양자 측정에 대한 새로운 통찰력

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Engelbert Humperdinck How I Love You

 

 

.거대한 블랙홀 주변의 거대한 은하계

Calla Cofield, 제트 추진 연구소 NASA의 Spitzer Space Telescope에 의해 이미징 된 은하 M87은 초 광속의 블랙홀이있는 곳으로 거의 두 배의 물질을 우주로 방출합니다. 삽입 된 그림은 두 개의 제트기가 생성 한 충격파의 확대도를 보여줍니다. 크레디트 : NASA / JPL-Caltech / IPAC 2019 년 4 월 10 일, 이벤트

홀리데이 망원경 (Event Horizon Telescope, EHT)은 블랙홀의 이벤트 지평선, 즉 빛이 블랙홀의 엄청난 중력으로부터 벗어날 수없는 영역에 대한 최초의 이미지를 공개했습니다. 그 거대한 블랙홀은 65 억 개의 태양을 가지고 있으며 타원 은하 Messier 87 (M87)에 위치하고 있습니다. EHT는 미국 내에서 National Science Foundation을 지원하는 국제 협력 기관입니다. NASA의 Spitzer Space Telescope의이 이미지는 적외선으로 M87 은하 전체를 보여줍니다 . 대조적으로, EHT 이미지는 무선 파장의 빛에 의존하고 주변의 고 에너지 소재의 배경을 배경으로 블랙홀의 그림자를 보여주었습니다. 지구에서 약 5500 만 광년 떨어진 곳에 위치한 M87은 100 년 넘게 천문학 연구 대상이었으며 허블 우주 망원경, 찬드라 X 선 관측소 및 NuSTAR를 비롯한 많은 NASA 관측소에서 이미 촬영되었습니다. 천문학자인 Heber Curtis는 1918 년에 은하의 중심으로부터 연장 된 "호기심이 강한 직선"을 처음 발견했습니다. 블랙홀 주변에서 빠르게 회전하는 원판으로 만들어진이 고 에너지 소재의 밝은 제트는 X 선을 통해 전파에서부터 여러 파장의 빛으로 볼 수 있습니다. 제트 내의 입자가 성간 매질 (M87의 별 사이 공간을 채우는 산재)에 충돌 할 때 적외선과 전파의 파장 은 방출하지만 가시 광선 은 방출하지 않는 충격파가 생성됩니다. 스피처 이미지에서 충격파는 제트기보다 더 두드러진다.

은하 M87은 NASA의 Spitzer Space Telescope에서이 이미지로 흐릿한 파란 우주 퍼프처럼 보입니다. 은하의 중심에는 우주로 물질의 두 제트를 분출하는 초대 질량 블랙홀이 있습니다. 크레디트 : NASA / JPL-Caltech / IPAC

은하계의 중심 오른쪽에 위치한 더 밝은 제트기가 지구쪽으로 거의 직접 이동합니다. 그것의 밝기는 우리 방향의 고속이기 때문에 증폭되지만, 과학자들이 "상대주의 효과"라고 ​​부르는 것 때문에 더욱 그렇습니다. 왜냐하면 제트의 물질이 빛의 속도 근처에서 움직이기 때문에 발생합니다. 제트기의 궤도는 은하계에 대한 우리의 시선과 약간 상쇄되어 있으므로 제트기의 길이 중 일부를 볼 수 있습니다. 충격파는 빠른 속도로 움직이는 입자가 은하계의 가스와 충돌하고 속도가 느려지는 영역을 강조하면서 제트가 휘어지는 지점을 중심으로 시작됩니다. 대조적으로, 두 번째 제트기는 우리로부터 멀리 급속도로 이동하므로 상대 론적 효과는 모든 파장에서 보이지 않게합니다. 그러나 성간 매질에서 만들어내는 충격파는 여전히 여기에서 볼 수 있습니다. 은하의 중심 왼쪽에 위치한 충격파는 거꾸로 된 문자 "C"처럼 보입니다. 광학 이미지에서는 보이지 않지만, 전파 (radio wave)에서도 볼 수 있습니다 . 국립 전파 천문대 (National Radio Astronomy Observatory)의 초대형 어레이 (Very Large Array)의 이미지 에서 볼 수 있습니다 . 이 은하 M87의 광장 이미지는 NASA의 Spitzer Space Telescope에 의해 촬영되었습니다. 상단 삽 입은 은하계의 초대 질량 블랙홀에서 발사 된 제트에 의해 생성 된 두 개의 충격파를 클로즈업하여 보여줍니다.

