Квантовый двигатель: принцип действия и устройство. Квантовый двигатель Леонова. Квантовые машины

принцип действия и устройство. Квантовый двигатель Леонова

Тематика покорения космоса в наше время уже не такая популярная, как во времена СССР. На это влияет огромное количество факторов, но основным можно назвать именно отсутствие эволюции в техническом сегменте. Однако русский ученый Владимир Семенович Леонов работает над созданием квантового двигателя.

Биография

Хочется начать с истории великого человека – Владимира Семеновича Леонова, но, к сожалению, информации, о нем не так уж и много. Однозначно можно сказать, что данная выдающаяся личность является физиком-теоретиком и непосредственно экспериментатором. Также Леонов становился лауреатом премии Правительства России в номинации техники и науки. Занимает место в первой сотне лидеров промышленности и науки Содружества. Он признавался директором года в СНГ в 2007 году. Является главным конструктором, а также руководителем ЗАО «НПО Квантон». Леонов выступает автором научных открытий квантона (кванта пространства-времени). Именно Леонов создал теорию Суперобъединения. Данная теория была признана теорией века, а ее направление было новым дыханием в энергетике (как наземной, так и космической).

Также в 2007 году Леонов построил собственную лабораторию, которая так и была названа - «Лаборатория Леонова». После, через непродолжительное время, он начал ставить эксперименты с гравитацией, суть которых заключалась в управлении. Точнее сказать, он работал над созданием такого двигателя, который создавал бы тягу без вызволения реактивной массы. В итоге ученный отчасти добился этого, сейчас его творения величают как «квантовый двигатель Леонова», многие утверждают, что это и есть двигатель будущего.

Вот так буквально в нескольких словах можно рассказать о данной персоне. Как можно заметить, личность Леонова непубличная и известна лишь в малых кругах, однако его открытия получили большую огласку. Вот именно на них и хочется остановиться подробнее.

Теория Суперобъединения

В первую очередь необходимо начать с того, что послужило предпосылкой создания двигателя Леонова. А это непосредственно теория, которая получила название Суперобъединения. Названа она так, потому что призвана объединить четыре взаимодействия. Но на данный момент наука признает существование всего лишь трех, недостает четвертого элемента — гравитационной силы. Сама теория взяла свое начало из теории струн и суперсимметрии Альберта Эйнштейна. Дабы не вдаваться в подробности по этой теме, стоит сказать лишь, что именно теория Суперобъединения способна вывести такую науку, как энергетика, абсолютно на новый уровень.

И все же заключается она в том, что предполагает повсеместное наличие различных элементов, которых, к сожалению, нынешняя наука совсем не учитывает. Однако эти элементы поддавались огласке, и не кем-нибудь, а самим создателем Периодической таблицы элементов — Менделеевым. Даже больше, первоначальный вид таблицы включал в себя два нулевых элемента. Но увы, после ее переработали и убрали «ненужные» частицы. Важен для теории Суперобъединения элемент под названием Ньютоний, он являлся элементом эфира. Сам Менделеев возлагал на Ньютоний огромные надежды, а назвал он его так в честь великого ученого-физика Ньютона.

Общая информация

Рассказывая о достижениях ученого, в первую очередь упоминают о его величайшем агрегате, получившем название квантовый двигатель Леонова. При создании его автор как раз и обращался к такому элементу, как Ньютоний. Однако сам Леонов его так не называл, он величал его кантоном, говоря, что только лишь на взаимодействии с этим элементом можно будет создать силовую установку совершенно нового поколения.

Исходя из этого, можно с уверенностью заявить, что теория Суперобъединения имеет право на существование, что многие ученые пытаются опровергнуть. Однако Леонов нашел в себе смелость вернуться в прошлое и вспомнить о забытом элементе, да не просто вспомнить, а использовать его как отправную точку в своих исследованиях.

Далее в статье пойдет речь непосредственно о самом двигателе.

Об изобретении Леонова

В первую же очередь, говоря об агрегате под названием квантовый двигатель, стоит забыть о таком явлении, как фотонный двигатель. Это говорит сам автор, так как второй двигатель имеет абсолютно иную схему и не схож с квантовым. Сейчас для ясности картины стоит осветить их главные отличия. Суть в том, что фотонный двигатель работает за счет аннигиляции антивещества и вещества, то есть создает реактивную тягу, которая и толкает объект. Квантовый двигатель работает совсем по-иному. Для движения он использует энергию гравитационных волн и упругость самого пространства. Данный вариант ученые сразу же отвергли, назвав его работу лженаукой, а сейчас лишь стараются модернизировать то, что давно уже было создано и попросту исчерпало свой потенциал. И это, грубо говоря, не нужно доказывать, всего-навсего необходимо взять характеристики первой полноценной ракеты Вернера фон Брауна и современной. Дело в том, что современный двигатель ракеты всего лишь в два раза превышает показатели первой. Из этого следует вывод, что достигнут абсолютный предел, и дальнейшие работы в этом направлении будут или безуспешными, или же попросту бессмысленными.

Например, ядерный ракетный двигатель очень опасен, а электродвигатель не способен показать большую тягу, то есть он непригоден для запуска ракет в космос. А если взглянуть на двигатель Леонова, то он кажется невероятно перспективным. Нельзя даже представить, какие последуют перемены, если его успешно реализуют. Однозначно, что в корне преобразуются технологии и, в частности, техника. Дабы хоть чуть-чуть понять его потенциал, достаточно сказать, что теоретически с помощью него до Луны можно добраться за четыре часа, а до Марса - всего лишь за двое суток.

Опыты с двигателем

На веку Леонова Владимира Семеновича было невероятное количество опытов и различных экспериментов. Однако когда у него спрашивают об этом, он сразу же начинает говорить о самом выдающемся, который произошел в 2009 году. Сам экспериментатор утверждает, что тогда он смог создать квантовый гравитационный двигатель, который придавал ускорение объекту, не используя в этом деле реактивную силу. Это стало точкой отсчета, ведь с того времени Леонов смог вертикально поднимать объект по направляющим рельсам, не задействуя при этом привод на колеса. Это явление, по словам самого создателя, подтверждает ту теорию, о которой говорилось выше.

После ошеломительного успеха настал час затишья, и спустя пять лет, только в 2014 году, были проведены стендовые испытания, где был представлен двигатель будущего. Результаты он продемонстрировал невероятные: при том, что его вес составлял пятьдесят четыре килограмма, импульс тяги достигал невообразимых семьсот килограмм-сил, в то время как ускорение было 10 джоулей. Интересно также то, что сам двигатель требует лишь электроэнергии и может работать без тела. Также исходя из этого опыта было установлено, что затраты электроэнергии составляют всего лишь один киловатт. Эти характеристики ошеломительные, ведь самый современный реактивный двигатель ракеты, который существует сейчас, генерирует лишь одну десятую килограмм-силы, растрачивая тот же один киловатт электроэнергии.

Теперь остается лишь только представлять, что случится, если квантовый двигатель будет создан. Тогда полезный груз ракеты достигнет девяноста процентов. И это притом, что он сейчас составляет лишь мизерные пять процентов.

Скептицизм ученых

Несмотря на проведенные опыты, большинство ученых в этой области к двигателю Леонова относятся скептически, говоря о том, что его творение в условиях вакуума работать не будет.

Сам же Владимир Семенович отвечает тем же, выступая против РАН и комиссии по борьбе со лженаукой, в частности. В 2012 году он заявил, что деятельность ее можно назвать попросту преступной, а разговор о том, что его проект безнадежный – дезинформацией. Также у Леонова бытует мнение, что комиссия – это зарубежный спецпроект, который призван пресечь технический прогресс его страны.

Также нельзя не заметить, что разработки в этом направлении ведутся не только на территории России, но и за рубежом, в частности, на западе. Однако квантовые ракетные двигатели США, Россия и Китай делают по-разному, точнее будет сказать, их схемы попросту различаются, ведь никто не хочет открывать своих тайн. Но успех у наших коллег за рубежом незначителен, в отличие от отечественного прорыва.

Нельзя не отметить бодрый энтузиазм Леонова и его патриотизм, он попросту не взирает на заявления РАН и уверен, что модернизация и экономический рост придут всего лишь через два-три года. Это, кстати, сопоставимо с обещаниями президента Российской Федерации Владимира Путина.

Леонов также критикует и открытие Бозона Хиггса. Еще в 2012 году он выступал против этой идеи, говоря, что проблема решена была еще в 1996 году, когда был обнаружен нулевой элемент в Периодической таблице Менделеева – тот самый квантон.

Достоинства квантового двигателя

Выше по тексту было перечислено множество преимуществ квантового двигателя по сравнению с реактивным или фотонным. Но все же стоит собрать все в одном месте и объединить все в список для удобства. Итак, двигатель Леонова имеет следующие достоинства:

1. Девяносто тонн полезной нагрузки. Другими словами, девятьсот процентов, в то время как авиационные реактивные двигатели достигают лишь пяти процентов.
2. Максимальная скорость. Ракета с данным двигателем способна развивать скорость в тысячу километров в секунду, в то время как РД развивает восемнадцать километров в секунду.
3. Возможность движения с ускорением. Аппарату присущ длительный импульс тяги.
4. Полет до Луны с этим двигателем будет длиться всего три с половиной часа, в то время как до Марса - всего двое суток.
5. Универсальность. Двигатель Леонова может применяться не только лишь в космической отрасли, он отлично справится в таких условиях, как под водой, в воздухе и на земле.
6. Этот двигатель сможет увеличить максимальную высоту полета самолетов, таким образом, они смогут достигнуть отметки в сто километров.
7. Малый расход топлива. Двигателю необходимо очень мало энергии, обусловлено это тем фактом, что аппараты будут летать по инерции.
8. Самолет будет способен пролететь целый год без дополнительной дозаправки.
9. Если на машине будет установлен квантовый двигатель, и, в свою очередь, он будет заправлен топливом холодного ядерного синтеза, то автомобиль будет способен проехать десять миллионов километров, не останавливаясь на заправках.
10. Данный двигатель питается электрической энергией.

