів і очікує подальшого прогресу з випуском своєї другої моделі. Очікується, що модель буде випущена не раніше 2025 року, але очікується, що виробничі потужності Xiaomi перевищать поточні 10 000 одиниць на місяць. Xiaomi планує розширення, яке дозволить поставляти до 300 000 одиниць на рік.

Інженери NASA створюють транспортну мережу для Місяця

NASA повідомило про плани розробки першої в історії місячної залізничної системи, призначеної для забезпечення автономного транспортування вантажів на Місяці. Оголошення було зроблено в блозі NASA, де наголошувалося, що ця роботизована транспортна система відіграє ключову роль у повсякденній роботі довготривалої місячної бази, запланованої на 2030-ті роки.

Залізнична система є частиною програми «Від Місяця до Марса» та концепцій таких місій, як Robotic Lunar Surface Operations 2 (RLSO2).

Місячна залізнична система, що отримала назву FLOAT (Flexible Levitation on a Tracked Surface — «гнучка левітація на рейковій поверхні»), розроблена для задоволення транспортних потреб на Місяці. В основному вона використовуватиметься для транспортування реголіту, видобутого з метою використання ресурсів на місці (ISRU), таких як вода (H2O), рідкий кисень (LOX) та рідкий водень (LH2). Крім того, це полегшить переміщення вантажів навколо місячної бази та на околицях зон примісу або інших аванпостів.

Система FLOAT працюватиме з використанням роботизованих механізмів на магнітній подушці, які парять над тришаровою гнучкою доріжкою. Вона матиме графітовий шар для магнітної левітації та шар для генерації електромагнітної тяги, що забезпечує рух роботів «шляхами». Також буде присутній додатковий шар сонячних панелей із тонкої плівки для вироблення електроенергії при дії сонячного світла. Відсутність рухомих частин у системі FLOAT знизить знос через місячний пил.

На другому етапі цього проекту NASA планує продовжити усунення ризиків, пов’язаних із виробництвом, розгортанням та довгостроковим використанням роботів метрового масштабу та транспортних шляхів кілометрового масштабу, які допоможуть забезпечити дослідницьку діяльність людини на Місяці.

Цей етап буде включати проектування, виробництво і тестування серії мініатюрних прототипів з демонстрацією на випробувальному стенді, що імітує місячну поверхню. Він також передбачає дослідження впливу навколишнього середовища на продуктивність та довговічність системи.

FLOAT розгортатиметься безпосередньо на реголіті Місяця, що дозволить уникнути масштабних будівельних робіт на місці. Вона допоможе переміщати до сотень тисяч кілограмів реголіту та вантажів на відстані до кількох кілометрів на день. Концепцію цієї місячної залізничної системи було запропоновано ще у 2021 році в рамках програми «Інноваційні передові концепції» (NIAC).

Perseverance відзначив 1000 днів на Марсі

Perseverance здійснив посадку на Марс у лютому 2021 року. За 1000 днів досліджень він зібрав 23 зразки із різних геологічних областей кратера Езеро. Колись у цьому районі знаходилося стародавнє озеро, і якщо десь на Марсі можна виявити свідчення стародавнього (скам’янілого) життя, то саме тут.

30 липня 2020 року ракета Atlas V-541 стартувала з мису Канаверал у Флориді, несучи на борту марсохід «Персеверанс», що прямував до Марса. Приблизно через 7 місяців він успішно прибув на Червону планету.

Головною метою «Персі» на Марсі було дослідження геології, клімату та атмосферних умов як попередника досліджень людиною. Місце посадки, кратер Езеро, було обрано через докази існування древнього озера у цьому регіоні, виявлених попередніми орбітальними дослідженнями. Оскільки вода вважається ключовим компонентом еволюції життя, її присутність підвищувала можливість розвитку життя, а породи могли зберегти ознаки стародавнього життя та умов навколишнього середовища.