이벤트 호라이즌 망원경은 최근 블랙홀의 실루엣에 대한 클로즈업 이미지를 찍어 두 번째 삽입물에 표시합니다. 신용 : NASA / JPL-Caltech / Event Horizon Telescope Collaboration

적외선, 전파 , 가시 광선, X- 선 및 매우 정력적인 감마선의 관측을 결합함으로써 과학자들은이 강력한 제트의 물리학을 연구 할 수 있습니다. 과학자들은 가스가 블랙홀로 흘러 들어가 유출 제트를 만드는 방법에 대한 확실한 이론적 인 이해를 위해 여전히 노력하고 있습니다. 3.6과 4.5 미크론 파장의 적외선 광선은 파란색과 녹색으로 렌더링되어 별의 분포를 보여 주지만 8.0 미크론에서 밝게 빛나는 먼지 특징은 빨간색으로 표시됩니다. 이미지는 Spitzer의 초기 "콜드"임무 중에 찍은 것입니다.

https://phys.org/news/2019-04-giant-galaxy-black-hole.html

 

 

.수백만 건의 유전자 상호 작용을 예측할 수있는 새로운 알고리즘 덕분에 암 치료가 더욱 효과적 일 수 있습니다

Susphanie Allen, Sussex 대학교 학점 : Sussex 대학, 2019 년 4 월 26 일

서 섹스 대학 (University of Sussex)의 연구자들은 소셜 미디어에서 친구들을 찾는 것과 네트워크 알고리즘이 연관되어 있지만 유전자 간 상호 작용을 예측하여 암 치료의 효과를 향상시키는 방법을 보여주었습니다. 매년 세계적으로 암으로 진단 된 환자는 1,200 만 명을 넘으며이 수치는 계속 증가하고 있습니다. 화학 요법과 같은 기존 치료법은 효과가 제한적이고 부작용이 적은 비 선택적 약제를 사용합니다. 그 결과, 과학자들은 암세포에 보다 개인화되고보다 목표로하는 개선 된 치료법에 대한 절실한 필요성이 있다고 믿습니다 . '합성 치명적인 상호 작용 (synthetic lethal interactions)'이라고 불리는 유전자 관계를 이용하는 여러 가지 암 치료법이 이미 개발 중에 있습니다. 문제는 현재까지 이러한 상호 작용이 상대적으로 거의 확인되지 않았다는 것입니다. 인공 지능의 사용 덕분에 Sussex 대학의 연구원은 런던 암 연구소 (Institute of Cancer Research) 팀과 협력하여 이러한 상호 작용이 발생할 수있는 위치를 예측할 수있는 알고리즘을 성공적으로 만들었습니다. 서 섹스 대학 (University of Sussex)의 박사 과정 학생 인 Graeme Benstead-Hume은 다음과 같이 말했습니다 : "합성 적으로 치명적이라 함은 단백질 중 하나가 효과가 없으면 세포가 대처할 수 있지만 단백질이 작동하지 않으면 세포가 죽을 것임을 의미합니다. "이 관계는 잠재적 인 약물 치료가 암세포 만 목표로 삼을 수 있지만 건강한 세포는 손상 되지 않고 더 효과적이고보다 온화한 치료법을 만들 수 있기 때문에 중요 합니다. 유방암에서 우리는 이미 더 개인화 된 치료법이 종합적으로 치명적인 쌍의 단백질을 발견함으로써 달성 될 수 있음을 보았습니다. 유일한 문제는 잠재적 인 쌍이 수백만 개가 있고 새로운 쌍을 발견하는 것이 어렵고 시간이 오래 걸린다는 것입니다. "고맙게도, 우리의 알고리즘 인 Slant는 이제 이것을 해결할 수 있습니다." 인간 유전자 상호 작용의 복잡성을 보여주는 Spinglass Slant는 이미 사용 가능한 데이터를 사용하여 합성 치명적인 상호 작용의 일부인 패턴을 식별합니다. 광대 한 단백질 네트워크에서 유사한 패턴을 검색함으로써, 합성 적으로 치명적인 새로운 쌍을 효과적으로 예측할 수 있습니다. 