Конечно же, это неполный перечень положительных качеств двигателя, ведь все это существует только в теории. И только после реализации станет на сто процентов понятно, на что он способен.

Применение

Стоит теперь упомянуть, где же все-таки этот двигатель может быть применен. Конечно же, основной средой для него является космос. Он для этого и будет создан, но все же есть и другие области применения. Помимо ракет, квантовым двигателем можно будет обустроить машины, морской транспорт, железнодорожный, самолеты и подводные аппараты. Также он отлично впишется для электроснабжения обычных жилых помещений. Еще он подойдет для проведения спекания строительных материалов током.

Таким образом, данное открытие позволит обеспечить огромные сегменты, что в несколько раз облегчит и улучшит жизнь миллионов людей.

Источники энергии

Конечно же, нельзя забывать и о том, как подпитывать квантовый двигатель, ведь каким бы он идеальным ни был, ему требуется сырье для работы. И источник этот должен быть невероятно мощным. Для обеспечения отлично подойдет реактор холодного ядерного синтеза, который, в свою очередь, работает на никеле.

Этот реактор намного лучше уже существующих, ведь всего один килограмм никеля в режиме холодного ядерного синтеза способен выделить столько энергии, как один миллион килограмм бензина.

Сравнительная характеристика

Все вышесказанное, конечно же, передает все технические аспекты и преимущества двигателя, но, как говорится, все познается в сравнении. Что будет, если провести параллели между современными ракетными двигателями и квантовым двигателем Владимира Семеновича Леонова?

Итак, современные космические двигатели на один киловатт мощности способны добиться тяги, равной одному ньютону, это равносильно одной десятой килограмм-силы. Квантовый же двигатель превосходит ракетный в несколько раз. На тот же один киловатт тяга составляет у него пять тысяч ньютонов, что равносильно пятистам килограмм-силы. Как видно разработка Леонова способна многократно увеличить КПД, что, в свою очередь, подарит человечеству новую технологическую эру.

fb.ru

ускользающая машина будущего — Нож

Наш привычный мир рационален

Здесь у каждого события есть свои причины, за зимой более-менее регулярно приходит весна, а поезда следуют из пункта A в пункт Б. Ньютоновская классическая механика, созданная в XVII–XVIII веках, очень подходит для такой жизни: в ней, зная начальное положение системы, параметры тел и силы, действующие между ними, можно точно рассчитать, что произойдет в следующий момент. Но в начале XX века появилась квантовая механика, и привычный мир стал давать трещины.

Оказалось, что с объектами микроскопических масштабов могут происходить удивительные вещи. Электрон одновременно проходит сразу через две щели (квантовая интерференция), две частицы чувствуют друг друга на расстоянии (квантовая перепутанность), а безучастный наблюдатель влияет на ход эксперимента. Весомая, материальная реальность деревьев, домов и нового о́рбита со вкусом земляники замешана на диком хаосе и неопределенности квантовых частиц.

Это невозможно до конца понять. Сам Альберт Эйнштейн ворчал: «Бог не играет в кости», — возмущенный расчетами квантовой механики, которые дают только вероятности событий или состояний.

Квантовую механику можно только принять, как мы принимаем привычный материальный мир. Принять и научиться использовать мистические законы микромира, чем и занимаются пионеры квантовых вычислений.

Квантовый мир во плоти

Бит — это основа всех вычислений. Элементарная частица информации — одна ячейка, хранящая 0 или 1, «да» или «нет». Тот же лайк — это изменение содержимого нескольких битов на удаленном сервере в какой-нибудь Исландии, который просчитывает алгоритм, также записанный в битах и запускаемый нажатием мышки.

Основа же квантовых вычислений — это кубит, то есть бит, который может одновременно находиться и в состоянии 0, и в состоянии 1 (квантовая суперпозиция). А если точнее, бит, который внешний наблюдатель может при измерении обнаружить в состоянии 0 с вероятностью, например, 30 %, а в состоянии 1 — с вероятностью 70 %; нечто вроде микроскопического кота Шредингера, про которого точно не знают, жив он или мертв, пока не откроют коробку.

Кубитами могут быть самые разные физические объекты микроскопических размеров (при более крупных масштабах действие квантовых законов перестает быть ощутимым, и сосуществовать между «да» и «нет», быть одновременно и белым и черным становится затруднительно). Те же самые электроны, уже производящие вычисления в наших неквантовых компьютерах и смартфонах, тоже можно сделать кубитами: вместо 0, скажем, будет вращение электрона по часовой стрелке вокруг собственной оси, а вместо 1 — против часовой (это, конечно, очень упрощенная иллюстрация, но сам принцип, надеемся, понятен).

Правда, у кубитов есть один минус. Практически любое воздействие извне (повышение температуры, загрязнение, влияние электромагнитных полей) может вывести их из хрупкого состояния сосуществования двух альтернатив: открыв коробку, мы точно узнаем, жив кот или нет, а проведенное наблюдателем измерение помогает электрону определиться-таки, в какую же сторону он вращается. Именно поэтому уже построенные 512-кубитовые квантовые компьютеры канадской компании D-Wave напоминают скорее гигантские 10-футовые черные холодильники, которые охлаждают маленький чип до температуры в 150 раз меньшей, чем средняя температура космоса.

Но это еще не все сложности. Квантовые компьютеры не только требуют для своей работы мощных охлаждающих установок, но еще и дают ответы только с определенной вероятностью (Эйнштейн нас предупреждал). 2 + 2 может 100 раз оказаться равным 4, а на 101-й — уже 5.

Наконец, вычисления квантового компьютера невозможно отследить. Исследователь может только приготовить начальный набор кубитов, запустить их в написанный квантовый алгоритм, где они будут взаимодействовать друг с другом, и ждать конца вычисления. Любая попытка подсмотреть, что происходит внутри чипа, какой бы аккуратной она ни казалась, все равно будет критична для квантовых систем. Даже несколько фотонов света, просто необходимых наблюдателю, чтобы что-то увидеть, сломают все хрупкие квантовые перепутанности и суперпозиции. Магия разрушится.

Разбуженный посреди ночи человек никогда не узнает концовку сна. Сбитый на полпути квантовый компьютер уже не доведет вычисление до конца. Неудивительно, что ввиду всех этих странностей многие специалисты сильно сомневаются, что человечеству нужны квантовые компьютеры. И еще сильнее — что компания D-Wave действительно их создала. Ведь отследить, что происходит внутри квантового чипа, невозможно, а кроме него и гигантского холодильника в системах D-Wave пока есть и вполне привычные кремниевые компьютеры, с помощью которых пользователь управляет всем этим квантовым хаосом.

Не особо впечатлили скептиков и первые успехи D-Wave: их 16-кубитные компьютеры, выпущенные в 2007 году, уже умели решать судоку, рассаживать людей за обеденным столом и даже искать молекулы по базам данных — но воображение явно не поражали. Дескать, все это умеет и обычный компьютер, старательно замаскированный огромной охлаждающей

knife.media

Первостепенная задача квантовых компьютеров – усиление искусственного интеллекта

Идея слияния квантовых вычислений и машинного обучения находится в своём расцвете. Сможет ли она оправдать высокие ожидания?

В начале 90-х Элизабет Берман [Elizabeth Behrman], профессор физики в Уичитском университете начала работать над слиянием квантовой физики с искусственным интеллектом – в частности, в области тогда ещё непопулярной технологии нейросетей. Большинство людей считало, что она пытается смешивать масло с водой. «Мне чертовски трудно было публиковаться, — вспоминает она. – Журналы по нейросетям говорили „Что это за квантовая механика?“, а журналы по физике говорили „Что это за нейросетевая ерунда?“

Сегодня смесь двух этих понятий кажется самой естественной вещью на свете. Нейросети и другие системы машинного обучения стали самой внезапной технологией XXI века. Человеческие занятия удаются им лучше, чем у людей, и они превосходят нас не только в задачах, в которых большинство из нас и так не блистали – например, в шахматах или глубоком анализе данных, но и в тех задачах, для решения которых эволюционировал мозг – например, распознавание лиц, перевод языков и определение права проезда на четырёхстороннем перекрёстке. Подобные системы стали возможными благодаря огромной компьютерной мощности, поэтому неудивительно, что технокомпании начали поиски компьютеров не просто побольше, а принадлежащих к совершенно новому классу. Квантовые компьютеры после десятилетий исследований почти готовы выполнять вычисления с опережением любых других компьютеров на Земле. В качестве их главного преимущества обычно приводят разложение на множители больших чисел – операцию, ключевую для современных систем шифрования. Правда, до этого момента осталось ещё как минимум лет десять. Но и сегодняшние рудиментарные квантовые процессоры таинственным образом прекрасно подходят для нужд машинного обучения. Они манипулируют огромными объёмами данных за один проход, выискивают неуловимые закономерности, невидимые для классических компьютеров, и не тушуются перед неполными или неопределёнными данными. „Существует естественный симбиоз между статистической по сути природой квантовых вычислений и машинным обучением“, — говорит Иоганн Оттербах, физик из Rigetti Computing, компании, занимающейся квантовыми вычислениями в Беркли, Калифорния.

Если на то пошло, то маятник уже качнулся до другого максимума. Google, Microsoft, IBM и другие техногиганты вливают средства в квантовое машинное обучение (КМО) и в инкубатор стартапов, посвящённый этой теме, расположенный в Торонтском университете. „Машинное обучение“ становится модным словечком», — говорит Джейкоб Биамонт, специалист по квантовой физике из Сколковского института науки и технологий. «А смешав его с понятием „квантовый“, вы поучите мегамодное слово».

