개발중인 세포는 배아 내에서 수영을 동기화합니다

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TEMA PARA ENAMORAR - Bebu Silvetti - Piano

 

 

.나노 스케일에서 온도를 측정하기 위해 양자 빛을 사용하는 새로운 기술 에 의한 기술

 

시드니 대학 전자 회로의 온도를 프로빙하는 나노 크기의 다이아몬드의 그림. 신용 : Dr. Trong Toan Tran ,2019 년 5 월 3 일

세포 내부 또는 마이크로 및 나노 전자 부품 내부의 미세한 스케일에서 온도 및 온도 변화를 측정하고 모니터링 할 수 있기 때문에 질병 탐지에서 최신 계산 및 통신 기술의 주요 과제에 이르기까지 다양한 분야의 연구에 영향을 줄 수 있습니다. , 전자 부품의 확장 성 및 성능을 측정하는 방법. University of Technology Sydney (UTS)의 과학자들이 이끄는 공동 연구팀은 나노 크기의 온도를 정확하게 측정하기 위해 다이아몬드 나노 입자에 원자 형태의 개재물을 사용하는 매우 민감한 나노 온도계를 개발했습니다. 센서는 고전 물리학의 한계가 더 이상 적용되지 않는 양자 수준에서 원자와 비슷한 다이아몬드 함유 물의 성질을 이용합니다. 다이아몬드 나노 입자는 인간의 머리카락의 너비보다 10,000 배 작은 극히 작은 입자 로 레이저로 조사했을 때 형광을냅니다. 수석 수사관 인 Carlo Bradac 박사 (UTS 수학 및 물리 과학 학교) 박사는 새로운 기술은 단지 개념 증명 실현이 아니라고 말했습니다. "이 방법은 즉시 배치가 가능하며 우리는 현재 생물학적 샘플 과 높은 전력 전자 회로 모두에서 온도 변화 를 측정하는 데 사용하고 있습니다.이 회로는 민감도와 온도를 모니터링하고 제어하는 ​​데 크게 의존하며 다른 방법으로는 달성하기 어렵습니다. "Bradac 박사는 말했다. 사이언스 어드밴스 (Science Advances)에 발표 된 연구는 러시아 과학 아카데미 (RU), 난양 기술 대학교 (SG) 및 하버드 대학교 (US)의 UTS 연구자와 국제 협력자 간의 협력이다. UTS의 물리학자인 Trong Toan Tran 박사는 순수 다이아몬드는 투명하지만 "보통 외부 원자 함유 물과 같은 불완전 함을 포함하고있다"고 설명했다. 

https://3c1703fe8d.site.internapcdn.net/newman/gfx/video/2019/5ccc4ebbd0b8d.mp4

과학자들은 나노 미터 크기의 다이아몬드 입자를 고정밀 온도계로 이용합니다. 신용 : Dr. Carlo Bradac, Trong Toan Tran 박사와 공동 애니메이션 됨 Tran 박사는 "다이아몬드에 다양한 색상, 황색, 분홍색, 청색 등을주는 것 이외에 레이저 광선을 조사 할 때 결함이 특정 파장 [색상]에서 빛을 방출합니다. 연구진은 안티 스톡스 (Anti-Stokes)라고 불리는 특별한 정권이 있음을 발견했다. 이러한 정체는 다이아몬드 색상 불순물에 의해 방출되는 빛의 강도가 주변 환경의 온도에 매우 강하게 의존한다는 것을 발견했다. 이 다이아몬드 나노 입자는 단지 몇 나노 미터 크기 일 수 있기 때문에 작은 나노 온도계로 사용할 수 있습니다. "우리는 즉시이 독특한 형광 온도 의존성을 이용하고 초소형 온도 프로브로서 다이아몬드 나노 입자를 사용할 수 있음을 깨달았다"고 Bradac 박사는 말했다. "이것은 다이아몬드가 독성이 없으므로 특히 매력적이므로 섬세한 생물학적 환경에서 측정하기에 적합하고 매우 탄력적이어서 수백도에 이르는 매우 혹독한 환경에서 온도를 측정하는 데 이상적입니다."라고 덧붙였다. 연구자들은이 기술의 중요한 장점은 모든 광학 기술이라는 것이다. 측정은 시료와 접촉 한 나노 입자 수중 용액의 방울을 넣고 비 침습적으로 측정 해야합니다. 레이저 광선 이 비춰 지면서 광학 형광 이 비춰집니다. 연구진은 나노 입자를 사용하는 유사한 전 광학적 접근법이 나노 수준의 온도를 성공적으로 측정했지만, UTS에서 개발 된 기술의 민감도와 공간 분해능을 모두 달성 할 수 있었던 사람은 없다고 생각한다. "우리는 현재의 최고 광학 해상도 마이크로 - 및 나노 - 온도계와 비교할 때 또는 그보다 뛰어난 감도로 우리의 센서가 온도를 측정 할 수 있다고 믿습니다. UTS의 연구자들은 나노 스케일 온도계가 가장 명백한 것으로 나타 났지만 양자 시스템에서 안티 스톡스 (anti-stokes) 체제를 이용하는 유일한 어플리케이션과는 거리가 멀다는 점을 강조했다. 이 체제는 통상적으로 탐험되지 않는 에너지에서 격리 된 양자 시스템에서 근본적인 빛 - 물질 상호 작용을 탐구하기위한 기초를 형성 할 수있다. 실용적인 나노 스케일 센싱 기술의 새로운 가능성을 열어줍니다. 일부는 광을 사용하여 물체를 식히기 위해 광학 냉장처럼 이국적입니다.