Кратер Езеро, подібно до більшості інших кратерів Сонячної системи, утворився в результаті удару астероїда близько 4 мільярдів років тому. У його вивчення з’ясувалося, що дно складається з магматичної породи, що утворилася з величезного підземного вогнища магми і винесеної на поверхню вулканічною активністю. Пізніше були виявлені інші типи порід із піску та бруду, що свідчать про присутність води у далекому минулому Марса.

До 1000-денних роковин досліджень «Персеверанс» зібрав зразки порід, запакував їх для майбутнього збору і, загалом, завершив дослідження дна древнього озера. Зокрема, один зразок під назвою «Затока Лефрой» містить дрібнозернистий кремнезем – матеріал, відомий збереженням скам’янілостей на Землі. Інший зразок містить фосфат, пов’язаний із біологічними процесами. Обидва містять вуглець, який допоможе вивчити умови довкілля часів формування породи.

Кратер Езеро 45 кілометрів у поперечнику, тож вибір місць для взяття зразків був непростим. Після визначення цільового місця «Персеверанс» спочатку використовував абразивний інструмент для стирання поверхні, потім бортові інструменти, такі як PIXL і інструмент для рентгенівської літохімії. Прилади здатні виявляти мікроскопічні структури, схожі на скам’янілості, і навіть виявляти хімічні зміни, залишені стародавніми мікробами.

Незважаючи на разючі результати «Персеверансу», однозначне виявлення ознак життя на стародавньому Марсі йому не вдалося.

Косатки напали та потопили ще один човен у Європі

Група косаток, які, як відомо, нападають на човни в південно-західній Європі, потопили 50-футову вітрильну яхту в Гібралтарській протоці після того, як розірвали її корпус. Це вже п’ятий раз, коли ці косатки відправляють корабель на морське дно за останні три роки.

Косатки, які тероризували човни в південно-західній Європі, щойно потопили свою п’яту яхту за три роки. Експерти попереджають, що наступними місяцями ймовірні нові напади після того, як косатки несподівано змінили свою поведінку на початку цього року.

У неділю (12 травня) невідома кількість косаток (Orcinus orca) напала на вітрильну яхту довжиною 49 футів (15 метрів) під назвою Alboran Cognac у Гібралтарській протоці — вузькій водоймі між південною Іспанією та Північною Африкою. що розділяє Атлантичний океан і Середземне море. Під час атаки, яка почалася близько 9 ранку за місцевим часом, косатки кілька разів протаранили корпус і кермо човна, повідомляє Reuters.

Екіпаж яхти з двох осіб викликав допомогу по радіо, і їх врятував нафтовий танкер. Але під час атаки корпус судна отримав серйозні пошкодження, і яхта почала набиратися водою, що зрештою призвело до того, що вона затонула, повідомляє Reuters.

Напад, ймовірно, був здійснений дедалі більшою кількістю особин з іберійської субпопуляції косаток — групи приблизно з 40 косаток, які живуть біля берегів Іспанії, Португалії, Марокко та Гібралтару — які атакували човни по всьому ареалу з 2020 року. .

Більшість атак відбувається в період з травня по серпень кожного року в Гібралтарській протоці та навколо неї. Однак на початку цього року деякі з високосоціальних верхівкових хижаків були помічені, що кружляли навколо човна на півночі Іспанії, що свідчить про те, що вони поширилися набагато далі та раніше, ніж зазвичай.

Відповідно до перекладу заяви Іспанського товариства морської безпеки та порятунку, іспанська влада попередила тих, хто плаває на човні, щоб вони не відпливали надто далеко від узбережжя та не зупиняли свої судна, якщо до них наближаються косатки.

Астрономи знайшли рекордний за розміром протопланетний диск

Планети формуються в протопланетних дисках, з газу та пилу, що залишилися від формування зірки. Уявлення, що цей процес є цілком очевидним, оманливим. Насправді вченим удалося знайти не так багато протопланетних дисків, а ще менше вивчити. Тепер у них є чудовий об’єкт для детального дослідження — гігантський «Чівіто Дракули», або IRAS 23077+6707.

Вивчення протопланетних дисків дуже ускладнюється тим, що їх непросту тривимірну структуру бачимо лише з однієї точки огляду. Якщо така система повернута до нас «маківкою», астрономи вивчають площину диска: наприклад, шукають розриви — ознаки планет, що формуються. Якщо система повернена боком, вчені отримують можливість вивчити вертикальну структуру диска. При цьому щільна «площина» затуляє «сліпуче» прилади світло зірки, дозволяючи розглянути більше деталей.

Ще одна складність із вивченням протопланетних дисків – необхідність вести спостереження у різних діапазонах. Так, міліметровий діапазон дозволяє засікти випромінювання, відбите від великих частинок, розмір яких обчислюється міліметрами та сантиметрами. А оптичний та ближній інфрачервоний діапазон допомагає побачити найдрібніші частинки пилу мікронного розміру. Вони «парять» гігантськими півкулями з обох боків від диска.

У роботі, опублікованій у журналі The Astrophysical Journal Letters, вчені представили перші результати таких комбінованих спостережень за протопланетним диском IRAS 23077+6707.

Помічений ще у 2016 році об’єкт розташований якраз боком і на знімках схожий на метелика. Втім, автори першого детального опису запропонували називати його «Чівіто Дракули» — на честь національного уругвайського бутерброда з начинкою з яловичого стейка.

Щільний шар газу і пилу приховує молоду зірку, яка приблизно вдвічі більша за діаметром і у 2,5 раза масивніша за Сонце. Система, як і раніше, оточена залишками газової оболонки — це ті самі «крила метелика». За оцінками, маса самого диска — близько 0,2 сонячної маси, у тому числі 20 відсотків становлять великі частки.

Головне – розмір диска IRAS 23077+6707. Він розтягнувся на небі приблизно 14 секунд дуги. Попередній рекордсмен, IRAS 18059-3211, або Гамбургер Гомеса, займає до 12 секунд дуги. Чим більший розмір, тим простіше вести спостереження.

Справжній розмір диска поки що неможливо оцінити точно. Вчені впевнені, що система знаходиться в області зірок у сузір’ї Цефея. Область займає велику частину космосу від 580 до 2,6 тисячі світлових років від нас. За такої відстані реальний діаметр диска «Чівіто Дракули» — тисячі астрономічних одиниць, або сотні мільярдів кілометрів. Але поки що головне те, наскільки великим він виглядає для нас.

Цікава особливість диска IRAS 23077+6707 — різниця в «крилах метелика»: одна половина у шість разів яскравіша за іншу. З огляду на те, що диск повернутий до нас краєм (нахил близько 80 градусів), ця різниця викликає питання. До того ж навіть в ідеально «лежачих» дисках вчені помічали подібні асиметрії.

За припущеннями астрономів, є кілька фізичних процесів, здатних породити таку розбіжність у яскравості «крил». Для початку вона може бути «спадщиною» перших етапів формування зірки. З іншого боку, з’являється все більше підтверджень того, що «винуватцями» можуть бути планети. «Чівіто Дракули» якраз схоже на комп’ютерні моделі такого «втручання».

Досить потужна планета здатна не тільки «пропилососити» смугу в протопланетному диску, відокремивши внутрішню частину від зовнішньої, та й викривити їх. Як показало моделювання, навіть якщо частини диска відхилиться один від одного менш ніж на градус, може з’явитися величезна тінь. Теоретично саме вона робить одне крило більш тьмяним.У дослідженні, опублікованому у 2023 році, вчені розрахували, що кількість виявлених дисків, повернутих до нас краєм, сильно розходиться з оцінками. Ймовірно, ми маємо знайти ще багато подібних об’єктів, раз навіть такий величезний диск, як «Чівіто Дракули», так довго вислизав від уваги астрономів. Щодо самого IRAS 23077+6707, ймовірно, незабаром з’являться ще точніші дослідження його структури.