Новости физики в Интернете


Квантовая H-теорема

В теории квантовой информации были получены теоремы о неуменьшении энтропии, напоминающие H-теорему Больцмана в классической статистике. В частности, было показано, что энтропия квантовой системы не убывает, если её эволюция идёт в так называемом унитальном квантовом канале. Группа исследователей из Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау (1), Швейцарской высшей технической школы Цюриха (2), Аргонской национальной лаборатории (3) и Московского физико-технического института (4) Г.Б. Лесовик(1,2), А.В. Лебедев(2), И.А. Садовский(3), М.В. Суслов(4) и В.М. Винокур(3), основываясь на этом результате, сформулировали квантовую H-теорему в терминах физически наблюдаемых величин, относящихся к взаимодействиям системы с её окружением (резервуаром). Предполагалось, что рассматриваемая система квазиизолирована по энергии, но её взаимодействие с резервуаром меняет фазы квантовых состояний. При сформулированных в теореме условиях, ограничивающих характер допустимых взаимодействий с резервуаром, энтропия системы не должна уменьшаться, что в работе Г.Б. Лесовика и др. продемонстрировано на ряде примеров. Были рассмотрены модели рассеяния электронов на потенциальных барьерах и спинах, на двухуровневой системе, а также взаимодействие электронов с фононами при энергиях, превышающих энергию Дебая, и показано, что в этих случаях условия теоремы выполнены, и энтропия не уменьшается. Также было показано, что при несоблюдении условий теоремы энтропия энергетически изолированной квантовой системы при определенных условиях может уменьшаться. (См. также Г.Б. Лесовик Письма в ЖЭТФ 98 207 (2013)). Источник: Sci. Rep. 6 32815 (2016)

Длительная квантовая когерентность

Сохранение квантовой когерентности в течение длительного времени является принципиально важной задачей при создании устройств, обрабатывающих и передающих квантовую информацию, однако внешние воздействия обычно вызывают быструю декогеренцию. В 2015 г. в теоретической работе T.R. Bromley, M. Cianciaruso и G. Adesso было показано, что в составной квантовой системе когерентность может сохраняться неограниченное время, если начальное состояние системы было подготовлено специальным образом так, что декогеренция действует в ортогональном направлении в пространстве состояний. При этом не требуется применение алгоритмов исправления ошибок или другого внешнего контроля над системой. В новой работе G. Adesso (Ноттингемский университет, Великобритания) и его коллег этот эффект впервые продемонстрирован экспериментально. «Замороженная» квантовая когерентность имела место для двух- и четыре-кубитовых систем, реализованных на спинах атомных ядер в молекулах при комнатной температуре. С помощью радиочастотных импульсов системы переводились в диагональное белловское состояние, и после некоторой эволюции измерялось их состояние. Эксперимент показал, что когерентность сохраняется на временном масштабе порядка секунды. Не исключено, что аналогичный эффект сохранения когерентности имеет место в процессах фотосинтеза в растениях. Источник: Phys. Rev. Lett. 117 160402 (2016)

Атомный гравиметр, совмещённый с магнитометром

K.S. Hardman (Австралийский национальный университет) и др. создали атомный интерферометр, способный с высокой точностью измерять одновременно как ускорение свободного падения g, так и градиент магнитного поля. В интерферометре применяется бозе-эйнштейновский конденсат атомов 87Rb. Атомы падали с высоты в несколько метров, и выполнялись измерения g по методике атомного интерферометра. Кроме того, атомы находились в суперпозиции трёх спиновых состояний mf=1,0,-1, по-разному взаимодействующих с магнитным полем. За счет этого возникала дополнительная разность фаз, зависящая от градиента магнитного поля. Данный прибор был протестирован путём измерения вариаций гравитационного поля, вызываемых поднятием и опусканием земной коры во время приливов. Относительная погрешность измерений составила Δ g/g=1,45×10−9, эта точность ограничена шумами в лазерной системе. Точность измерения градиента магнитного поля 1,2×10−10 Тл м-1 близка к уровню чувствительности твердотельных магнитометров и СКВИДов. Новое комбинированное устройство может найти применение в поиске полезных ископаемых путём одновременной регистрации гравитационных и магнитных аномалий в земной коре. Источник: Phys. Rev. Lett. 117 138501 (2016)

Рентгеновский источник с оптической подсветкой рентгеновского фокуса

В Лаборатории рентгеновских методов диагностики наноструктур Физического института им. П.Н. Лебедева РАН разработана новая компактная рентгеновская трубка радиусом 10 мм, длиной 75 мм и весом 20 г. с электростатической фокусировкой электронов, в которой один и тот же пучок электронов генерирует как рентгеновское, так и оптическое излучение. В трубке применяется тонкопленочный металлический анод, нанесенный на оптически активированную прозрачную алмазную подложку. Рентгеновское излучение генерируется в металлической пленке, а оптическое — в алмазной подложке. Размер рентгеновского фокуса составляет ≈10 мкм. При этом рентгеновский и оптический фокусы оказываются совмещёнными, что очень удобно при практическом использовании прибора, т.к. оптический фокус можно легко наблюдать непосредственно. Источник: АНИ «ФИАН-информ»

Изотропия Вселенной

На больших масштабах Вселенная выглядит в среднем одинаково во всех направлениях, однако нельзя исключать наличия некоторой малой анизотропии. В работе D. Saadeh (Университетский колледж Лондона, Великобритания) и её коллег впервые учтены все возможные моды анизотропных возмущений метрики Вселенной и получено наиболее общее, без дополнительных предположений, ограничение на степень анизотропии Вселенной. Теоретический расчёт эволюции анизотропных мод сравнивался с данными телескопа Планк по флуктуациям реликтового излучения. Статистически значимого отклонения от изотропной модели Вселенной не обнаружено. Для векторной моды, соответствующей вращению, на уровне достоверности 95 % относительная анизотропия не превышает 4,7×10−11. Это ограничение на порядок величины лучше, чем было получено в предшествующих работах, выполненных без учёта данных Планка о поляризации излучения, которая очень чувствительна к анизотропии. Также в новой работе получены ограничения сверху на величину скалярных и тензорных анизотропных возмущений. Ограничения на анизотропию сужают круг возможных моделей ранней Вселенной. Источник: Phys. Rev. Lett. 117 131302 (2016)


Новости не опубликованные в журнале


Вращающиеся молекулы на поверхности жидкого гелия

L.G. Mendoza-Luna (Университет Лестера, Великобритания) исследовали вращение возбужденных димерных молекул гелия (эксимеров гелия), находящихся на поверхности жидкого гелия при низкой температуре. Наблюдение молекул выполнялось путем регистрации их флюоресцентного излучения. Были зарегистрированы, в частности, низшие квантовые состояния вращения. Источники: J. Phys. Chem. Lett. 7 4666 (2016), www.sciencedaily.com

Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.

Физические ресурсы Рунета

© Успехи физических наук, 1918–2017
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение