Рубежи науки

CIT был обнаружен путем удержания атомов иттербия внутри оптического резонатора — по сути, крошечной коробки для света – облучая их лазером. Хотя свет лазера будет отражаться от атомов до определенной точки, по мере регулировки частоты света появляется окно прозрачности, в котором свет просто беспрепятственно проходит.

«Мы никогда не знали, что такое окно прозрачности существует», — говорит Андрей Фараон из Калифорнийского технологического института, профессор прикладной физики и электротехники Уильяма Л. Валентайна и соавтор статьи об открытии.

Анализ окна прозрачности указывает на то, что оно является результатом взаимодействия в полости между группами атомов и светом. Это явление похоже на деструктивную интерференцию, при которой волны от двух или более источников могут компенсировать друг друга. Группы атомов постоянно поглощают и переизлучают свет, что обычно приводит к отражению света лазера. Однако на частоте CIT существует баланс, создаваемый переизлучением света каждым из атомов в группе, что приводит к падению отражения.

«Ансамбль атомов, сильно связанных с одним и тем же оптическим полем, может привести к неожиданным результатам», — говорит соавтор Ми Лей, аспирант Калифорнийского технологического института.

Оптический резонатор длиной всего 20 микрон и элементами размером менее 1 микрона был изготовлен в Институте нанотехнологий Кавли Калифорнийского технологического института.

«С помощью обычных методов измерения квантовой оптики мы обнаружили, что наша система достигла неизведанного режима, открывая новую физику» — говорит аспирант Рикуто Фукумори, соавтор статьи.

Помимо явления прозрачности, исследователи также заметили, что набор атомов может поглощать и излучать свет от лазера либо намного быстрее, либо намного медленнее по сравнению с одним атомом в зависимости от интенсивности лазера. Эти процессы, называемые сверхизлучением и субизлучением, и лежащая в их основе физика до сих пор плохо изучены из-за большого количества взаимодействующих квантовых частиц.

«Мы смогли отслеживать и контролировать квантово-механические взаимодействия света и материи на наноуровне» — говорит соавтор Джунхи Чой, бывший научный сотрудник Калифорнийского технологического института, а ныне доцент Стэнфордского университета.

Хотя исследование в первую очередь является фундаментальным и расширяет наше понимание таинственного мира квантовых эффектов, это открытие может однажды помочь проложить путь к более эффективной квантовой памяти, в которой информация хранится в ансамбле сильно связанных атомов. Фараон также работал над созданием квантового хранилища, манипулируя взаимодействием нескольких атомов ванадия.

«Эти экспериментальные системы дают важную информацию, необходимую для постройки квантовых сетей» — говорит Мануэль Эндрес, профессор физики и стипендиат Розенберга, который является соавтором исследования.

Источник: https://phys.org/news/2023-04-newly-effect-atoms-transparent...

Локальная червоточина - это физическая система, характеризующаяся отсутствием клонирования информации, которая служит посредником в работе квантового компьютера: локально индуцированные пространственные запутывания одной частицы позволяют запутывать другие степени свободы между пространственно-разделенными частицами, при этом ни одна частица не пересекается, что делает пространство дизъюнктивно проходимым (disjunkt; лат. — «разделенный»).

Изобретение физика из Бристольского университета Хатима Салиха (контрпортация ) представляет собой первый в истории практический план создания в лаборатории червоточины, которая поддающимся проверке мостом соединяет пространство.

Развернув новую вычислительную схему, которая использует основные законы физики, небольшой объект может быть воссоздан в пространстве без пересечения каких-либо частиц. Помимо прочего, она дает «дымящийся пистолет» (метафора для обозначения объекта или факта, служащего убедительным доказательством какого-либо предположения) в пользу существования физической реальности, лежащей в основе нашего наиболее точного описания мира. «Это важная веха, к которой мы стремились несколько лет» — сказал доктор Салих. «Она обеспечивает теоретическую, а также практическую основу для изучения новых загадок о Вселенной, таких как истинная природа пространства-времени».

Примечательно, что недавнее моделирование червоточины на процессоре Google Sycamore, по сути, является экспериментом по телепортации.

«Вот резкое различие. В то время как контрпортация достигает конечной цели телепортации, а именно бестелесного транспорта, она делает это без каких-либо обнаруживаемых носителей информации», — сказал доктор Хатим.

Червоточины были популяризированы благодаря мегахитовому фильму «Интерстеллар», в съемочной группе которого участвовал физик и лауреат Нобелевской премии Кип Торн.

Но впервые они появились около столетия назад как причудливые решения уравнения гравитации Эйнштейна, как кратчайший путь в ткани пространства-времени.

Однако определяющая задача проходимой червоточины может быть четко абстрагирована как создание дизъюнктного прохода в пространстве; другими словами, при отсутствии какого-либо путешествия через наблюдаемое пространство за пределами червоточины.

Новаторское исследование, достойно завершенное, предлагает способ выполнить эту задачу.

«Если необходимо реализовать контрпортацию, необходимо построить квантовый компьютер совершенно нового типа: компьютер без обмена, в котором взаимодействующие стороны не обмениваются частицами», — сказал доктор Хатим.

«Цель в ближайшем будущем — физически построить такую червоточину в лаборатории, которую затем можно будет использовать в качестве испытательного стенда для конкурирующих физических теорий, даже теорий квантовой гравитации», — сказал он.

Источник: https://www.sci.news/physics/counterportation-local-wormhole...

Ждем специалистов для разъяснения. Потому что как всегда интересно, но не совсем понятно.

Во вторник 6 июня ученые заявили, что ледяная шапка Северного Ледовитого океана исчезнет летом 2030-х годов, то есть на десять лет раньше, чем предполагалось, независимо от того, насколько агрессивно человечество борется с углеродным загрязнением, вызывающим глобальное потепление.

Даже ограничение глобального потепления на уровне 1,5 градуса по Цельсию в соответствии с Парижским соглашением по климату не предотвратит таяние в сентябре огромного пространства плавучего льда на северном полюсе, сообщили они в Nature Communications .

«Слишком поздно все еще защищать арктический летний морской лед как ландшафт и как среду обитания» — сказал AFP соавтор Дирк Нотц, профессор Института океанографии Гамбургского университета.

«Это будет первый крупный компонент нашей климатической системы, который мы потеряем из-за выбросов парниковых газов».

Сокращение ледяного покрова со временем оказывает серьезное воздействие на погоду, людей и экосистемы — не только в регионе, но и во всем мире.

«Это может ускорить глобальное потепление за счет таяния вечной мерзлоты, насыщенной парниковыми газами, и повышения уровня моря за счет таяния ледяного щита Гренландии», — сказал AFP ведущий автор Сын-Ки Мин, исследователь из Пхоханского университета науки и технологий в Южной Корее.

Ледяной покров Гренландии толщиной в километры содержит достаточно замороженной воды, чтобы поднять океаны на шесть метров.

Напротив, таяние морского льда не оказывает заметного влияния на уровень моря, потому что лед уже находится в океанской воде, как кубики льда в стакане.

Около 90 процентов солнечной энергии, попадающей на белый морской лед, отражается обратно в космос. Но когда вместо этого солнечный свет падает на темную, незамерзающую океанскую воду, почти такое же количество этой энергии поглощается океаном и распространяется по земному шару. В регионах Северного и Южного полюсов потеплело на три градуса по Цельсию по сравнению с уровнем конца 19 века, что почти в три раза превышает среднемировой показатель.

В своем знаменательном отчете за 2021 год МГЭИК с «высокой уверенностью» прогнозирует, что Северный Ледовитый океан станет практически свободным ото льда по крайней мере один раз к середине века, и то только при более экстремальных сценариях выбросов парниковых газов.

Новое исследование, основанное на данных наблюдений за период 1979–2019 годов для корректировки моделей МГЭИК, обнаруживает, что порог, скорее всего, будет превышен в 2040-х годах. Мин и его коллеги также подсчитали, что человеческая деятельность стала причиной сокращения ледяной шапки на 90 процентов, при этом воздействие природных факторов, таких как солнечная и вулканическая активность, было незначительным.

Рекордно минимальная протяженность морского льда в Арктике — 3,4 миллиона квадратных километров (1,3 миллиона квадратных миль) — была отмечена в 2012 году, а вторая и третья по величине площади льдов были в 2020 и 2019 годах соответственно.

