Новости физики в Интернете


Преодоление в измерениях стандартного квантового предела

В 1967 г. В.Б. Брагинский вывел ограничение на чувствительность оптомеханических измерительных приборов, имеющее квантовое происхождение (ЖЭТФ 53 1434 (1967), см. также обзор В.Б. Брагинского и Ю.И. Воронцова в УФН 114 41 (1974)) и названное «стандартным квантовым пределом». Ограничение связано с шумами и обратным воздействием прибора на систему. Лазерные интерферометры LIGO/Virgo, регистрирующие гравитационные волны от слияний чёрных дыр и нейтронных звёзд, уже вплотную приблизились к данному пределу (см. УФН 170 743 (2000) и УФН 186 1059 (2016)). Теоретически было показано, что с помощью квантовых неразрушающих измерений можно обойти стандартный квантовый предел, однако ранее в оптомеханике сделать это не удавалось. D. Mason (Университет Копенгагена, Дания) впервые преодолели стандартный квантовый предел. В их эксперименте обратное воздействие и шумы были коррелированны и частично компенсировали друг друга при деструктивной интерференции. В мембране с размерами 3,6 мм × 3,6 мм × 20 нм была создана решётка из отверстий — фотонный кристалл. Отражённый лазерный свет содержал информацию о шумах, которая через синхронный детектор влияла на процесс измерения положения мембраны. Достигнутая в эксперименте чувствительность была на 30 % лучше стандартного квантового предела. Источник: Nature Physics, онлайн-публикация от 27 мая 2019 г.

Телепортация квантового вентиля C-NOT между ионными кубитами

В устройствах квантовой информации одним из методов связи пространственно разнесённых кубитов является квантовая телепортация квантовых вентилей, осуществляющих логические операции. Существует эффективный протокол квантовой телепортации квантового вентиля «контролируемое отрицание» (C-NOT), который ранее уже был продемонстрирован для фотонных и сверхпроводящих кубитов. Y. Wan (Национальный институт стандартов и технологий и Колорадский университет, США) и соавторы впервые применили данный протокол для связи кубитов, созданных на основе ионов. Протокол содержит только локальные операции, связь по классическому каналу и одну пару квантово запутанных частиц. Кубиты были реализованы на состояниях гипертонкого расщепления ионов 9Be+ в ловушке Пауля. Квантовая томография показала, что точность телепортации вентиля C-NOT между кубитами составила 0,845-0,872. Источник: Science 364 875 (2019)

Солитонный газ

Солитоны представляют собой устойчивые конфигурации среды, движущиеся почти без изменения формы. Систему из многих солитонов можно представить как газ некоторых частицеподобных объектов. В 1971 г. В.Е. Захаров (ФИАН, ИТФ РАН и НГУ) получил кинетическое уравнение для газа взаимодействующих солитонов, а в 2009 г. он разработал теорию, описывающую солитоны в волновой теории. N. Mordant (Университет Гренобль Альпы, Франция) и его коллеги выполнили экспериментальное исследование одномерного газа солитонов в воде. Возбуждаемая в бассейне длиной 34 м синусоидальная волна распадалась на солитоны различного размера. Испытывая отражения на краях бассейна, а также встречные и попутные столкновения друг с другом, солитоны образовывали хаотический газ, который наблюдался с помощью видеокамер. Стационарное состояние солитонного газа хорошо соответствовало теоретическим расчётам и результатам численного моделирования, выполненного ранее исследователями из ИПФ РАН и Нижегородского государственного технического университета Е. Пелиновским и А. Сергеевой. Исследование солитоннного газа в воде является шагом к пониманию свойств такого газа в плазме и в нелинейной оптике. О солитонах и волновых коллапсах см. в УФН 182 569 (2012). Источник: Phys. Rev. Lett. 122 214502 (2019)

Холодный газ в центре Галактики

С помощью комплекса радиотелескопов ALMA в Чили исследовано распределение водорода с температурой T≈104 К вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики. Регистрировалось излучение на волне 1,3 мм, генерируемое при переходах n = 31 → 30. Е. Мурчикова (Институт перспективных исследований в Принстоне и Калифорнийский технологический институт, США) и соавторы смогли выделить указанную рекомбинационную линию, хотя её интенсивность составляет всего 0,1 % от излучения в континууме. Оказалось, что холодный газ образует аккреционный диск вокруг чёрной дыры. Радиус диска 0,004 пк, а его масса (10-5-10-4)M. Измеренные доплеровские скорости газа значительно меньше рассчитанных кеплеровских скоростей. Это говорит о малом угле наклона оси вращения диска к лучу зрения, либо о большой роли давления и/или магнитных полей в динамике диска. Источник: Nature 570 83 (2019)

Поиск негауссовости космологических возмущений

Согласно многолетним наблюдениям, возмущения заполняющего Вселенную микроволнового фонового (реликтового) излучения с высокой точностью подчиняются гауссовому статистическому закону распределения. Однако не исключено, что все же имеются некоторые малые отклонения от гауссова закона. Это означало бы наличие в ранней Вселенной экзотических объектов, таких как космические струны, либо негауссовость могла бы быть следствием более сложных инфляционных моделей или новой физики. Представлены результаты поиска негауссовости возмущений в данных космического радиотелескопа Планк за всё время его наблюдений. В частности, подробно исследована E-мода поляризации излучения, чувствительная к негауссовости. По сравнению с предшествующими исследованиями, в анализ включены низкие мультиполи 4 ≤ l < 40. На достигнутом высоком уровне точности негауссова вклада в возмущения не обнаружено. Это, в свою очередь, даёт ограничения на параметры процессов, которые в принципе могли бы привести к негауссовости. О методиках поиска негауссовости см. в УФН 182 1177 (2012), а о квантовых флуктуациях и возмущениях реликтового излучения см. в УФН 186 1117 (2016). Источник: arXiv:1905.05697 [astro-ph.CO]

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, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение