Дослідження, опубліковане сьогодні (14 лютого) у Nature Communications, проведене міжнародною групою вчених, показує, що безповоротна втрата льодовикових покривів Західної Антарктики та Гренландії та відповідне швидке прискорення підвищення рівня моря можуть бути неминучими, якщо глобальні зміни температури не будуть здійснені. стабілізувалася нижче 1,8°C відносно доіндустріального рівня.

Населення прибережних районів у всьому світі вже готується до підвищення рівня моря. Однак планування контрзаходів для запобігання затопленням та іншим збиткам було надзвичайно складним, оскільки останні прогнози кліматичної моделі, представлені в 6-му звіті про ^оцінку Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (IPCC), не погоджуються щодо того, як швидко основні льодовикові покриви реагуватиме на глобальне потепління.

Танення льодовикових щитів потенційно є найбільшим фактором зміни рівня моря, і історично його найважче передбачити, оскільки фізика, яка керує їхньою поведінкою, як відомо, складна. «Щобільше, комп’ютерні моделі, які моделюють динаміку льодовикових щитів у Гренландії та Антарктиді, часто не враховують той факт, що танення льодовикового щита вплине на процеси в океані, які, своєю чергою, можуть позначитися на льодовиковому щиті та атмосфері», — говорить Джун Янг Парк, аспірант Центру фізики клімату IBS і Національного університету Пусан, Пусан, Південна Корея, і перший автор дослідження.

Використовуючи нову комп’ютерну модель, яка вперше фіксує взаємозв’язок між льодовими щитами, айсбергами, океаном і атмосферою, команда дослідників клімату виявила, що ефекту льодовикового щита/рівня моря можна запобігти, лише якщо світ досягне чисті нульові викиди вуглецю до 2060 року.

«Якщо ми не досягнемо цієї мети щодо викидів, то, згідно з нашими розрахунками, крижані покриви розпадуться і тануть прискореними темпами. Якщо ми не вживемо жодних заходів, відступаючий крижаний покрив продовжуватиме підвищувати рівень моря принаймні на 100 см протягом наступних 130 років. Це було б на додаток до інших внесків, таких як теплове розширення океанської води», — говорить професор Аксель Тіммерманн, співавтор дослідження та директор Центру фізики клімату IBS.

Крижані покриви реагують на потепління атмосфери та океану із запізненням і часто непередбачуваним чином. Раніше вчені наголошували на важливості танення підповерхневого океану як ключового процесу, який може спровокувати руйнівні ефекти в основних морських крижаних щитах Антарктиди. «Однак, згідно з нашим суперкомп’ютерним моделюванням, ефективність цих процесів, можливо, була переоцінена в останніх дослідженнях», — каже професор Джун І Лі з Центру фізики клімату IBS і Національного університету Пусана та співавтор дослідження. «Ми бачимо, що зміни морського льоду та атмосферної циркуляції навколо Антарктиди також відіграють вирішальну роль у контролі танення крижаного покриву, що впливає на глобальні прогнози рівня моря», — додає вона.

Дослідження підкреслює необхідність розробки більш складних моделей земної системи, які фіксують різні компоненти клімату, а також їх взаємодію. Крім того, необхідні нові програми спостереження, щоб обмежити представлення фізичних процесів у моделях земної системи, особливо з високоактивних регіонів, таких як льодовик Пайн-Айленд в Антарктиді.

Шум навколо майбутнього квантових технологій продовжує зростати, оскільки дослідники намагаються використати потенціал суперпозиційованих, заплутаних і тунельних квантових частинок. Ці частинки мають унікальну здатність існувати в двох станах одночасно, що може значно підвищити потужність і ефективність у багатьох застосуваннях.

За словами Кам’яра Парто, доктора філософії. студент Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі та співавтор статті, опублікованої в Nano Letters, поточний стан квантових пристроїв «приблизно там, де комп’ютер був у 1950-х роках», або на самому початку свого розвитку. Парто працює в лабораторії Галана Муді, відомого експерта з квантової фотоніки та доцента кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії. У документі детально описано значний прорив у цій галузі – створення «фабрики» на чіпі для генерації стабільного та швидкого потоку одиночних фотонів, які мають вирішальне значення для розвитку квантових технологій на основі фотонних технологій.

На ранніх стадіях розробки комп’ютерів Парто пояснив: «Дослідники щойно зробили транзистор, і у них були ідеї, як зробити цифровий комутатор, але платформа була слабкою. Різні групи розробили різні платформи, і врешті-решт усі зійшлися на CMOS (комплементарний металооксидний напівпровідник). Тоді ми мали величезний вибух навколо напівпровідників.

«Квантова технологія знаходиться в тому ж положенні — у нас є ідея та відчуття того, що ми можемо з нею зробити, і є багато конкуруючих платформ, але поки немає явного переможця», — продовжив він. «У вас є надпровідні кубіти, спінові кубіти в кремнії, електростатичні спінові кубіти та квантові комп’ютери на основі іонних пасток. Microsoft намагається створювати топологічно захищені кубіти, а в Moody Lab ми працюємо над квантовою фотонікою».

Парто передбачає, що платформа-переможець буде комбінацією різних платформ, враховуючи, що кожна потужна, але також має обмеження. «Наприклад, дуже легко передавати інформацію за допомогою квантової фотоніки, тому що світло любить рухатися», — сказав він. «Однак обертовий кубіт полегшує зберігання інформації та виконання деяких локальних «речей» на ній, але ви не можете переміщувати ці дані. Отже, чому б нам не спробувати використати фотоніку, щоб перенести дані з платформи, яка їх краще зберігає, а потім знову перетворити їх в інший формат, коли вони там будуть?»

Кубіти, ці дивовижні драйвери квантових технологій, звичайно, відрізняються від класичних бітів, які можуть існувати лише в одному стані нуль або одиниця. Кубіти можуть бути як одиницею, так і нулем одночасно. У сфері фотоніки, сказав Парто, один фотон можна змусити як існувати (стан один), так і не існувати (стан нуль).

Це тому, що один фотон становить так звану дворівневу систему, що означає, що він може існувати в нульовому стані, стані одиниці або будь-якій комбінації, наприклад 50% одиниці та 50% нуля, або, можливо, 80% одиниці та 20% нуль. У групі Moody це можна робити регулярно. Завдання полягає в тому, щоб генерувати та збирати окремі фотони з дуже високою ефективністю, наприклад, направляючи їх на чіп за допомогою хвилеводів. Хвилеводи роблять саме те, що випливає з назви, спрямовуючи світло туди, куди йому потрібно, подібно до того, як дроти направляють електрику.

Парто пояснив: «Якщо ми помістимо ці окремі фотони в багато різних хвилеводів — по тисячі окремих фотонів на кожному хвилеводі — і ми начебто хореографуємо, як фотони рухаються по хвилеводах на чіпі, ми зможемо виконати квантове обчислення».

Хоча відносно просто використовувати хвилеводи для маршрутизації фотонів на чіпі, виділити один фотон нелегко, а налаштувати систему, яка швидко й ефективно виробляє їх мільярди, набагато важче. Нова стаття описує техніку, яка використовує своєрідне явище для генерації одиночних фотонів з ефективністю, яка є набагато більшою, ніж досягнуто раніше.