Новости физики в Интернете


Нарушение CP-инвариантности в осцилляциях нейтрино

В эксперименте T2K выполнен комбинированный анализ осцилляций мюонных нейтрино νμ и антинейтрино анти-νμ, и по отличию в темпе их осцилляций получены свидетельства нарушения CP-инвариантности в лептонном секторе. Пучки νμ и анти-νμ создавались на ускорительном комплексе J-PARC (Япония) и регистрировались в ближнем детекторе и в дальнем детекторе Супер-Камиоканде на расстоянии 295 км. Получены данные как на исчезновение νμ и анти-νμ, так и на появление электронных νe и анти-νe в пучках. За время наблюдений в дальнем детекторе было зарегистрировано 32 νe и 135 νμ в случае начального пучка νμ, а для пучка анти-νμ зарегистрировано 4 анти-νe и 66 анти-νμ. Из этих данных следует, что фаза δCP, отвечающая за нарушение CP-инвариантности, заключена в интервале (-3,13, -0,39). Наилучшее фитирование наблюдательных данных достигается в случае прямой иерархии масс и величине δCP=−1,791, близкой к величине максимального нарушения CP-инвариантности. При этом гипотеза о CP-сохранении, когда δCP=0 или π, исключена на уровне достоверности 90 %. В эксперименте T2K принимают участие российские исследователи из ИЯИ РАН. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 151801 (2017)

Квантовая связь без передачи частиц

R.H. Dicke в 1981 г. указал, что в рамках квантовой механики возможна передача информации без передачи физических частиц. Усовершенствованная методика была предложена M.S. Zubairy (Техасский университет A&M, США) и его коллегами в 2013 г. В их подходе сообщения кодируются путём изменения отправителем конфигурации интерферометра, а принимающая сторона получает сообщения, изучая прохождение по интерферометру вспомогательных частиц. Был рассмотрен массив интерферометров, и предложено производить измерения с помощью квантового эффекта Зенона, так что число передающихся физических частиц стремится к нулю при увеличении числа интерферометров. Y. Cao (Научно-технический университет Китая) и др. впервые реализовали в своём эксперименте похожую схему. Использовались два интерферометра Майкельсона – Морли, через которые частицы проходили по много раз. Получатель информации в качестве пробных частиц применял фотоны от однофотонного источника, а отправитель с помощью жидкокристаллического модулятора мог открывать и закрывать дополнительное плечо интерферометра, соединяющее его с отправителем информации. Даже если фотоны по этому плечу не проходили, его наличие само по себе влияло на интерференционную картину, которую наблюдал получатель информации, и тем самым осуществлялась передача информации без пересылки частиц. В качестве иллюстрации было передано монохромное изображение из 100×100 пикселей с точностью передачи 87 %. Источник: PNAS 114 4920 (2017)

Самотестирование квантовой системы

Уже длительное время обсуждается вопрос о возможности самотестирования приборов, оперирующих квантовой информацией, с целью оценки корректности их работы по корреляциям классических сигналов на выходах при определённых сигналах на входах без знания внутреннего устройства приборов. Результат самотестирования можно получить, например, путём проверки нарушения неравенств, подобных неравенствам Белла. В последние годы самотестирование было продемонстрировано для нескольких простых систем, но общий ответ оставался неизвестен. Исследователи из Калифорнийского технологического института (США) и Национального университета Сингапура A. Coladangelo, K.T. Goh и V. Scarani изучили теоретически данный вопрос применительно к двудольным (bipartite) системам, состоящим из двух связанных кубитов. В их работе был получен утвердительный ответ путём доказательства теоремы о самотестировании по корреляциям на выходе прибора — было показано, что самотестирование таких систем действительно возможно. Источник: Nature Communications 8 15485 (2017)