Но понятие «квантовый» никогда не означает именно то, что от него ожидают. Хотя вы могли бы решить, что КМО-система должна быть мощной, она страдает от синдрома «запертости». Она работает с квантовыми состояниями, а не с человекочитаемыми данными, и перевод между двумя этими мирами может нивелировать все её явные преимущества. Это как iPhone X, обладающий всеми своими впечатляющими характеристиками, оказывается не быстрее старого телефона, поскольку местная сеть работает отвратительно. В некоторых особых случаях физики могут преодолеть это узкое место ввода-вывода, но появятся ли такие случаи при решении практических задач с МО, пока непонятно. «У нас пока нет чётких ответов, — говорит Скот Ааронсон, специалист по информатике из Техасского университета в Остине, всегда пытающийся реально смотреть на вещи в области квантовых вычислений. – Люди довольно осторожно относятся к вопросу о том, дадут ли эти алгоритмы какое-то преимущество в скорости».

Квантовые нейроны

Основная задача нейросети, будь она классической или квантовой – распознавать закономерности. Она создана по образу человеческого мозга и представляет собой решётку из базовых вычислительных единиц – «нейронов». Каждый из них может быть не сложнее переключателя вкл/выкл. Нейрон отслеживает выход множества других нейронов, будто бы голосующих по определённому вопросы, и переключается в положение «вкл» если достаточно много нейронов проголосовали «за». Обычно нейроны упорядочиваются в слои. Первый слой принимает ввод (к примеру, пиксели изображения), средние слои создают различные комбинации ввода (представляя такие структуры, как грани и геометрические фигуры), а последний слой выдаёт вывод (высокоуровневое описание того, что содержится на картинке).

Глубинные нейросети обучаются, регулируя веса их связей так, чтобы наилучшим образом передавать сигналы через несколько слоёв к нейронам, связанным с нужными обобщёнными концепциями

Что важно, вся эта схема не проработана заранее, а адаптируется в процессе обучения методом проб и ошибок. Например, мы можем скармливать сети изображения, подписанные «котёнок» или «щенок». Каждой картинке она присваивает метку, проверяет, правильно ли у неё получилось, и если нет – подправляет нейронные связи. Сначала она работает почти случайно, но затем улучшает результаты; после, допустим, 10 000 примеров она начинает разбираться в домашних животных. В серьёзной нейросети может быть миллиард внутренних связей, и всех их необходимо подстроить.

На классическом компьютере эти связи представлены баснословной матрицей чисел, а работа сети означает выполнение матричных вычислений. Обычно эти операции с матрицей отдают на обработку особому чипу – к примеру, графическому процессору. Но никто не справляется с матричными операциями лучше квантового компьютера. «Обработка больших матриц и векторов на квантовом компьютере происходит экспоненциально быстрее», — говорит Сет Ллойд, физик из Массачусетского технологического института и пионер квантовых вычислений.

Для решения этой задачи квантовые компьютеры способны воспользоваться преимуществами экспоненциальной природы квантовой системы. Большая часть информационной ёмкости квантовой системы содержится не в её отдельных единицах данных – кубитах, квантовых аналогах битов классического компьютера – но в совместных свойствах этих кубитов. У двух кубитов совместно есть четыре состояния: оба вкл, оба выкл, вкл/выкл и выкл/вкл. У каждого есть определённый вес, или «амплитуда», которая может играть роль нейрона. Если добавить третий кубит, можно представить уже восемь нейронов; четвёртый – 16. Ёмкость машины растёт экспоненциально. По сути, нейроны размазаны по всей системе. Когда вы изменяете состояние четырёх кубитов, вы обрабатываете 16 нейронов одним махом, а классическому компьютеру пришлось бы обрабатывать эти числа по одному.

Ллойд оценивает, что 60 кубитов хватит для кодирования такого количества данных, которое человечество производит за год, а 300 могут содержать классическое информационное наполнение всей Вселенной. У самого большого из имеющихся на сегодня квантовых компьютеров, построенного IBM, Intel и Google, порядка 50 кубитов. И это только если принять, что каждая амплитуда представляет один классический бит. На самом деле амплитуды – величины непрерывные (и представляют комплексные числа), и с точностью, подходящей для решения практических задач, каждая из них может хранить до 15 битов, говорит Ааронсон.

Но способность квантового компьютера хранить информацию в сжатом виде не делает его быстрее. Нужно иметь возможность использовать эти кубиты. В 2008 Ллойд, физик Арам Хэрроу из MIT и Авинатан Хассидим, специалист по информатике из Университета имени Бар-Илана в Израиле показали, как можно выполнить важную алгебраическую операцию по инвертированию матрицы. Они разбили её на последовательность логических операций, которые можно выполнять на квантовом компьютере. Их алгоритм работает для огромного количества технологий МО. И ему не требуется так много шагов, как, допустим, разложению большого числа на множители. Компьютер способен быстро выполнить задачу по классификации до того, как шум – крупный ограничивающий фактор современных технологий – сможет всё испортить. «До того, как у вас будет полностью универсальный, устойчивый к ошибкам квантовый компьютер, у вас может появиться просто некое квантовое преимущество», — сказал Кристан Темм из Исследовательского центра им. Томаса Уотсона компании IBM.

Дайте природе решить задачу

Пока что машинное обучение на основе квантовых матричных вычислений было продемонстрировано только на компьютерах с четырьмя кубитами. Большая часть экспериментальных успехов квантового машинного обучения использует другой подход, в котором квантовая система не просто симулирует сеть, а является сетью. Каждый кубит отвечает за один нейрон. И хотя тут об экспонентном росте говорить не приходится, подобное устройство может воспользоваться другими свойствами квантовой физики.

Крупнейшее из таких устройств, содержащее порядка 2000 кубитов, изготовлено компанией D-Wave Systems, расположенной недалеко от Ванкувера. И это не совсем то, что люди представляют себе, думая о компьютере. Вместо того, чтобы получить некие вводные данные, выполнить последовательность вычислений и показать вывод, он работает, находя внутреннюю непротиворечивость. Каждый из кубитов – сверхпроводящая электрическая петля, работающая, как крохотный электромагнит, ориентированный вверх, вниз, или и вверх и вниз – то есть, находясь в суперпозиции. Совместно кубиты связываются за счёт магнитного взаимодействия.

Чтобы запустить эту систему, сначала необходимо применить горизонтально ориентированное магнитное поле, инициализирующее кубиты одинаковой суперпозицией вверх и вниз – эквивалент чистого листа. Для ввода данных есть пара способов. В некоторых случаях можно зафиксировать слой кубитов в необходимых начальных значениях; чаще входные данные включаются в силу взаимодействий. Затем вы позволяете кубитам взаимодействовать друг с другом. Некоторые пытаются выстроиться одинаково, некоторые – в противоположном направлении, и под влиянием горизонтального магнитного поля они переключаются в предпочтительную ориентацию. В этом процессе они могут заставить переключиться и другие кубиты. Сначала это происходит довольно часто, поскольку так много кубитов расположено неправильно. Со временем они успокаиваются, после чего можно выключить горизонтальное поле и зафиксировать их в этом положении. В этот момент кубиты выстроились в последовательность положений «вверх» и «вниз», представляющую собой вывод на основе ввода.

Не всегда очевидно, какой будет итоговое расположение кубитов, но в этом и смысл. Система, просто ведя себя естественно, решает задачу, над которой классический компьютер бился бы долго. «Нам не нужен алгоритм, — объясняет Хидетоси Нисимори, физик из Токийского технологического института, разработавший принципы работы машин D-Wave. – Это полностью отличный от обычного программирования подход. Задачу решает природа».

Переключение кубитов происходит из-за квантового туннелирования, естественного стремления квантовых систем к оптимальной конфигурации, наилучшей из возможных. Можно было бы построить классическую сеть, работающую на аналоговых принципах, использующих случайное дрожание вместо туннелирования для переключения битов, и в некоторых случаях она на самом деле работала бы лучше. Но, что интересно, для задач, появляющихся в области машинного обучения, квантовая сеть, судя по всему, быстрее достигает оптимума.

У машины от D-Wave есть и недостатки. Она чрезвычайно подвержена влиянию шума, и в текущей версии может выполнять не очень много разновидностей операций. Но алгоритмы машинного обучения терпимы к шуму по своей природе. Они полезны именно потому, что могут распознать смысл в неопрятной реальности, отделяя котят от щенков, несмотря на отвлекающие моменты. «Нейросети известны сопротивляемостью к шуму», — сказал Берман.

В 2009-м команда под руководством Хартмута Нивена, специалиста по информатике из Google, пионера дополненной реальности (он был сооснователем проекта Google Glass), перешедшего в область квантовой обработки информации, показала, как ранний прототип машины от D-Wave способен выполнять вполне настоящую задачу машинного обучения. Они использовали машину как однослойную нейросеть, сортирующую изображения по двум классам: «автомобиль» и «не автомобиль» на библиотеке из 20 000 фотографий, сделанных на улицах. В машине было всего 52 рабочих кубита, совсем недостаточно для того, чтобы полностью ввести изображение. Поэтому команда Нивена скомбинировала машину с классическим компьютером, анализировавшим различные статистические параметры изображений и подсчитывал, насколько чувствительны эти величины к наличию на фото автомобиля – обычно они были не особенно чувствительными, но, по крайней мере, отличались от случайных. Некоторая комбинация этих величин могла надёжным образом определить наличие автомобиля, просто не было очевидно – какая именно комбинация. А определением нужной комбинации как раз занималась нейросеть.