Ученые называют Северный Ледовитый океан «свободным ото льда», если площадь, покрытая льдом, составляет менее одного миллиона квадратных километров, что составляет около семи процентов от общей площади океана.

Тем временем площадь морского льда в Антарктиде в феврале сократилась до 1,92 миллиона квадратных километров — самого низкого уровня за всю историю наблюдений и почти на один миллион квадратных километров ниже среднего показателя 1991–2020 годов.

Источник: https://phys.org/news/2023-06-arctic-ice-free-decade-earlier...

В комментарии как обычно, с большим уважением, приглашаются специалисты всех уровней.

Мастурбация распространена в животном мире, но особенно распространена среди приматов, включая людей. Исторически это поведение считалось либо патологическим, либо побочным продуктом сексуального возбуждения, а зарегистрированные наблюдения были слишком фрагментарными, чтобы понять его распространение, эволюционную историю или адаптивное значение. Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of The Royal Society B, показало, что, как это ни удивительно, такое поведение служит эволюционной цели.

Полученные данные показывают, что мастурбация является древней чертой приматов и что — по крайней мере, у самцов — она увеличивает репродуктивный успех и помогает избежать заражения инфекциями, передающимися половым путем (ИППП).

Доктор Матильда Бриндл (UCL Anthropology) и ее коллеги собрали самый большой за всю историю набор данных о мастурбации приматов, сопоставив информацию из почти 400 источников, включая 246 опубликованных научных работ, а также 150 анкет и личных сообщений от приматологов и работников зоопарка. На основе этих данных авторы отследили распространение аутосексуального поведения среди приматов, чтобы понять, когда и почему оно развилось как у самок, так и у самцов.

Команда обнаружила, что мастурбация имеет долгую эволюционную историю среди приматов и, скорее всего, присутствовала у общего предка всех обезьян и человекообразных обезьян (включая человека). Было менее ясно, мастурбировал ли предок других приматов (лемуров, лори и долгопятов), в основном потому, что данных по этим группам было меньше.

Чтобы понять, почему эволюция породила этот, казалось бы, нефункциональный признак, доктор Бриндл и его коллеги проверили несколько гипотез.

«Гипотеза посткопулятивного отбора» предполагает, что мастурбация способствует успешному оплодотворению. Этого можно достичь различными способами. Во-первых, мастурбация (без эякуляции) может усилить возбуждение перед сексом. Это может быть особенно полезной тактикой для самцов низкого ранга, которые могут быть прерваны во время совокупления, помогая им быстрее эякулировать. Во-вторых, мастурбация (с эякуляцией) позволяет самцам выделять некачественную сперму, оставляя для спаривания, свежую высококачественную сперму, которая с большей вероятностью превзойдет сперму других самцов. Исследователи нашли поддержку этой гипотезы, показав, что мужская мастурбация развивалась совместно в системах с несколькими мужчинами, где конкуренция между мужчинами высока.

«Гипотеза избегания патогенов» предполагает, что мужская мастурбация снижает вероятность заражения ИППП после совокупления за счет очищения уретры (основного места заражения для многих ИППП) эякулятом, полученным в результате мастурбации. Команда также нашла доказательства в поддержку этой гипотезы, показывающие, что мужская мастурбация сопутствовала высокой нагрузке ИППП на древе жизни приматов.

Значение женской мастурбации остается менее ясным. Хотя это происходит часто, отчетов, описывающих его, меньше, что снижает аналитическую силу статистики. Команда утверждает, что необходимо больше данных о сексуальном поведении женщин, чтобы лучше понять эволюционную роль женской мастурбации.

Ведущий исследователь доктор Бриндл сказал: «Наши результаты помогают пролить свет на очень распространенное, но малоизученное сексуальное поведение и представляют собой значительный прогресс в нашем понимании функций мастурбации. Тот факт, что аутосексуальное поведение может выполнять адаптивную функцию, повсеместно распространенный среди приматов и практикуемый в неволе и в дикой природе представителями обоих полов, демонстрирует, что мастурбация является частью репертуара здорового сексуального поведения».

Источник: https://phys.org/news/2023-06-evolutionary-advantages-mastur...