Квантовый процессор для решения системы линейных уравнений

Многие вычислительные задачи на квантовых компьютерах будут решаться экспоненциально быстрее, чем на классических. Квантовое решение линейных уравнений уже было продемонстрировано на фотонных кубитах и на кубитах на основе атомных ядер. Y. Zheng (Институт физики Китайской академии наук) и др. впервые осуществили это с использованием твердотельных сверхпроводящих кубитов. На сапфировой подложке из алюминия были сформированы джозефсоновские контакты, которые образовывали Xmon-кубиты (разновидность трансмонных кубитов). «Процессор» компьютера состоял из четырёх таких кубитов, а всё устройство включало более 15 одно- и двухкубитных логических ячеек. Решалась система из двух линейных уравнений с помощью квантового алгоритма, предложенного A. Harrow, A. Hassidim и S. Lloyd. Была получена квантовая точность (fidelity) процесса вычислений 0,837, ограниченная декогеренцией и ошибками в ячейках. Сверхпроводящие квантовые схемы являются перспективным подходом для создания масштабируемых квантовых компьютеров, которые можно расширять, увеличивая число кубитов. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 210504 (2017)

Всплеск гравитационных волн GW170104

С помощью интерферометра LIGO зарегистрирован всплеск гравитационных волн GW170104, ставшим третьим среди надёжно зарегистрированных. Его регистрация укрепляет вывод о том, что в астрономии появилось новое окно для наблюдений — гравитационные волны. Всплеск пришёл с расстояния 880 Мпк, где слились две чёрные дыры с массами 31M и 19M, в результате чего образовалась черная дыра с массой 49M. Отношение сигнал-шум для данного события регистрации равно 13. По характеристикам всплеска установлено, что угловой момент по крайней меру у одной из чёрных дыр перед слиянием не был направлены вдоль орбитального углового момента двойной системы, что говорит в пользу модели формирования пары чёрных дыр в звездном скоплении. Сразу после регистрации гравитационного всплеска начался поиск совпадающих с ним сигналов на 30 наземных и космических телескопах в диапазонах электромагнитных волн от радио до гамма, а также выполнялся поиск нейтринных сигналов, однако сопутствующих сигналов обнаружено не было. Каких либо отклонений от предсказаний общей теории относительности в характеристиках наблюдаемого гравитационно-волнового сигнала не зарегистрировано, и из отсутствия видимой дисперсии сигнала получено ограничение на массу гравитона mg ≤ 7,7×10−23 эВ/c2. Источник: Phys. Rev. Lett. 118 221101 (2017)


Новости не опубликованные в журнале


Топологическая сверхпроводимость и майорановские нулевые моды в β-Bi2Pd

Группой исследователей под руководством Q.-K. Xue (Университет Цинхуа, Китай) выявлена топологическая сверхпроводимость и майорановские нулевые молы в тонкой пленке соединения палладия β-Bi2Pd на подложке из SrTiO3. Одной из особенностей топологических сверхпроводников является то, что их сверхпроводящие свойства на поверхности и в объеме сильно различаются. Из-за сильного спин-орбитального взаимодействия на поверхности появляются квазичастицы — майорановские фермионы, которые влияют на сверхпроводимость. Топологическую сверхпроводимость в пленке β-Bi2Pd впервые удалось обнаружить в описываемом эксперименте (объемная сверхпроводимость при 5.4 К была обнаружена в 1957 г.) благодаря специально подобранному химическому потенциалу образца, что позволило изолировать топологические состояния от объемных. Источники: Science Bulletin 62 852 (2017), phys.org

Наблюдение диффузии единичных атомов

A. Widera (Университет Кайзерслаутерн и Высшая школа материаловедения в Майнце, Германия) и его коллеги выполнили наблюдение диффузии единичных атомов Cs в разреженном облаке ультрахолодного газа атомов Rb в оптической ловушке. Путем лазерного возбуждения атомов Cs и регистрации излучаемого ими света регистрировались пространственные смещения атомов спустя различное время после начала движения. Оказалось, что всего лишь после нескольких столкновений с атомами Rb ансамбль атомов Cs хорошо описывается уравнением Ланжевена, в котором коэффициент трения зависит от скорости. Источники: Phys. Rev. Lett. 118 263401 (2017), phys.org

Квантовый демон Максвелла на основе кубита

N. Cottet (Университет Сорбонна, Франция) и др. реализовали в своем эксперименте концепцию демона Максвелла, работающего в квантовом режиме (оперирующего квантовыми суперпозициями фотонов), и по измерениям его состояния проследили преобразование информации в работу. Устройство реализовано на основе сверхпроводящего кубита и связанного с ним микроволнового резонатора. Показано соответствие между квантовой информацией и термодинамикой. Источники: Proceedings of the National Academy of Sciences, www.sciencedaily.com