Каждой величине команда сопоставила кубит. Если кубит устанавливался на значении 1, он отмечал соответствующую величину как полезную; 0 означал, что она не нужна. Магнитные взаимодействия кубитов закодировали требования этой задачи – к примеру, необходимость учитывать лишь наиболее сильно отличающиеся величины, чтобы итоговый выбор был наиболее компактным. Получившаяся система оказалась способной распознать автомобиль.

В прошлом году группа под руководством Марии Спиропулу, специалиста по физике частиц из Калифорнийского технологического института, и Дэниела Лидара, физика из Университета Южной Калифорнии, применили алгоритм для решения практической задачи по физике: классификации столкновений протонов на категории «бозон Хиггса» и «не бозон Хиггса». Ограничив оценки только столкновениями, порождавшими фотоны, они использовали основную теорию частиц для предсказания того, какие свойства фотона должны указывать на кратковременное появление частицы Хиггса – к примеру, превышающая некий порог величина импульса. Они рассмотрели восемь таких свойств и 28 их комбинаций, что в сумме дало 36 сигналов-кандидатов и позволило чипу D-Wave найти оптимальную выборку. Он определил 16 переменных как полезные, а три – как наилучшие. «Учитывая малый размер тренировочного набора, квантовый подход дал преимущество в точности над традиционными методами, используемыми в сообществе специалистов по физике высоких энергий», — сказал Лидар.

Мария Спиропулу, физик в Калифорнийском технологическом институте, использовала машинное обучение в поисках бозонов Хиггса

В декабре компания Rigetti продемонстрировала способ автоматической группировки объектов при помощи квантового компьютера общего назначения из 19 кубитов. Исследователи скормили машине список городов и расстояний между ними и попросили её рассортировать города на два географических региона. Трудность этой задачи в том, что распределение одного города зависит от распределения всех остальных, поэтому вам надо искать решение для всей системы сразу.

Команда компании, по сути, назначила каждому городу по кубиту и отметила, к какой группе его приписали. Через взаимодействие кубитов (в системе Rigetti оно не магнитное, а электрическое) каждая пара кубитов стремилась принять противоположные значения, поскольку в таком случае их энергия минимизировалась. Очевидно, что в любой системе, содержащей больше двух кубитов, некоторым парам придётся принадлежать к одной и той же группе. Ближе расположенные города охотнее соглашались на это, поскольку для них энергетическая стоимость принадлежность к одной и той же группе была ниже, чем в случае с далёкими городами.

Чтобы привести систему к наименьшей энергии, команда Rigetti избрала подход, в чём-то похожий на подход D-Wave. Они инициализировали кубиты суперпозицией из всех возможных распределений по группам. Они позволили кубитам недолго взаимодействовать друг с другом, и это склонило их к принятию тех или иных значений. Затем они применили аналог горизонтального магнитного поля, что позволило кубитам поменять ориентацию на противоположную, если у них была такая склонность, что немного подтолкнуло систему по направлению к энергетическому состоянию с минимальной энергией. Затем они повторяли этот двухэтапный процесс – взаимодействие и переворот – пока система не минимизировала энергию, распределив города в два разных региона.

Подобные задачи по классификации, хотя и полезны, но довольно просты. Реальные прорывы МО ожидаются в генеративных моделях, которые не просто распознают щенков и котят, но способны создать новые архетипы – животных, никогда не существовавших, но настолько же милых, насколько реальные. Они даже способны самостоятельно вывести такие категории, как «котята» или «щенки», или реконструировать изображение, на котором отсутствует лапа или хвостик. «Эти технологии способны на многое и очень полезны в МО, но очень сложны в реализации», — сказал Мохаммед Амин, главный учёный в D-Wave. Помощь квантовых компьютеров пришлась бы тут кстати.

D-Wave и другие исследовательские команды приняли этот вызов. Тренировать такую модель – значит, подстраивать магнитные или электрические взаимодействия кубитов так, чтобы сеть могла воспроизвести некие пробные данные. Для этого нужно скомбинировать сеть с обычным компьютером. Сеть занимается сложными задачами – определяет, что данный набор взаимодействий означает в плане конечной конфигурации сети – а партнёрский компьютер использует эту информацию для подстройки взаимодействий. В одной демонстрации в прошлом году Алехандро Пердомо-Ортиз, исследователь из Лаборатории квантового искусственного интеллекта НАСА вместе с командой дали D-Wave систему изображений, состоящую из написанных от руки цифр. Она определила, что всего их десять категорий, сопоставила цифры от 0 до 9, и создала свои собственные каракули в виде цифр.

Бутылочные горлышки, ведущие в туннели

Это всё хорошие новости. А плохие новости в том, что неважно, насколько крут ваш процессор, если вы не сможете предоставить ему данные для работы. В алгоритмах матричной алгебры единственная операция может обрабатывать матрицу из 16 чисел, но для загрузки матрицы всё равно требуется 16 операций. «Вопроса подготовки состояния – размещение классических данных в квантовом состоянии – избегают, а я думаю, что это одна из важнейших частей», — сказала Мария Шульд, исследователь стартапа квантовых компьютеров Xanadu и один из первых учёных, получивших степень в области КМО. Физически распределённые системы МО сталкиваются с параллельными сложностями – как ввести задачу в сеть кубитов и заставить кубиты взаимодействовать, как нужно.

После того, как вы смогли ввести данные, вам нужно хранить их таким образом, чтобы квантовая система смогла взаимодействовать с ними, не обрушив текущие вычисления. Ллойд с коллегами предложили квантовую оперативную память, использующую фотоны, но ни у кого пока нет аналогового устройства для сверхпроводящих кубитов или пойманных ионов – технологий, использующихся в ведущих квантовых компьютерах. «Это ещё одна огромная техническая проблема, кроме проблемы постройки самого квантового компьютера, — сказал Ааронсон. – При общении с экспериментаторами у меня создаётся впечатление, что они испуганы. Они вообще не представляют, как подойти к созданию этой системы».

И, наконец, как вывести данные? Это значит – измерить квантовое состояние машины, но измерение не только возвращает по одному числу за раз, выбранному случайно, оно ещё рушит всё состояние компьютера, стирая остаток данных до того, как у вас будут шансы их востребовать. Придётся запускать алгоритм снова и снова, чтобы вынуть всю информацию.

Но не всё потеряно. Для некоторых типов задач можно воспользоваться квантовой интерференцией. Можно управлять ходом операций так, чтобы неправильные ответы взаимно уничтожались, а правильные подкрепляли сами себя; таким образом, когда вы будете измерять квантовое состояние, вам вернут не просто случайное значение, а желаемый ответ. Но только несколько алгоритмов, например, поиск с полным перебором, могут воспользоваться интерференцией, и ускорение обычно получается небольшим.

В некоторых случаях исследователи обнаружили обходные пути для ввода и вывода данных. В 2015 году Ллойд, Сильвано Гарнероне из Университета Ватерлоо в Канаде и Паоло Занарди из Университета Южной Калифорнии показали, что в определённых видах статистического анализа не обязательно вводить или хранить весь набор данных целиком. Точно так же не нужно считывать все данные, когда будет достаточно нескольких ключевых значений. К примеру, технокомпании используют МО для выдачи рекомендаций телепередач к просмотру или товаров к покупке на основе огромной матрицы человеческих привычек. «Если вы делаете такую систему для Netflix или Amazon, вам нужна не сама записанная где-то матрица, а рекомендации для пользователей», — говорит Ааронсон.

Всё это вызывает вопрос: если квантовая машина демонстрирует свои способности в особых случаях, может, и классическая машина тоже сможет хорошо себя показать в этих случаях? Это главный неразрешённый вопрос в этой области. В конце концов, обычные компьютеры тоже могут очень многое. Обычный метод выбора для обработки больших наборов данных – случайная выборка – на самом деле очень похожа по духу на квантовый компьютер, который, что бы там внутри его ни происходило, в итоге выдаёт случайный результат. Шульд отмечает: «Я реализовывала множество алгоритмов, на которые я реагировала как: „Это так здорово, это такое ускорение“, а затем, просто ради интереса, писала технологию выборки для классического компьютера, и понимала, что того же самого можно добиться и при помощи выборки».

Ни один из достигнутых на сегодняшний день успехов КМО не обходится без подвоха. Возьмём машину D-Wave. При классификации изображений автомобилей и частиц Хиггса она работала не быстрее классического компьютера. «Одна из тем, не обсуждаемых в нашей работе – это квантовое ускорение», — сказал Алекс Мотт, специалист по информатике из проекта Google DeepMind, работавший в команде, исследовавшей частицу Хиггса. Подходы с матричной алгеброй, например, алгоритм Хэрроу-Хассидими-Ллойда демонстрируют ускорение только в случае разреженных матриц – почти полностью заполненных нулями. «Но никто не задаёт вопрос – а разреженные данные вообще интересны для машинного обучения?» – отметила Шульд.

Квантовый интеллект

С другой стороны, даже редкие улучшения существующих технологий могли бы порадовать технокомпании. «Получающиеся улучшения скромные, не экспоненциальные, но хотя бы квадратичные», — говорит Нэйтан Вайеб, исследователь в области квантовых компьютеров из Microsoft Research. «Если взять достаточно большой и быстрый квантовый компьютер, мы могли бы произвести революцию во многих областях МО». И в процессе использования этих систем специалисты по информатике, возможно, решат теоретическую загадку – на самом ли деле они по определению быстрее, и в чём именно.

Шульд также считает, что со стороны ПО есть место для инноваций. МО – это не просто куча вычислений. Это комплекс задач со своей особой, определённой структурой. «Алгоритмы, создаваемые людьми, отделены от тех вещей, что делают МО интересным и красивым, — сказала она. – Поэтому я начала работу с другого конца и задумалась: Если у меня уже есть квантовый компьютер – мелкомасштабный – какую модель МО на нём можно реализовать? Может, эту модель пока ещё не изобрели». Если физики хотят впечатлить экспертов по МО, им придётся сделать что-то большее, чем просто создать квантовые версии существующих моделей.

