Оптические фотонно-квантовые компьютеры являются одним из самых перспективных направлений дальнейшего развития вычислительной техники, они с легкость смогут справляться с задачами шифрования данных, высокоскоростной обработки огромных объемов информации и для задач квантового моделирования сложных систем любого рода. И, впервые в истории, ученые преуспели в создании чипа, на кристалле которого, помимо квантовых и фотонных элементов присутствует встроенный источник света, что является непременным условием дальнейшего прогресса в данной области.
«Эксперименты, связанные с исследованиями в области квантовых оптических технологий, до последнего времени требовали достаточно больших и хорошо оснащенных лабораторий» — рассказывает Ральф Крупк (Ralph Krupke), профессор из Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) — «Однако, когда данные технологии приблизятся к стадии их практического применения, они должны будут занимать минимум пространства».
В качестве источника света нового чипа впервые были использованы углеродные нанотрубки, диаметр которых в 100 тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса.
Когда такие нанотрубки освещаются светом лазера с определенными параметрами, они превращаются в источники единичных фотонов, которые, в свою очередь, используются дальше в качестве носителей информации.
В свое время ученые уже производили попытки использования углеродных нанотрубок в области оптических вычислений. Однако, для этого требуется свет внешнего лазера, который невозможно поместить на кристалл чипа и который делает оптические вычислительные устройства весьма громоздкими.
Благодаря упорной работе ученым из KIT удалось найти рабочие режимы, при которых углеродные нанотрубки становились источниками единичных фотонов без необходимости использования внешнего лазера.
Необходимая для излучения фотонов энергия черпалась из импульсов электрического тока с определенными параметрами, который пропускался через нанотрубку.
Так же на кристалле чипа ученые создали сверхпроводящие детекторы на основе нанопроводников и нанофотонные волноводы. Каждый источник единичных фотонов был связан с двумя детекторами и одним волноводом, которые все вместе выполняли роль своего рода логического элемента.
Весь кристалл фотонно-квантового чипа был охлажден при помощи жидкого гелия до криогенной температуры. В таких условиях логические элементы чипа были в состоянии излучать фотоны с определенными параметрами, производить их примитивную обработку и детектировать информацию, заключенную в фотонах после обработки.
И в заключении следует отметить, что данную работу можно отнести только к разряду фундаментальных исследований. Пока еще не ясно, будет ли подобная технология использоваться на практике, ведь к моменту начала разработки реальных фотонно-квантовых процессоров на свет может появиться масса других более удобных для использования методов и технологий.
Jet Propulsion Laboratory протестировала систему приземления Mars Lander 2020 Vision, которая будет использована в экспедиции на Марс в 2020 году для мягкой посадки ровера. Научно-исследовательский центр Jet Propulsion Laboratory из Пасадены, Калифорния (США) сообщил о начале испытаний марсианского ровера. Jet Propulsion Laboratory по заказу NASA занимается созданием системы посадки для марсохода Mars Lander 2020 Vision System (LVS).
Прототип будущего марсохода был запущен при помощи ракеты Xombie на 400 метров в воздух, чтобы отработать систему приземления. Предполагается, что Mars Lander 2020 Vision примет участие в экспедиции на Марс в 2020 году.LVS состоит из камеры, которая будет делать снимки Марса в момент приземления, сравнивать их с картами поверхности и менять глиссаду, чтобы избежать столкновения с камнями. Предполагается, что эта система позволит марсоходу приземлиться мягко и без проблем.
Mars 2020 Rover Mission — это миссия NASA по запуску марсохода летом 2020 года. Прибыть на Красную планету он должен в феврале 2021 года. Марсоход будет исследовать поверхность планеты и искать на ней остатки древней среды. Кроме того, он проведёт изучение геологических процессов и истории, в том числе оценки прошлой обитаемости планеты и поиска доказательств жизни в пределах доступных геологических материалов.
Для изучения планеты марсоход будет использовать семь научных инструментов. В их числе инструмент для анализа химического и минералогического состава марсианской почвы, несколько различных спектрометров и экспериментальный прибор Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) для производства кислорода из атмосферы Марса.
В одном из эпизодов научно-фантастического фильма серии «Звездные Войны» воину, перешедшему на «темную сторону», при помощи своей таинственной силы удалось остановить выстрел из лазерного оружия.
Нечто подобное провернули ученые-физики из Канберрской лаборатории (Canberra laboratory), только они не использовали ничего сверхъестественного, им удалось «заморозить» движение света при помощи облака атомов, охлажденных до сверхнизкой температуры. И данное достижение является еще одним значительным шагом на пути к созданию высокопроизводительных оптических квантовых компьютеров. В основу практического эксперимента легли результаты компьютерного моделирования, проведенного Джесси Эвереттом (Jesse Everett), ведущим исследователем из австралийского Национального университета (Australian National University).
Из разреженного облака сверхохлажденных атомов рубидия была создана оптическая ловушка, освещаемая светом инфракрасных лазеров. Эта ловушка постоянно излучала свет, который был пойман ею некоторое время назад.
«Свет, который пойман в этой ловушке, состоит из фотонов, вращающихся вокруг атомов рубидия» — рассказывает Джесси Эверетт, — «Атомы так же поглощают некоторое количество фотонов, некоторые из фотонов проходят сквозь ловушку беспрепятственно, но достаточно большая часть от их общего количества «замораживается» внутри ловушки».
Отметим, что данный эксперимент является не первым разом в истории науки, когда ученым удалось «остановить» свет. Однако, этот эксперимент является первым, в котором был получен постоянный поток «замороженного» ранее света, света, который словно бы прыгнул вперед во времени.
Возможность захвата света в ловушку является большим достижением, на основе этого эффекта могут быть разработаны технологии высокоточного управления и манипуляций со светом, своего рода базовые логические элементы, которые станут основой оптических квантовых процессоров. Этому способствует тот факт, что атомы, в отличие от фотонов света, достаточно хорошо взаимодействуют друг с другом.
«Фотоны, которые пойманы в ловушки отдельных атомов, будут вынуждены взаимодействовать друг с другом при взаимодействии этих атомов» — рассказывает Джефф Кэмпбелл (Geoff Campbell), один из исследователей, — «Изменяя комбинации взаимодействий атомов ловушки можно реализовать самые сложные принципы взаимодействий между фотонами света».
«Между холодным синтезом и уважаемой наукой нет практически никакой связи, потому что «холодные синтезаторы» видят себя как сообщество в осаде и не поощряют внутреннюю критику. Эксперименты и теории, как правило, выдаются за чистую монету, чтобы не подливать масла в огонь критики извне, если уж кому-то за пределами группы заблагорассудится послушать. В этих условиях процветают психи, и тем хуже для тех, кто верит, что они занимаются серьезной наукой». — Дэвид Гудстейн
Одно из самых громких обещаний ядерной физики — это дешевая, чистая, обильная энергия. В то время как атомным электростанциям на основе деления приходится иметь дело с высокорадиоактивными материалами и конечными продуктами, а Солнце — источник ядерного синтеза — находится за 150 миллионов километров, на Земле процветает мечта создания домашнего реактора синтеза. Этот самый синтез, будь он «холодный» или LENR («низкоэнергетические ядерные реакции»), нам обещают с 1980-х годов.
Якобы, он удовлетворит все наши потребности в энергии, как уже существующие, так и грядущие. Только вот никто еще не выводил работающее устройство холодного синтеза на рынок, не говоря уж о получении хоть какого-нибудь одобрения со стороны мирового сообщества. Что происходит? Самый лучший способ извлечь энергию из материи — это преобразовать ее массу в энергию напрямую, по формуле Эйнштейна E = mc2. В отличие от химических реакций, которые высвобождают энергию в электрон-вольтах (эВ) на атом, в котором протекают, ядерные реакции — вроде синтеза и деления — выпускают мегаэлектрон-вольты (МэВ) энергии на атом: в миллион раз больше. Самый мощный ядерный взрыв, который когда-либо гремел на Земле, в энергетическом эквиваленте был равен примерно массе яблока и был достаточно силен, чтобы уничтожить большой город целиком. Даже Солнце, работающее на ядерном синтезе, преобразовало порядка 0,03% своей массы в энергию за 4,5 миллиарда лет своей жизни: это примерно масса Сатурна. Ядерный синтез, однако, протекает между заряженными частицами вроде атомных ядер, и барьер отталкивания таких зарядов весьма силен. Чтобы подвести два протона достаточно близко, чтобы они слились, потребуется температура в 4 миллиона Кельвинов, которая приведет к уже известному нам синтезу: горячему синтезу. По этой причине для зажигания ядерного синтеза в водородной бомбе, самом мощном оружии, придуманном людьми, необходима ядерная бомба.