Ретропричинность и симметрия относительно обращения времени

M.S. Leifer и M.F. Pusey в своей теоретической работе прояснили взаимосвязь между симметрией физических процессов относительно обращения времени и концепцией ретропричинности (retrocausality), которая обсуждается как альтернатива действию на расстоянии в квантовой механике. Источники: Proceedings of the Royal Society of London A, phys.org

Хиггсова мода в двумерном антиферромагнетике

Хиггсовы моды возбуждений вблизи квантовой критической точки уже наблюдались в кристаллах, но они были сильно неустойчивые и короткоживушие. T. Hong (Национальная лаборатория Ок-Ридж, США) и др. методом нейтронного рассеяния впервые наблюдали стабильную нераспадающуюся хиггсову моду в двумерном антиферромагнетике C9H18N2CuBr4. вблизи квантовой критической точки. Источники: Nature Physics 13 638 (2017), www.sciencedaily.com

Структура магнита

M. Duerrschnabel (Дармштадтский технический университет, Германия) и др. выяснили, каким образом изменяется структура доменных стенок в постоянном магните Sm2Co17 по мере увеличения в образце концентрации допирующих атомов железа. Оказалось, что атомы железа вызывают появление ячеистых структур, напоминающих структуру алмаза и укрепляющих доменные стенки, что ведет к усилению магнитных свойств. Источники: Nature Communications 8 54 (2017), www.sciencedaily.com

Токамак с литиевым покрытием стенок

D.P. Boyle (Лаборатория физики плазмы Принстонского университета, США) и др. выполнили эксперимент по принципу Токамака, в котором внутренние поверхности стенок камеры были покрыты слоем твердого лития. Это позволило увеличить температуру плазмы у стенок и получить температурный профиль вдоль сечения камеры близкий к плоскому, т.е. имело место выравнивание температуры в центральном ядре и у стенок. Данный эффект, предсказанный ранее теоретически, обусловлен влиянием лития, который связывает водород, уменьшая его обратный поток к ядру. Источники: Phys. Rev. Lett. 119 015001 (2017), www.sciencedaily.com

Стабилизация лазера с помощью магнитно-индуцированной оптической прозрачности

M.N. Winchester (Колорадский университет, США) и др. применили метод магнитно-индуцированной оптической прозрачности для получения лазерного света с узким спектральным профилем и для стабилизации его частоты. В резонатор лазера был помещен газ атомов 88Sr, в которых под влиянием магнитного поля происходило зеемановское расщепление линий. При определенном выборе величины поля переизлучение фотонов в линиях и лазерное усиление света происходит только в узком интервале частот, значительно меньшем, чем может обеспечить сам резонатор. При этом был достигнут высокий уровень стабильности частоты, т.к. было ослаблено влияние флуктуаций длины резонатора. Источники: Phys. Rev. Lett. 118 263601 (2017), physicsworld.com

Фермион Дирака типа II

Три независимые группы исследователей впервые получили экспериментальные свидетельства появления фермионов Дирака типа II. Эти квазичастицы была зарегистрирована в соединениях PdTe2 и PtTe2. Источник: physicsworld.com

Одновременное измерение спектров солнечных нейтрино

Коллаборацией Borexino (Национальная лаборатория Гран Сассо, Италия) выполнено первое одновременное измерение спектров нейтрино, рождающихся в различных ядерных реакциях в недрах Солнца. Измерялись потоки pp-нейтрино, бериллиевых нейтрино и pep-нейтрино в диапазоне энергий отдачи электронов вещества детектора (0.19-2.93) МэВ, а также было получено ограничение на нейтрино от CNO-цикла. Ранее спектры этих нейтрино рассматривались по-отдельности, а в новом анализе выполнено глобальное фитирование событий. Полученные результаты помогут уточнить данные о составе и строении Солнца, в частности, сделать выбор между моделями с малой и большой металличностью, и помогут усовершенствовать модели взаимодействия и осцилляций нейтрино. Источник: arXiv:1707.09279 [hep-ex]

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