«Мало что известно о долгосрочном когнитивном воздействии использования Интернета на пожилых людей, — говорит исследователь из Нью-Йоркского университета Вирджиния Чанг и ее коллеги. «Наше исследование характеризует связь между различными показателями использования Интернета и деменцией».

Авторы наблюдали за 18 154 здоровыми взрослыми (без деменции) в возрасте от 50 до 64,9 лет в течение 17,1 (медиана = 7,9) лет с мониторингом здоровья и выходом на пенсию.

Во время наблюдения у 4,68% участников была диагностирована деменция. Регулярное использование Интернета было связано примерно с половиной случаев риска развития деменции по сравнению с нерегулярным использованием. Эта связь была обнаружена независимо от уровня образования, расовой принадлежности, пола и поколения.

«Кроме того, дополнительные периоды регулярного использования были связаны со значительным снижением риска развития деменции. Однако оценки количества часов использования в день предполагают U-образную зависимость от заболеваемости деменцией. Самый низкий риск наблюдался у взрослых, которые использовали Интернет от 0,1 часа до 2 часов в день, хотя отличия были незначимыми из-за небольшого размера выборки. Онлайн-взаимодействие может помочь развить и поддерживать когнитивный резерв, что, в свою очередь, может компенсировать старение мозга и снизить риск слабоумия», — заключил доктор Чанг.

Источник: https://www.sci.news/medicine/regular-internet-use-dementia-...

Волокно, содержащее 19 жил, по каждой из которых может передаваться сигнал, соответствует мировым стандартам размера волокна, гарантируя, что его можно будет внедрить без значительных изменений инфраструктуры.

Весь мировой интернет-трафик передается по оптическим волокнам, каждое из которых имеет толщину 125 микрон.

Эти стандартные для отрасли волокна соединяют континенты, центры обработки данных, вышки мобильной связи, наземные станции спутниковой связи, предприятия, а также наши дома.

Еще в 1988 году первый подводный оптоволоконный кабель через Атлантику имел пропускную способность 20 мегабит или 40 000 телефонных звонков по двум парам волокон. Известный как TAT8, он появился как раз вовремя, чтобы поддержать развитие всемирной паутины. Но вскоре он был на пределе возможностей.

Подводные кабели последнего поколения, такие как кабель Grace Hopper, введенный в эксплуатацию в 2022 году, передают 22 терабита в каждой из 16 пар волокон. Это в миллион раз больше, чем у ТАТ8.

Но этого все еще недостаточно, чтобы удовлетворить спрос на потоковое телевидение, видеоконференции и все остальные глобальные коммуникации.

«Десятилетия исследований в области оптики по всему миру позволили отрасли передавать все больше и больше данных по одиночным волокнам», — сказал Саймон Гросс, исследователь из Университета Маккуори.

«Они использовали разные цвета, разные поляризации, когерентность света и многие другие приемы для управления светом».

Большинство современных волокон имеют одну сердцевину, по которой передаются несколько световых сигналов. Но эта современная технология практически ограничена всего несколькими терабитами в секунду из-за интерференции между сигналами.

«Мы могли бы увеличить пропускную способность, используя более толстые волокна», — сказал д-р Гросс.

«Но более толстые волокна будут менее гибкими, более хрупкими, менее подходящими для кабелей большой протяженности и потребуют масштабного реинжиниринга волоконно-оптической инфраструктуры. Мы могли бы просто добавить больше волокон. Но каждое волокно увеличивает накладные расходы и затраты на оборудование, и нам потребуется гораздо больше волокон».

Чтобы удовлетворить экспоненциально растущий спрос на передачу данных, телекоммуникационным компаниям нужны технологии, обеспечивающие больший поток данных при меньших затратах.

Недавно разработанное волокно содержит 19 жил, каждая из которых может передавать сигнал.

«Мы создали компактный стеклянный чип с рисунком волновода, выгравированным на нем с помощью технологии 3D-лазерной печати», — сказал доктор Гросс.

«Это позволяет подавать сигналы в 19 отдельных жил волокна одновременно с равномерными низкими потерями. Другие подходы связаны с потерями и ограничены по количеству ядер».

Источник: https://www.sci.news/othersciences/computerscience/fastest-o...