이러한 예측은 실험실 연구자가 검증 한 결과 현재 임상가와 연구원이 특정 유전자 나 약물을 신속하게 검색하고 합성 치명적인 상호 작용이 발생할 수 있는지 여부를 식별 할 수있는 Slorth라는 새로 만든 데이터베이스에서 공개적으로 사용할 수 있습니다. 이 혁신적인 계산 방법은 PLOS 전산 생물학 저널에 발표되었습니다 . 이 논문의 저자 인 Frances Pearl 박사는 "이 연구는 신흥 기술과 인공 지능이 암 과 같은 질병에 대한 새로운 치료 전략을 이끌어 낼 수있는 작업 속도를 어떻게 빠르게 향상시킬 수 있는지를 보여줍니다 . " 유전자 간의 상호 작용을 예측함으로써 , 우리는 엄청나게 많은 시간이 소요되는 과정을 가속화했다." Graeme Benstead-Hume, Xiangrong Chen, Suzi Hopkins, Karen A. Lane, Jessica Downs 및 Frances MG Pearl의 " 단백질 상호 작용 네트워크 에서 보존 된 패턴을 이용한 합성 치명적인 상호 작용 예측 "은 2019 년 4 월 17 일 PLOS Computational Biology 에서 온라인으로 출판되었습니다 .

추가 탐색 혁신적인 알고리즘은 암에 치명적인 상호 작용을 일으 킵니다. 자세한 정보 : Graeme Benstead-Hume 외. 단백질 상호 작용 네트워크에서 보존 된 패턴을 사용하여 합성 치명적인 상호 작용을 예측하는 PLOS Computational Biology (2019). DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1006888 저널 정보 : PLoS Computational Biology 서 섹스 대학 제공

https://phys.org/news/2019-04-cancer-treatment-effective-algorithms-millions.html

 

 

.라이트 필드 기술의 진보 덕분에 도달 범위 내에서 3-D 광학 생검

에 의해 RMIT 대학 광섬유 번들의 모달 구조는 조명 필드 정보를 캡처합니다. 크레디트 : RMIT University의 Marco Capelli, 2019 년 4 월 26 일

연구자들은 기존의 광섬유 기술을 사용하여 3 차원 광학 생검을위한 신체 조직 내부의 미세한 3 차원 조직 이미지를 생성 할 수 있음을 보여주었습니다. 조직이 수확되어 분석을 위해 실험실로 보내지는 일반 생검과는 달리 광학 생검은 임상의가 생체 내 조직을 실시간으로 검사 할 수있게 해줍니다 . 이 최소 침습적 인 방법은 초박형 마이크로 내시경을 사용하여 진단이나 수술 중에 신체 내부를 피어나지만 일반적으로 2 차원 이미지 만 생성합니다. 호주 멜버른의 RMIT 대학이 이끈 연구 결과에 따르면 기존의 마이크로 내시경 기술의 3 차원 잠재력이 밝혀졌습니다. Science Advances에 게시 된 이 개발은 진단 및 정밀 수술을 개선하기 위해 3 차원 광학 생검을 향한 중요한 첫 단계입니다. 수석 저자 인 안토니 오르 스 (Antony Orth) 박사는 새로운 기술이 입체 영상으로 현미경 이미지를 생성하기 위해 조명 필드 이미징 접근 방식을 사용한다고 말하면서 3D 안경을 착용하는 3D 영화와 비슷합니다. "스테레오 비전에 대한 자연의 형식입니다 인간의 시각 우리는 두 개의 서로 다른 관점에서 대상을보고 깊이를 인식하는 우리의 두뇌에서 이러한 처리,"오르토 (Ortho), 나노위한 우수의 ARC 센터의 RMIT 노드에서 연구 위원은 말했다 BioPhotonics (CNBP). 