По части магнитного ограничения синтеза (конфайнмента) и инерциального конфайнмента, когда мощные магнитные поля или серия лазерных импульсов удерживают и сжимают плазму, заставляя ядра сливаться, за последние несколько десятилетий был достигнут определенный прогресс. В ходе этих реакций извлекается все больше и больше энергии, чем было затрачено на их запуск и поддержание, но мы все еще далеки от точки невозврата: когда в процессе реакции появляется намного больше энергии, чем было затрачено на запуск всей цепочки реакций.
Если мы сможем достичь точки безубыточности, это будет настоящий прорыв, поскольку энергия синтеза чистая, не производит радиоактивных отходов, а топливо для нее дешевое и практически неограниченное. Пока что традиционный «горячий синтез» требует поддержания невероятно высоких температур, чтобы все работало, а для этого нам нужно построить собственное миниатюрное солнце; собственно, эти технические трудности прежде всего объясняют, почему мы до сих пор никуда не пришли. Но есть и другая возможность: холодный синтез. Вместо того чтобы поддерживать температуры в миллионы градусов, холодный синтез — недавно переименованный в LENR — в теории позволит эффективно проводить повторяющиеся реакции при значительно более низких температурах, в тысячи градусов или даже чуть выше комнатной температуры. Он мог бы обеспечить нас дешевой и изобильной энергией и даже поселиться в каждом доме. Похоже на вымысел, не так ли? Красивая сказка, придуманная учеными, которые пытаются оправдать собственные потуги. Существует одна старая история, которая по своей природе очень похожа на сказки про холодный синтез. Она началась еще в 1770 году, еще когда никто не мог подумать не то чтобы о ядерном синтезе — даже современной теории атомов не существовало.
Это история про самый первый автомат для игры в шахматы, Mechanical Turk («Механический турок») Вольфганга фон Кемпелена. Почти за двести лет до изобретения современного компьютера «Турок» мог предложить очень сильную игру в шахматы, выиграл большинство своих игр и победил почти всех, не считая самых лучших игроков на то время. Его считали мистификацией, но множество выставок, на которых показали машину, подтвердили ее подлинность. Машина, казалось, не только обладает незаурядным шахматным мастерством, но и может обнаруживать подставные ходы.
«Турок» нуждался в ручной заводке, чтобы работать; было слышно, как внутри него поворачивались шестеренки. В дополнение к нижним ящикам, в которых были шахматная доска и фигуры, у него было шесть дверец, три спереди и три сзади. За левой дверью был набор взаимосвязанных металлических зубчатых колес, которые действительно поворачивались, если их завести. За правыми двумя была красная подушка и открытое пространство. Если открыть все три двери, можно было увидеть все внутренности «Турка». После победы во всех, кроме самого сильного регионального состязания, «Турок» отправился по Европе, где сыграл кучу игр, в том числе и против одного из самых сильных игроков того времени Андре Филидора, который хоть и победил, назвал игру с «Турком» одной из самых утомительных в своей жизни.
Но шестеренки слева и ящики на дне были ложными; они занимали лишь треть пространства, позволяя оператору — невысокому человеку, который скрывался внутри — оставаться незамеченным, когда правые двери были открыты. «Турок» был не автоматом, а очень хорошо спроектированной машиной, которой управлял оператор внутри. Но обман был раскрыт лишь в 1820-х годах. Пройдет еще 200 лет, и по-настоящему автоматическая программа наконец научится играть в шахматы на уровне «Турка».
К чему вся эта история? Она напоминает нам игру в холодный синтез, поскольку механического турка можно было поймать по целому ряду признаков обмана. Люди могли бы потребовать инструкции о том, как построить себе такого же, а после того, как у них ничего бы не получилось, они бы поняли, что все тлен. Люди могли испытать это устройство независимо, разобрать, проанализировать и потрогать каждый компонент.
И тогда они бы выяснили, что либо устройство не работает, либо в нем сидит человек. Они могли потребовать, чтобы изобретательно на их глазах изготовил точную копию, а после собрал механизм. Но обман нельзя было бы раскрыть, если бы в устройстве были недоступные скрытые компоненты; если бы к нему передавались внешние сигналы, которые остались бы незамеченными; если бы кто-то исподтишка изменял устройство, когда никто не смотрит; или если бы кто-то выдавал внешний сигнал за сигнал, полученный от устройства. И у каждого работающего устройства холодного синтеза обнаруживались именно эти проблемы. Хотя над холодным синтезом и устройствами LENR работает много ученых — и маргинальных, и энтузиастов, и серьезных — существует лишь один тип эксперимента, который отвечает научному набору критериев надежной и воспроизводимой науки: мюонный катализ ядерных реакций синтеза, или просто мюонный катализ. Атомы водорода состоят из протонов и электронов, и поскольку электроны довольно легкие, их физические размеры составляют порядка 10-10 метра.