Точно так же, как многие нейробиологи пришли к выводу, что структура мыслей человека отражает потребность в теле, так же материализуются и системы МО. Изображения, языке и большая часть протекающих через них данных приходят из реального мира и отражают его свойства. КМО тоже материализуется – но в более богатом мире, чем наш. Одна из областей, где оно, без сомнения, будет блистать – в обработке квантовых данных. Если эти данные будут представлять не изображение, а результат физического или химического эксперимента, квантовая машина станет одним из его элементов. Проблема ввода исчезает, а классические компьютеры остаются далеко позади.

Будто бы в ситуации замкнутого круга, первые КМО могут помочь разработать их преемников. «Один из способов, которым мы реально можем захотеть использовать эти системы – это для создания самих квантовых компьютеров, — сказал Вайбе. – Для некоторых процедур устранения ошибок это единственный имеющийся у нас подход». Может, они даже смогут устранить ошибки в нас. Не затрагивая тему того, является ли человеческий мозг квантовым компьютером – а это очень спорный вопрос – он всё же иногда ведёт себя именно так. Поведение человека чрезвычайно привязано к контексту; наши предпочтения формируются через предоставляемые нам варианты выбора и не подчиняются логике. В этом мы похожи на квантовые частицы. «То, каким образом вы задаёте вопросы и в каком порядке, имеет значение, и это типично для квантовых наборов данных», — сказал Пердомо-Ортиз. Поэтому система КМО может оказаться естественным методом изучения когнитивных искажений человеческого мышления.

У нейросетей и квантовых процессоров есть нечто общее: удивительно, что они вообще работают. Возможность натренировать нейросеть никогда не была очевидной, и десятилетиями большинство людей сомневались, что это вообще окажется возможным. Точно также неочевидно, что квантовые компьютеры когда-нибудь можно будет приспособить к вычислениям, поскольку отличительные черты квантовой физики так хорошо скрыты от всех нас. И всё же оба они работают – не всегда, но чаще, чем мы могли бы ожидать. И учитывая это, кажется вероятным, что и их объединение найдёт себе место под солнцем.

habr.com

Квантовая машина

Квантовая машина англ Quantum machine — техническое устройство, функционирование которого происходит в соответствии с законами квантовой механики Идея о том, что макроскопические объекты могут следовать законам квантовой механики, появилась ещё при разработке основ квантовой механики в начале XX века12 В то же время, как продемонстрировал мысленный эксперимент с котом Шрёдингера, при переходе от субатомных систем к макроскопическим квантовая механика отличается неполнотой Последующие эксперименты показали, что квантовые состояния движения наблюдались только в особых условиях при сверхнизких температурах Квантовые эффекты в макроскопических объектах могут возникать также в результате быстрой квантовой декогеренции3

Первая реально действующая квантовая машина была создана в 2009 году, и в 2010 году журналом Science она была названа «Прорывом года»

Содержание

• 1 Первая квантовая машина
  • 11 Охлаждение до состояния с нулевой энергией
  • 12 Управление квантовым состоянием
• 2 Примечания
• 3 Литература

Первая квантовая машинаправить | править код

Первая квантовая машина была создана 4 августа 2009 года Аароном О’Коннеломen, сотрудником Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, в рамках работы над диссертацией О’Коннелл и его коллеги соединили механический резонатор с кубитом — устройством, которое может находиться в суперпозиции двух квантовых состояний Они смогли заставить резонатор вибрировать с малой и большой частотой одновременно — эффект, невозможный в классической физике Механический резонатор был достаточно велик, чтобы его можно было увидеть невооруженным глазом — примерно в толщину человеческого волоса4 Работа, описывающая полученные результаты, была опубликована в журнале Nature в марте 2010 года5 Журнал Science объявил о создании первой квантовой машины как «Прорыве года» в 2010 году6

Охлаждение до состояния с нулевой энергиейправить | править код

Чтобы продемонстрировать квантовые эффекты в действии устройства, необходимо было сначала охладить механический резонатор до тех пор, пока он не достигнет своего базового квантового состоянияen состояния с нулевой энергией В частности, для этого требовалась температура T ≪ h f / k , где h — постоянная Планка, f — частота резонатора, k — постоянная Больцмана Предыдущие команды исследователей пытались достичь этого состояния, при этом, например, резонатор с частотой 1 МГц необходимо было охладить до чрезвычайно низкой температуры в 50 милликельвин7 Команда О’Коннелла построила другой тип резонатора — объёмный акустический резонатор с плёнкойen TFBAR5 с гораздо более высокой резонансной частотой 6 ГГц, который достиг состояния с нулевой энергией при относительно высокой температуре ~ 0,1 К; Эту температуру можно было легко достичь с помощью рефрижератора растворения5 В ходе эксперимента резонатор охлаждался до 25 милликельвин5

Управление квантовым состояниемправить | править код

Использовавшийся командой О’Коннелла TFBAR был изготовлен из пьезоэлектрического материала, поэтому при колебаниях он испускал переменный электрический сигнал, и, наоборот, электрический сигнал мог влиять на его колебания Это позволило связать резонатор со сверхпроводящим фазовым кубитомen — устройством, используемым в квантовых вычислениях, квантовое состояние которого можно точно контролировать

Колебания квантовомеханических систем описываются с помощью элементарных квазичастиц — фононов Охлаждение резонатора до состояния с нулевой энергией можно рассматривать как эквивалент удаления всех фононов После достижения этого состояния команда О’Коннелла начала перемещать отдельные фононы из кубита на механический резонатор, и при этом также смогла передать на резонатор кубит, находившийся в суперпозиции двух состояний8 По оценке Американской ассоциации содействия развитию науки, это позволило достичь состояния, при котором резонатор «вибрировал мало и много в одно и то же время»9 Вибрации длились всего несколько наносекунд, после чего были разрушены внешними воздействиями10 В статье О’Коннелла в журнале «Nature», посвящённой прошедшему эксперименту, отмечалось: «Эта демонстрация даёт убедительное доказательство, что квантовая механика применяется к механическому объекту, достаточно большому, чтобы его видели невооруженным глазом»5

Примечанияправить | править код

1. ↑ Schrödinger, E 1935 «The present situation in quantum mechanics» Naturwissenschaften 23 48: 807–812; 823–828; 844–849 DOI:101007/BF01491891 Bibcode: 1935NW23807S
2. ↑ Leggett, A J 2002 «Testing the limits of quantum mechanics: motivation, state of play, prospects» J Phys: Condens Matter 14 15: R415–R451 DOI:101088/0953-8984/14/15/201 Bibcode: 2002JPCM14R415L
3. ↑ Zurek, W H 2003 «Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical» Reviews of Modern Physics 75 3: 715–765 arXiv:quant-ph/0105127 DOI:101103/RevModPhys75715 Bibcode: 2003RvMP75715Z
4. ↑ Boyle, Alan The year in science: a quantum leap, MSNBC Проверено 23 декабря 2010
5. ↑ 1 2 3 4 5 2010 «Quantum ground state and single-phonon control of a mechanical resonator» Nature 464 7289: 697–703 DOI:101038/nature08967 PMID 20237473 Bibcode: 2010Natur464697O
6. ↑ Cho, Adrian 2010 «Breakthrough of the Year: The First Quantum Machine» Science 330 6011: 1604 DOI:101126/science33060111604 PMID 21163978 Bibcode: 2010Sci3301604C
7. ↑ Steven Girvin, http://wwwcondmatjournalcluborg/wp-content/uploads/2010/04/jccm_april2010_013pdf
8. ↑ Markus Aspelmeyer, «Quantum mechanics: the surf is up», Nature 464, 685—686 1 April 2010
9. ↑ Brandon Bryn, «Science: The breakthroughs of 2010 and insights of the decade», American Association for the Advancement of Science, December 16, 2010
10. ↑ Richard Webb, «First quantum effects seen in visible object», New Scientist, March 17, 2010

Литератураправить | править код

• Cho, Adrian 2010-12-17 «Breakthrough of the Year: The First Quantum Machine» Science 330 6011: 1604 DOI:101126/science33060111604 PMID 21163978 Bibcode: 2010Sci3301604C
• Brumfiel, Geoff 2010-03-17 «Scientists supersize quantum mechanics» Nature DOI:101038/news2010130
• Aaron D O’Connell, December 2010, «A Macroscopic Mechanical Resonator Operated in the Quantum Limit» PhD thesis

Квантовая информатика Общие понятия Квантовые коммуникации Квантовые алгоритмы Теория квантовой сложности Модели квантового компьютинга Предотвращение декогеренции Физические приложения

Квантовый компьютер Кубит Критерий Ди Винченцо Квантовая информация Квантовая машина Квантовое программирование Хронология квантовых вычислений Облачные квантовые вычисления
Квантовая ёмкость Классическая ёмкость Запутанная классическая ёмкость Квантовый канал Квантовая сеть Квантовая криптография Квантовое распределение ключей Телепортация квантовой энергии Квантовая телепортация Квантовое сверхплотное кодирование LOCC Квантовая дистилляция
Квантовый симулятор Алгоритм Дойча — Йожи Алгоритм Гровера Квантовые преобразования Фурье Алгоритм Шора Проблема Саймона Алгоритм оценки квантовой фазы Алгоритм квантовых вычислений Квантовый отжиг Алгоритмическое охлаждение Квантовый алгоритм для решения системы линейных уравнений Амплитудное усиление
Квантовая машина Тьюринга EQP BQP QMA PostBQP
Квантовая цепь Квантовый вентиль Односторонний квантовый компьютер Адиабатические квантовые вычисления Топологический квантовый компьютер
Исправление квантовых ошибок Стабилизационные коды Стаблизационный формализм Квантовый свёрточный код
Квантовая оптика Суперхолодные атомы Основанные на спине Сверхпроводящие квантовые компьютеры Кавитационная квантовая электродинамика Контурная квантовая электродинамика Квантовые вычисления на основе линейной оптики Протокол KLM Бозонная выборка Квантовый компьютер на поглощённых ионах Оптическая решётка Квантовый компьютер на основе ядерного магнитного резонанса Квантовый компьютер Кейна Квантовый компьютер Лосса - Ди Винченцо NV-центр Заряженный кубит Поточный кубит Фазовый кубит Трансмон

Квантовая машина Информация о

Квантовая машина Комментарии

Квантовая машинаКвантовая машина Квантовая машина Просмотр темы.