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/3dopticalbio.mp4"

이 연구는 기존의 광섬유 기술이 3D 광학 생검으로가는 길을 포장하면서 신체 내부의 조직의 미세한 3D 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있음을 보여줍니다. 학점 : RMIT University "우리는 마이크로 내시경에서 수천 개의 작은 광섬유와 비슷한 것을 할 수 있음을 보여주었습니다. "이 광섬유가 자연스럽게 여러 관점에서 이미지를 포착하여 마이크로 스케일에서의 깊이 지각을 나타냅니다. "우리의 접근 방식은 모든 현미경 이미지를 처리하고 관점을 결합하여 검사중인 조직을 깊이 렌더링 된 시각화 (3 차원 이미지)로 전달할 수 있습니다." 작동 원리 이 연구는 광섬유 묶음이 빛의 형태로 3 차원 정보를 전송한다는 것을 밝혀냈다. 연구자들의 과제는 기록 된 정보를 이용하여이를 해독하고 의미있는 이미지를 만들어내는 것이 었습니다.

Antony Orth 박사는 연구에 사용 된 초박형 마이크로 내시경을 사용하여 기존 기술의 3D 이미징 가능성을 발표했습니다. 학점 : RMIT University

그들의 새로운 기술은 이러한 도전 과제를 극복 할뿐만 아니라 광섬유가 구부러지고 굴곡을 이루더라도 작동합니다. 이는 인체에서 임상 적 용도로 필수적입니다. 이 접근법은 전통적으로 여러 카메라가 약간 다른 관점에서 동일한 장면을 보는 라이트 필드 이미징의 원리를 사용합니다. 라이트 필드 이미징 시스템은 각 카메라에 부딪 치는 광선의 각도를 측정하여 빛의 각도 분포에 대한 정보를 기록하여 "다중 시점 이미지"를 만듭니다. 그러나 광섬유를 통해이 각도 정보를 어떻게 기록합니까? "우리가 만든 핵심 관찰은 광섬유 번들이 빛을 어떻게 전송하는지 세부적인 관점에서 광의 각도 분포가 미묘하게 감추어 져있다"라고 Orth가 말했다. "섬유는 본질적으로 빛이 처음에 보내지는 방식을 '기억'합니다. 다른면에서 빛의 패턴은 빛이 섬유에 들어간 각도에 따라 다릅니다."

광섬유 번들의 모달 구조는 조명 필드 정보를 캡처하여 3D 시각화를 가능하게합니다. 학점 : RMIT University의 Anthony Orth

이를 염두에두고 RMIT 연구자 및 동료는 출력 패턴을 광선 각도와 관련시키는 수학적 프레임 워크를 개발했습니다. "시스템에 들어오는 광선의 각도를 측정함으로써, 단일 이미지의 정보만을 이용하여 현미경 형광 표본의 3-D 구조를 파악할 수 있습니다."라고 CNBP의 수석 연구원이자 부국장 인 Brant Gibson 교수는 " 고 밝혔다. "광섬유 번들은 조명 필드 카메라의 소형화 된 버전처럼 작동합니다. 흥미로운 사실은 우리의 접근 방식이 이미 임상에 사용되는 광섬유 번들 과 완벽하게 호환 될 수 있기 때문에 나중에 3D 광학 생검을 현실화 할 수 있다는 것입니다. " 의료용 애플리케이션 외에도 울트라 슬림 라이트 필드 이미징 디바이스는 잠재적으로 생물학적 연구에서 생체 내 3 차원 형광 현미경 검사에 사용될 수 있습니다. 추가 탐색 얇은 광섬유를 통한 초고 선명 이미지