Вы можете собрать множество атомов вместе достаточно близко, но их ядра, размер которых порядка 10-15 метра, никогда не сойдутся достаточно близко при таких низких температурах, чтобы их волновые функции перехлестнулись достаточно, чтобы запустить синтез. Но если вы замените электрон мюоном, нестабильной частицей со временем жизни в 2,2 микросекунды, атом водорода станет в сотни раз меньше. И тогда волновые функции смогут накладываться и начнется низкоэнергетический синтез. И это был бы замечательный источник энергии, если бы производство и управление мюонами не стоило так дорого само по себе. Из всех прочих идей, механизмов и устройств, нет такого эксперимента, который можно провести с протеканием синтеза и получить больше энергии, чем вы затратите. Не было опубликовано ничего, что проверила бы и одобрила группа авторитетных и независимых ученых.
И нет никаких устройств, несмотря на бесконечные демонстрации, которое можно было бы купить, исследовать, использовать или просто разбить без помощи так называемых изобретателей. Несмотря на заявления, которые вы могли услышать от энтузиастов холодного синтеза типа Андреа Росси или Defkalion, никто из них так и не сделал работающего устройства, которое можно было бы пощупать самостоятельно или провести независимый эксперимент. Любое утверждение об обратном не выдержит никакой критики.
Это не говорит о том, что они лгут, что LENR невозможен или что все это глобальный обман. Но доказывать, что кто-то нас обманывает, это не задача науки; это задача хорошего ученого — доказывать, что мы не обманываем сами себя, когда делаем экстраординарные заявления. Как только это прояснится и люди, которые пытаются доказать возможность холодного синтеза, как говорится, «начнут с себя», тогда мы им поверим. Но до тех пор мы будем оставаться скептиками. Ведь как сказал Ричард Фейнман: «Первый принцип — ты не должен обманывать себя. А тебя обмануть проще всех». Взято с hi-news.ru
Научными работниками были обнаружены новые доказательства укрепления связей между генами и психическими расстройствами, такими как шизофрения, биполярное расстройство, депрессия и аутизм. Данные выводы сделали специалисты Абердинского Университета в Шанхае. По словам экспертов, длится исследование более двух лет.
За этом время было установлено, что ген ULK4 был найден у большинства больных шизофренией, а также депрессивных пациентов.
До недавнего времени считалось, ULK4 связан лишь с гипертонией, а никак не с расстройствами психически. Чтобы получить быстрый результат, в работе ученых были задействованы мыши.
Профессора «выключили» деятельность мозга грызунов при помощи ULK4 в стволовых клетках мозга. После этого, часть стволовых клеток перебазировалась в неположенные места. Разобраться с данной проблемой удалось только путем возврата редкого гена.
В результате, ULK4 играет важную роль в нормальном развитии мозга и при неврологических расстройствах. К слову, шизофрения является одним из десяти наиболее опасных факторов, влияющих на продолжительность жизни.
Шансы унаследовать недуг, оцениваются в 60-80%. Определяя, какие гены отвечают за эти болезни, появляется шанс разработать лекарства для устранения множества болезней.
Исследователи добавили, это ключевой опыт, подтверждающий важность ULK4 в развитии мозга. Медики надеяться на возможность создания качественных препаратов против неврологических болезней.
Британские ученые провели исследование которое доказало, мозг, запоминая новую информацию, не прибегает к стиранию старой.
Ранее в медицинской практике считалось, что все происходит наоборот, поэтому подобное открытие может стать настоящим прорывом. Ученые отмечают, для описания работы памяти они создали математическую формулу, которая доказывает, что мозг запоминает новую информацию, при этом не удаляю старую.
Это происходит из-за того, что воспоминания хранятся в синапсах, которые расположены на поверхности нейронов.
Поэтому мозг человека не имеет каких-либо ограничений в размерах памяти, хотя раньше считалось наоборот.
Данное открытие объясняет множество явлений, который до этого считались подозрительными.
Во-первых, это касается людей, способных до старости лет сохранять свой мозг в прекрасном состоянии.
Во-вторых, это может позволить лечить множество болезней, связанных с потерей памяти.