Квантовая машина что, Квантовая машина кто, Квантовая машина объяснение

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com

Квантовая машина - WikiVisually

1. Кубит – In quantum computing, a qubit or quantum bit is a unit of quantum information—the quantum analogue of the classical bit. A qubit is a two-state quantum-mechanical system, such as the polarization of a single photon, in a classical system, a bit would have to be in one state or the other. However, quantum mechanics allows the qubit to be in a superposition of states at the same time, a property that is fundamental to quantum computing. The concept of the qubit was unknowingly introduced by Stephen Wiesner in 1983, in his proposal for quantum money, the coining of the term qubit is attributed to Benjamin Schumacher. The paper describes a way of compressing states emitted by a source of information so that they require fewer physical resources to store. This procedure is now known as Schumacher compression, the bit is the basic unit of information. It is used to represent information by computers, an analogy to this is a light switch—its off position can be thought of as 0 and its on position as 1. A qubit has a few similarities to a bit, but is overall very different. There are two possible outcomes for the measurement of a qubit—usually 0 and 1, like a bit, the difference is that whereas the state of a bit is either 0 or 1, the state of a qubit can also be a superposition of both. It is possible to encode one bit in one qubit. However, a qubit can hold more information, e. g. up to two bits using superdense coding. For a system of n components, a description of its state in classical physics requires only n bits. The two states in which a qubit may be measured are known as basis states, as is the tradition with any sort of quantum states, they are represented by Dirac—or bra–ket—notation. This means that the two basis states are conventionally written as |0 ⟩ and |1 ⟩. A pure qubit state is a superposition of the basis states. When we measure this qubit in the basis, the probability of outcome |0 ⟩ is | α |2. Because the absolute squares of the amplitudes equate to probabilities, it follows that α and β must be constrained by the equation | α |2 + | β |2 =1. It might at first sight seem that there should be four degrees of freedom, as α and β are complex numbers with two degrees of freedom each

2. Квантовая механика – Quantum mechanics, including quantum field theory, is a branch of physics which is the fundamental theory of nature at small scales and low energies of atoms and subatomic particles. Classical physics, the physics existing before quantum mechanics, derives from quantum mechanics as an approximation valid only at large scales, early quantum theory was profoundly reconceived in the mid-1920s. The reconceived theory is formulated in various specially developed mathematical formalisms, in one of them, a mathematical function, the wave function, provides information about the probability amplitude of position, momentum, and other physical properties of a particle. In 1803, Thomas Young, an English polymath, performed the famous experiment that he later described in a paper titled On the nature of light. This experiment played a role in the general acceptance of the wave theory of light. In 1838, Michael Faraday discovered cathode rays, Plancks hypothesis that energy is radiated and absorbed in discrete quanta precisely matched the observed patterns of black-body radiation. In 1896, Wilhelm Wien empirically determined a distribution law of black-body radiation, ludwig Boltzmann independently arrived at this result by considerations of Maxwells equations. However, it was only at high frequencies and underestimated the radiance at low frequencies. Later, Planck corrected this model using Boltzmanns statistical interpretation of thermodynamics and proposed what is now called Plancks law, following Max Plancks solution in 1900 to the black-body radiation problem, Albert Einstein offered a quantum-based theory to explain the photoelectric effect. Among the first to study quantum phenomena in nature were Arthur Compton, C. V. Raman, robert Andrews Millikan studied the photoelectric effect experimentally, and Albert Einstein developed a theory for it. In 1913, Peter Debye extended Niels Bohrs theory of structure, introducing elliptical orbits. This phase is known as old quantum theory, according to Planck, each energy element is proportional to its frequency, E = h ν, where h is Plancks constant. Planck cautiously insisted that this was simply an aspect of the processes of absorption and emission of radiation and had nothing to do with the reality of the radiation itself. In fact, he considered his quantum hypothesis a mathematical trick to get the right rather than a sizable discovery. He won the 1921 Nobel Prize in Physics for this work, lower energy/frequency means increased time and vice versa, photons of differing frequencies all deliver the same amount of action, but do so in varying time intervals. High frequency waves are damaging to human tissue because they deliver their action packets concentrated in time, the Copenhagen interpretation of Niels Bohr became widely accepted. In the mid-1920s, developments in mechanics led to its becoming the standard formulation for atomic physics. In the summer of 1925, Bohr and Heisenberg published results that closed the old quantum theory, out of deference to their particle-like behavior in certain processes and measurements, light quanta came to be called photons

3. Мысленный эксперимент – A thought experiment considers some hypothesis, theory, or principle for the purpose of thinking through its consequences. Given the structure of the experiment, it may not be possible to perform it, perhaps the key experiment in the history of modern science is Galileos demonstration that falling objects must fall at the same rate regardless of their masses. The experiment is described by Galileo in Discorsi e dimostrazioni matematiche thus, do you not agree with me in this opinion. Hence the heavier body moves with less speed than the lighter, thus you see how, from your assumption that the heavier body moves more rapidly than the lighter one, I infer that the heavier body moves more slowly. Although the extract does not convey the elegance and power of the demonstration terribly well, it is clear that it is a thought experiment, instead, many philosophers prefer to consider Thought Experiments to be merely the use of a hypothetical scenario to help understand the way things are. Thought experiments have used in a variety of fields, including philosophy, law, physics. In philosophy, they have used at least since classical antiquity. In law, they were well-known to Roman lawyers quoted in the Digest, in physics and other sciences, notable thought experiments date from the 19th and especially the 20th century, but examples can be found at least as early as Galileo. Johann Witt-Hansen established that Hans Christian Ørsted was the first to use the Latin-German mixed term Gedankenexperiment circa 1812, Ørsted was also the first to use its entirely German equivalent, Gedankenversuch, in 1820. The English term thought experiment was coined from Machs Gedankenexperiment, prior to its emergence, the activity of posing hypothetical questions that employed subjunctive reasoning had existed for a very long time. However, people had no way of categorizing it or speaking about it and this helps to explain the extremely wide and diverse range of the application of the term thought experiment once it had been introduced into English. In physics and other sciences many thought experiments date from the 19th and especially the 20th Century, in Galileo’s thought experiment, for example, the rearrangement of empirical experience consists in the original idea of combining bodies of different weight. Thought experiments have used in philosophy, physics, and other fields. In law, the hypothetical is frequently used for such experiments. Regardless of their goal, all thought experiments display a patterned way of thinking that is designed to allow us to explain, predict and control events in a better. However, they may make those theories themselves irrelevant, and could create new problems that are just as difficult. Ensure the avoidance of past failures Scientists tend to use thought experiments as imaginary, in these cases, the result of the proxy experiment will often be so clear that there will be no need to conduct a physical experiment at all. Scientists also use thought experiments when particular physical experiments are impossible to conduct, such as Einsteins thought experiment of chasing a light beam, leading to Special Relativity

4. Декогеренция – Quantum decoherence is the loss of quantum coherence. In quantum mechanics, particles such as electrons behave like waves and are described by a wavefunction and these waves can interfere, leading to the peculiar behaviour of quantum particles. As long as there exists a definite relation between different states, the system is said to be coherent. This coherence is a property of quantum mechanics, and is necessary for the function of quantum computers. However, when a system is not perfectly isolated, but in contact with its surroundings, the coherence decays with time. As a result of this process, the behaviour is lost. Decoherence was first introduced in 1970 by the German physicist H. Dieter Zeh and has been a subject of research since the 1980s. Decoherence can be viewed as the loss of information from a system into the environment, viewed in isolation, the systems dynamics are non-unitary. Thus the dynamics of the system alone are irreversible, as with any coupling, entanglements are generated between the system and environment. These have the effect of sharing quantum information with—or transferring it to—the surroundings, Decoherence has been used to understand the collapse of the wavefunction in quantum mechanics. Decoherence does not generate actual wave function collapse and it only provides an explanation for the observation of wave function collapse, as the quantum nature of the system leaks into the environment. That is, components of the wavefunction are decoupled from a coherent system, a total superposition of the global or universal wavefunction still exists, but its ultimate fate remains an interpretational issue. Specifically, decoherence does not attempt to explain the measurement problem, rather, decoherence provides an explanation for the transition of the system to a mixture of states that seem to correspond to those states observers perceive. Decoherence represents a challenge for the realization of quantum computers. Simply put, they require that coherent states be preserved and that decoherence is managed, to examine how decoherence operates, an intuitive model is presented. The model requires some familiarity with quantum theory basics, analogies are made between visualisable classical phase spaces and Hilbert spaces. A more rigorous derivation in Dirac notation shows how decoherence destroys interference effects, next, the density matrix approach is presented for perspective. An N-particle system can be represented in non-relativistic quantum mechanics by a wavefunction, ψ and this has analogies with the classical phase space

5. Science – Science, also widely referred to as Science Magazine, is the peer-reviewed academic journal of the American Association for the Advancement of Science and one of the worlds top academic journals. It was first published in 1880, is circulated weekly and has a print subscriber base of around 130,000. Because institutional subscriptions and online access serve an audience, its estimated readership is 570,400 people. Unlike most scientific journals, which focus on a field, Science. According to the Journal Citation Reports, Sciences 2015 impact factor was 34.661, although it is the journal of the AAAS, membership in the AAAS is not required to publish in Science. Papers are accepted from authors around the world, competition to publish in Science is very intense, as an article published in such a highly cited journal can lead to attention and career advancement for the authors. Fewer than 7% of articles submitted are accepted for publication, Science is based in Washington, D. C. United States, with an office in Cambridge, England. Science was founded by New York journalist John Michels in 1880 with financial support from Thomas Edison, however, the journal never gained enough subscribers to succeed and ended publication in March 1882. Entomologist Samuel H. Scudder resurrected the journal one year later and had some success while covering the meetings of prominent American scientific societies, however, by 1894, Science was again in financial difficulty and was sold to psychologist James McKeen Cattell for $500. In an agreement worked out by Cattell and AAAS secretary Leland O. Howard, after Cattell died in 1944, the ownership of the journal was transferred to the AAAS. After Cattells death in 1944, the journal lacked a consistent editorial presence until Graham DuShane became editor in 1956. In 1958, under DuShanes leadership, Science absorbed The Scientific Monthly, physicist Philip Abelson, a co-discoverer of neptunium, served as editor from 1962 to 1984. Under Abelson the efficiency of the process was improved and the publication practices were brought up to date. During this time, papers on the Apollo program missions and some of the earliest reports on AIDS were published, biochemist Daniel E. Koshland, Jr. served as editor from 1985 until 1995. From 1995 until 2000, neuroscientist Floyd E. Bloom held that position, biologist Donald Kennedy became the editor of Science in 2000. Biochemist Bruce Alberts took his place in March 2008, geophysicist Marcia McNutt became editor-in-chief in June 2013. During her tenure the family of journals expanded to include Science Robotics and Science Immunology, jeremy M. Berg became editor-in-chief on July 1,2016

6. Калифорнийский университет в Санта-Барбаре – The University of California, Santa Barbara is a public research university and one of the 10 campuses of the University of California system. The main campus is located on a 1, 022-acre site near Goleta, California, tracing its roots back to 1891 as an independent teachers college, UCSB joined the University of California system in 1944 and is the third-oldest general-education campus in the system. UCSB is one of Americas Public Ivy universities, which recognizes top public universities in the United States. The university is a doctoral university and is organized into five colleges. UCSB was ranked 37th among National Universities, 8th among U. S. public universities, the university was also ranked 48th worldwide for 2016-17 by the Times Higher Education World University Rankings and 42nd worldwide by the Academic Ranking of World Universities in 2016. UC Santa Barbara is a high activity research university with twelve national research centers. UCSB was the No.3 host on the ARPAnet and was elected to the Association of American Universities in 1995, the UC Santa Barbara Gauchos compete in the Big West Conference of the NCAA Division I. The Gauchos have won NCAA national championships in soccer and mens water polo. UCSB traces its origins back to the Anna Blake School which was founded in 1891 and offered training in home economics and industrial arts. The Anna Blake School was taken over by the state in 1909 and became the Santa Barbara State Normal School, the State College system sued to stop the takeover, but the Governor did not support the suit. A state initiative was passed, however, in 1946 to stop subsequent conversions of State Colleges to University of California campuses, from 1944 to 1958 the school was known as Santa Barbara College of the University of California, before taking on its current name. When the vacated Marine Corps training station in Goleta was purchased for the growing college. Originally, the Regents envisioned a small, several thousand-student liberal arts college, chronologically, UCSB is the third general-education campus of the University of California, after Berkeley and UCLA. The original campus the Regents acquired in Santa Barbara was located on only 100 acres of largely unusable land on a seaside mesa, all of this change was done in accordance with the California Master Plan for Higher Education. In 1959, UCSB professor Douwe Stuurman hosted the English writer Aldous Huxley as the universitys first visiting professor, Huxley delivered a lectures series called The Human Situation. In the late 1960s and early 1970s UCSB became nationally known as a hotbed of anti-Vietnam War activity, a bombing at the schools faculty club in 1969 killed the caretaker, Dover Sharp. UCSBs anti-Vietnam activity impelled then Governor Ronald Reagan to impose a curfew, weapon-carrying guardsmen were a common sight on campus and in Isla Vista during this time. On May 23,2014, a killing spree occurred in Isla Vista, California, all six people killed during the rampage were students at UCSB

7. Резонатор – The oscillations in a resonator can be either electromagnetic or mechanical. Resonators are used to generate waves of specific frequencies or to select specific frequencies from a signal. Musical instruments use acoustic resonators that produce sound waves of specific tones, another example is quartz crystals used in electronic devices such as radio transmitters and quartz watches to produce oscillations of very precise frequency. A cavity resonator is one in which waves exist in a space inside the device. Acoustic cavity resonators, in sound is produced by air vibrating in a cavity with one opening, are known as Helmholtz resonators. A physical system can have as many resonant frequencies as it has degrees of freedom, systems with one degree of freedom, such as a mass on a spring, pendulums, balance wheels, and LC tuned circuits have one resonant frequency. Systems with two degrees of freedom, such as coupled pendulums and resonant transformers can have two resonant frequencies, a crystal lattice composed of N atoms bound together can have N resonant frequencies. As the number of coupled harmonic oscillators grows, the time it takes to transfer energy from one to the next becomes significant, the vibrations in them begin to travel through the coupled harmonic oscillators in waves, from one oscillator to the next. The term resonator is most often used for an object in which vibrations travel as waves, at an approximately constant velocity, bouncing back. The material of the resonator, through which the waves flow, therefore, they can have millions of resonant frequencies, although only a few may be used in practical resonators. The oppositely moving waves interfere with other, and at its resonant frequencies reinforce each other to create a pattern of standing waves in the resonator. If the distance between the sides is d, the length of a trip is 2 d. To cause resonance, the phase of a sinusoidal wave after a round trip must be equal to the initial phase so the waves self-reinforce. The above analysis assumes the medium inside the resonator is homogeneous, so the waves travel at a constant speed, and they are then called overtones instead of harmonics. There may be several such series of resonant frequencies in a single resonator, an electrical circuit composed of discrete components can act as a resonator when both an inductor and capacitor are included. Oscillations are limited by the inclusion of resistance, either via a specific resistor component, such resonant circuits are also called RLC circuits after the circuit symbols for the components. A distributed-parameter resonator has capacitance, inductance, and resistance that cannot be isolated into separate lumped capacitors, inductors, an example of this, much used in filtering, is the helical resonator. A single layer coil that is used as a secondary or tertiary winding in a Tesla coil or magnifying transmitter is also a distributed resonator

8. Классическая физика – Classical physics refers to theories of physics that predate modern, more complete, or more widely applicable theories. As such, the definition of a classical theory depends on context, classical physical concepts are often used when modern theories are unnecessarily complex for a particular situation. Classical theory has at least two meanings in physics. In the context of mechanics, classical theory refers to theories of physics that do not use the quantisation paradigm. Likewise, classical field theories, such as general relativity and classical electromagnetism, are those that do not use quantum mechanics, in the context of general and special relativity, classical theories are those that obey Galilean relativity. Modern physics includes quantum theory and relativity, when applicable, a physical system can be described by classical physics when it satisfies conditions such that the laws of classical physics are approximately valid. In practice, physical objects ranging from larger than atoms and molecules, to objects in the macroscopic and astronomical realm. Beginning at the level and lower, the laws of classical physics break down. Electromagnetic fields and forces can be described well by classical electrodynamics at length scales, unlike quantum physics, classical physics is generally characterized by the principle of complete determinism, although deterministic interpretations of quantum mechanics do exist. Mathematically, classical physics equations are those in which Plancks constant does not appear, according to the correspondence principle and Ehrenfests theorem, as a system becomes larger or more massive the classical dynamics tends to emerge, with some exceptions, such as superfluidity. This is why we can usually ignore quantum mechanics when dealing with everyday objects, however, one of the most vigorous on-going fields of research in physics is classical-quantum correspondence. This field of research is concerned with the discovery of how the laws of physics give rise to classical physics found at the limit of the large scales of the classical level. Computer modeling is essential for quantum and relativistic physics, classic physics is considered the limit of quantum mechanics for large number of particles. On the other hand, classic mechanics is derived from relativistic mechanics, for example, in many formulations from special relativity, a correction factor 2 appears, where v is the velocity of the object and c is the speed of light. For velocities much smaller than that of light, one can neglect the terms with c2 and these formulas then reduce to the standard definitions of Newtonian kinetic energy and momentum. This is as it should be, for special relativity must agree with Newtonian mechanics at low velocities, computer modeling has to be as real as possible. Classical physics would introduce an error as in the superfluidity case, in order to produce reliable models of the world, we can not use classic physics. It is true that quantum theories consume time and computer resources, and the equations of physics could be resorted to provide a quick solution