자세한 정보 : "광섬유 묶음 : Ultraslim light field imaging probe" 과학 진보 ( Science Advances , 2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aav1555, advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav1555 저널 정보 : Science Advances RMIT 대학 제공

https://phys.org/news/2019-04-d-optical-biopsies-advance-field.html

 

 

.양자 측정에 대한 새로운 통찰력

에 의해 브리스톨 대학 크레딧 : CC0 공개 도메인, 2019 년 4 월 26 일

브리스톨 대학 (University of Bristol)의 연구원은 양자 역학의 정의적이고 가장 양적인 특징 중 하나 인 양자 측정 과정에 새로운 비젼을 제시했다. Physical Review Letters 에보고 된 바와 같이 Paul Skrzypczyk 박사와 Noah Linden 교수 는 측정 과정을 통해 양자 규모에서 세계에 대한 정보 를 얻는 방법을 살펴 보았습니다 . 이 작품은 "특별한 중요성, 혁신 성 및 폭 넓은 호소력으로 인해 편집자의 제안"으로 선정되었습니다. 그들은 측정에 대한 정보가 매우 유익하다는 사실이 측정이 불완전하거나 잡음에 얼마나 강건한지를 잘 알고 있습니다. 그들은 또한 의사 소통에 관련된 양자 정보 과학의 한 분과의 연결을 밝혀 냈습니다. 측정을 특별한 유형의 커뮤니케이션 채널로 보았을 때, 의사 소통의 능력은 측정이 불완전하다는 것과 동일한 방식으로 관련이 있음을 발견했습니다. " 양자 역학 에서의 측정 과정을 이해하는 것은 근본적인 문제입니다. 과거에 광범위하게 연구되어 왔습니다."브리스톨의 양자 정보 연구소 (Quantum Information Institute) Skrypypczyk 박사는 말했다. Linden 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다 : "기본적인 질문과 마찬가지로, 진정한 이해는 다방면으로 진행될 것입니다. 측정의 정보 성을 잡음 및 양자 통신에 대한 견고성과 연결하여 측정 프로세스에 대한 새로운 이해를 추가했습니다. 이론." 양자 역학은 반 직관적 인 것으로 평판이 좋은 연구 분야입니다. 이에 발견 링크 때문에 최근의 연구는 추가 조사를 고무 할 가능성이 작품은 다른 상황에서 유사를 가지고있는 것 같습니다 측정 과정을 넘어 양자 역학의 다른 측면을 직결. Skrzypczyk 박사는 다음과 같이 덧붙였다 : "우리는 양자 역학과 양자 정보 과학 에서 우리 연구 결과의 일반성을 더 많이 탐구하고 싶다 . 우리의 초기 탐구는 훨씬 더 일반적인 현상의 첫 번째 예를 발견했다는 것을 암시한다. 그들이 궁극적으로 얼마나 일반적 일지에 대한 우리의 조사에 착수해라. "

추가 탐색 암호화가없는 측정 디바이스 독립적 인 양자 통신 자세한 정보 : Paul Skrzypczyk 외. 측정의 견고 함, 차별 게임 및 접근 가능한 정보, Physical Review Letters (2019). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.140403 저널 정보 : Physical Review Letters 브리스톨 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-04-insights-quantum.html

 

 

A&B, study(laboratory evolution, mainhotspot project)

B/http://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
A/https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://pr.ibs.re.kr/handle/8788114/5556?mode=full
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0