9. Nature – Nature is an English multidisciplinary scientific journal, first published on 4 November 1869. Nature claims a readership of about 3 million unique readers per month. The journal has a circulation of around 53,000. There are also sections on books and arts, the remainder of the journal consists mostly of research papers, which are often dense and highly technical. There are many fields of research in which important new advances, the papers that have been published in this journal are internationally acclaimed for maintaining high research standards. In 2007 Nature received the Princess of Asturias Award for Communications, the enormous progress in science and mathematics during the 19th century was recorded in journals written mostly in German or French, as well as in English. Britain underwent enormous technological and industrial changes and advances particularly in the half of the 19th century. In addition, during this period, the number of popular science periodicals doubled from the 1850s to the 1860s. According to the editors of these popular science magazines, the publications were designed to serve as organs of science, in essence, Nature, first created in 1869, was not the first magazine of its kind in Britain. While Recreative Science had attempted to more physical sciences such as astronomy and archaeology. Two other journals produced in England prior to the development of Nature were the Quarterly Journal of Science and Scientific Opinion, established in 1864 and 1868 and these similar journals all ultimately failed. The Popular Science Review survived longest, lasting 20 years and ending its publication in 1881, Recreative Science ceased publication as the Student, the Quarterly Journal, after undergoing a number of editorial changes, ceased publication in 1885. The Reader terminated in 1867, and finally, Scientific Opinion lasted a mere 2 years, janet Browne has proposed that far more than any other science journal of the period, Nature was conceived, born, and raised to serve polemic purpose. Perhaps it was in part its scientific liberality that made Nature a longer-lasting success than its predecessors and this is what Lockyers journal did from the start. Norman Lockyer, the founder of Nature, was a professor at Imperial College and he was succeeded as editor in 1919 by Sir Richard Gregory. Gregory helped to establish Nature in the scientific community. During the years 1945 to 1973, editorship of Nature changed three times, first in 1945 to A. J. V. Gale and L. J. F. Brimble, then to John Maddox in 1965, and finally to David Davies in 1973. In 1980, Maddox returned as editor and retained his position until 1995, philip Campbell has since become Editor-in-chief of all Nature publications

wikivisually.com

Китайские ученые создали квантовую вычислительную машину‍

Среда, 03 Мая 2017 10:32 Фото из открытых источников

Квантовые компьютеры перестают быть какими-то исключительно фантастическими девайсами и появляются в реальном мире. Например, в Китайской Народной Республике, где, по данным информационного агентства РИА Новости, появилась не имеющая аналогов в мире квантовая вычислительная машина.

 

Разработанная китайским инженерным гением квантовая вычислительная машина превосходит обыкновенные компьютеры на целые порядки, когда речь идет о производительности в некоторых узкоспециализированных задачах.

 

"Пока что несколько рановато говорить о по-настоящему широком распространении квантовых компьютеров, однако первые рабочие прототипы таких вычислительных машин уже могут применяться в реальных задачах. Гипотетическая производительность китайской машины, например, заметно выше, чем у некоторых суперкомпьютеров", — отмечают компетентные эксперты.

 

По словам которых, созданный в Поднебесной квантовый компьютер основан на одиночных фотонах. В перспективе, такие компьютеры смогут вытеснить традиционные из некоторых областей применения. Квантовые вычислительные машины, в частности, могут использоваться для некоторых крайне комплексных вычислений, требующих особое "железо".

Главное за сутки

СМИ узнали о серии нападений на полицейских в Чечне Полицейский погиб в понедельник, 20 августа, в ходе нападения неизвестных в Грозном, пишет Лента.ру. «Утром в Грозном на пересечении улиц Первомайская — Исаева произошла стрельба, нападение на сотрудников полиции, в…

Читайте также

Найден способ увеличить заряд батареи смартфона через приложение Мобильное приложение, которое заметно увеличивает автономность смартфонов, создали сотрудники факультета электронных и компьютерных наук Университета Ватерлоо. Об уникальной разработке канадских ученых сообщает информационный портал inforeactor.ru. Специалисты говорят, что аккумуляторные батареи… Google уличили в тотальной слежке за всеми пользователями Корпорация Google фиксирует историю местоположений владельцев смартфонов, даже если те отключают соответствующую функцию в настройках гугловских сервисов. То есть, "корпорация добра" осуществляет тотальную слежку за пользователями своих продуктов — сообщает…

Интернет и СМИ

Опрос

В Госдуме предложили запретить продажу алкоголя на открытых полках. Поддерживаете?

 

Анекдот дня

Глава МИД Украины Климкин посетовал на то, что, если бы он выходил замуж, Путин бы к нему на свадьбу не приехал.

Еще »

planet-today.ru

«Квантовая машина» пришла первой | Наука и техника

Создание рукотворного квантового устройства, расшифровка генома неандертальца и значительные успехи профилактики ВИЧ названы самыми важными научными событиями 2010 года по версии журнала Science. В список важнейших работ десятилетия снова попали расшифровка генома, труд об изменении климата и успехи в поисках экзопланет.

В пятничном (и последнем в этом году) выпуске влиятельный научный журнал Science подводит итоги года. Мы вместе с ним вспомним о важных научных открытиях, с которыми в уходящем году знакомила своих читателей «Газета.Ru».Самым важным открытием года редакция журнала назвала создание первой рукотворной «квантовой машины».«До этого года все рукотворные объекты двигались согласно законам классической механики. Однако в марте коллектив ученых под руководством Эндрю Клеланда и Джона Мартиниса из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре создали цифровое устройство, движение которого может быть описано только законами квантовой механики – сводом правил, который используется для описания поведения мельчайших частиц – молекул, атомов и элементарных частиц», – отмечается в сообщении редакции журнала. Квантовая машина – это набор маленьких полупроводников, видимых невооруженным глазом. Чтобы перевести его в «квантовое состояние», физики сначала охладили его настолько, что система достигла основного состояния – самого нижнего энергетического уровня, разрешенного законами квантовой механики, а затем сообщили системе квант энергии. Журнал Science и его издатель, некоммерческое сообщество AAAS, признали создание рукотворного квантового устройства открытием года. Кроме того, были названы еще несколько важных научных открытий в разных областях знания.Следующим в списке важнейших научных достижений года стоит создание бактерии с полностью синтетическим геномом коллективом скандально известного ученого Крейга Вентера.Биологам удалось полностью заменить ДНК бактерии новым синтетическим геномом, который успешно включился в управление синтезом белков.Исследователи полагают, что в будущем синтетический геном принесет пользу при создании новых видов биотоплива, лекарств и других химических веществ.Генетики достигли значительного успеха в расшифровке генома неандертальца. Подробному изучению подверглись три самки неандертальца, жившие на территории современной Хорватии в период 38–44 тыс. лет назад. Новые методы исследования позволили ученым провести прямое сравнение генетики неандертальцев и современных людей.Достигли в этом году успехов и специалисты по профилактике ВИЧ. Вагинальный гель, содержащий противовирусный препарат тенофовир, позволил сократить заражаемость тестовой группы женщин в Африке на 39%, а превентивное пероральное применение препарата профилаксис привело к снижению заражаемости ВИЧ на 43,8 % в группе мужчин.Генетика помогает не только смотреть в далекое прошлое, но и лечить болезни. Разработанный метод секвенирования (определения последовательности генов) в так называемом экзоне, небольшом участке генома, который кодирует белки, исследователям удалось определить генетические мутации, ответственные за возникновение ряда редких наследственных заболеваний.Редакция журнала также отметила важность ряда теоретических исследований. В этом году были значительно усовершенствованы расчетные методы молекулярной динамики, которые необходимы для моделирования движения белков. Кроме того, былсоздан «квантовый симулятор», который позволяет визуализировать квантовые эксперименты.Симулятор представляет собой особый кристалл, где «точки» лазера играют роль ионов, а атомы – электронов. Устройство позволяет разобраться в сложных проблемах физики конденсированных сред, а также точнее описать явление сверхпроводимости.«Геномика нового поколения» также активно развивалась. Усовершенствование технологий секвенирования позволило проводить масштабные исследования ДНК ископаемых и современных организмов. Так, проект «тысячи геномов» уже помог полностью определить вариации генов, которые в прямом смысле этого слова делают нас людьми. Исследования в области стволовых клеток ознаменовались достижениями в репрограммировании обычные клеток (то есть их фактическом превращении в стволовые). В этом году биологи научились делать это с помощью синтетической РНК. По сравнению с ранее разработанными эта технология вдвое быстрее, в сто раз эффективнее и теоретически заметно безопаснее при терапевтическом использовании.Кроме того, в этом году биологи признали, что «вошедшие в моду» исследования на мышах несовершенны: пресловутая лабораторная крыса представляет собой куда более совершенную модель для испытания действия препаратов на человеческий организм.2010 год завершает первое десятилетие нового века, поэтому Science подвел первые итоги «науки в XXI веке». В число «прорывов десятилетия» снова вошли генетические исследования, определившие, какая часть генома отвечает за кодирование белков, а также функции других его участков.Наши знания о Вселенной в XXI веке также расширились. Человек получил новые представления о составляющих мира материи, темной материи и темной энергии. Кто знает, может быть в ближайшие 10 лет или меньше ученые наконец «увидят» и сами частицы темной материи?Кроме того, за эти 10 лет палеобиологи обнаружили «живые» биомолекулы – ДНК и коллаген – в частицах древних растений, останках людей и животных. Так генетика подключилась к исследованиям в области археологии, палеонтологии и эволюции.Большие успехи сделала астрономия. Удалось выяснить, что Марс когда-то был достаточно богат водой, чтобы на нем возникла жизнь. Впечатляющими темпами развиваются поиски экзопланет – планет за пределами Солнечной системы. Если в 2000 году известно было всего 26 таких небесных тел, то на сегодня уже 502.Также ученые смогли перепрограммировать работу клеток, изучили геном микробов (оказалось, что 90% (по числу) клеток в нашем теле – бактериальные), подробнее изучить воспалительные процессы в человеческом организме, создать метаматериалы (даже «плащи-невидимки» в определенных диапазонах длин волн), а также прояснить тенденции изменения климата Земли.

uaplace.com

---

• 
  Парадокс наблюдателя в квантовой физике
• 
  Квантовая механика теория всего или как мыслить позитивно
• 
  Что такое квантовый мир
• 
  Квантовая физика и квантовая механика
• 
  Квантовый процессор принцип работы
• 
  Квантовая теория струн
• 
  Квантовая теория пули
• 
  Квантовый телефон
• 
  Квантовая реальность
• 
  Новости квантовой физики 2018
• 
  Квантовый интернет