추가 탐색 기계 학습은 다음 단계의 양자 감지를위한 길을 열어줍니다. 자세한 정보 : "나노 스케일 온도계를위한 고체 상태 양자 이미 터의 안티 스톡 (anti-stokes) 여기" Science Advances (2019). advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav9180 저널 정보 : Science Advances 에 의해 제공 기술, 시드니 대학

https://phys.org/news/2019-05-technique-quantum-temperature-nanoscale.html

 

 

.개발중인 세포는 배아 내에서 수영을 동기화합니다

듀크 대학교 린지 키 (Lindsay Key) 컴퓨터 생성 벡터는 발달중인 과일 배아 내에서 세포핵의 움직임과 속도를 보여줍니다. 이러한 소용돌이 치는 핵이 균등하게 그리고 동등하게 확산되어 동일한 수의 분열을 겪도록합니다. 크레디트 : DiTalia Lab, 2019 년 5 월 3 일

작은 발달 배아 내부의 생명의 시작은 시계에 매혹적입니다. 각 운동과 생화학 반응은 시간의 95 % 정도의 정확한 순서로 실행되어 건강한 유기체를 개발하게됩니다. 일이 오랜 시간이 지나면 나머지 5 %는 인생의 후반기에 영향을 미치므로 근이영양증 및 인간의 관련 장애와 같은 질병을 유발할 수 있습니다. 듀크 대학 (Duke University) 의대의 과학자들은 과일 파리의 배아를 관찰함으로써 인생의 중요한 초기 단계가 어떻게 그렇게 완벽하게 수행되는지 이해하는 데 한 걸음 더 다가갔습니다. 단일 세포가 반복되는 세포 분열을 통해 번식 하는 인간 배아와 달리, 초파리의 초기 배아는 동일한 세포 내에서 수천 개의 핵으로 분할되는 단일 핵을 함유하는 축구 형태의 난자에서 시작됩니다. 세포 생물학 조교수 인 Stefano Di Talia 박사 와 대학원생 Victoria Deneke는 생화학 활동의 진동 이 세포 핵 주위에서 시작 된다는 것을 관찰했습니다 . 이러한 진동은 핵을 특정 포메이션으로 확산시키는 전류를 생성하여 동기화를 유지하고 동일한 분열 수를 겪게합니다. 이전에는 이러한 진동이 발생한 위치와 배아 내부의 움직임을 제어하는 ​​데 어떤 역할을했는지 여부는 알려지지 않았습니다. 이 발견은 5 월 2 일 Cell 의 저널에 실렸다 .

https://youtu.be/6gQ05Pg_WJk

학점 : Duke University

"실제로이 논문을 특별하게 만드는 것은 그곳에 있었던 모든 아이디어를 종합하고 문제를 해결하기위한 모델을 만드는 능력이었습니다."라고 Di Talia는 말했습니다. " 우리가 개발 한 정교한 계산 모델을 사용하여 생화학이 무엇인지, 세포 역학과 어떻게 상호 작용 하는지를 정확히 결정할 수 있습니다." 토리노 대학의 공동 저자 알베르토 Puliafito의 전문 기술로 개발 된 전산 모델을 사용하여, 과학자들은 핵 위치의 프로세스가 제대로 발생하지 않는 경우가 발생합니다 것을 확인할 수 있었다 세포 분열이 떨어지는 동기 및 유전 적 결함 디 탈리아 (Di Talia)는 개발이 정확하게 진행될 수 있도록이 프로세스가 통제되어야한다는 진화론적인 압력이 있기 때문에 "정확하게 그렇게합니다. 초파리 배아 가 인간 배아와 다르게 발달한다고해도 과학자들은이 연구가 인간 발달과 재생 연구에 여전히 빛을 발할 수 있다고 말했다. "광범위하게 말하면, 모든 동물들 사이에 많은 공통점이있다"고 Deneke 박사는 말했다. 우리는 세포 번호를 먼저 확장 한 다음 다른 세포 유형으로 지정해야하며, 그 과정이 어떻게 조정되는지는 본질적으로 우리가 배우려는 것입니다. 우리의 연구는 더 복잡한 조직에 적용 할 수있는 일반적인 원칙을 보여줍니다. " 추가 탐색 정자와 계란은 잊어 버려 연구원은 배아 줄기 세포를 피부 세포에서 만들었습니다.

추가 정보 : Victoria E. Deneke et al. 자기 조직화 된 핵 포지셔닝은 Drosophila 태아 세포 (2019) 의 세포주기를 동기화합니다 . DOI : 10.1016 / j.cell.2019.03.007 저널 정보 : 세포 Duke University 제공

https://phys.org/news/2019-05-cells-synchronized-embryo.html

 

 

.Messier 106의 구상 성단 체계 - 우주 정오의 유물?

Instituto de Radioastronomía y Astrofísica M106의 틀린 색깔 심상. 이미지는 WSRT의 중성 수소 데이터 (파란색)와 CFHT의 광학 데이터 (빨강 및 녹색)를 결합합니다. 노란색 원은 관측 된 구상 성단을 강조하는데, 이는 회전하는 디스크에 분산되어 있으며 중성 가스의 속도와 동일한 속도를 가진다. 일러스트 및 디자인 : Divakara Mayya, INAOE. 학점 : Instituto de Radioastronomía y Astrofísica , 2019 년 5 월 3 일

멕시코 연구원이 이끄는 국제 과학 팀은 그들이 속한 나선 은하 Messier 106 (M106 또는 NGC 4258라고도 함)의 디스크에있는 가스와 같은 속도로 회전하는 구상 성단을 발견했습니다. 그들의 원반형 배열과 속도 때문에,이 먼 물체는 우주 정오의 유물이 될 수 있습니다. 이 연구는 멕시코가 파트너 인 Gran Telescopio Canarias (GTC)를 사용하여 수행되었으며 그 결과는 The Astrophysical Journal (ApJ) 5 월 1 일자 호에 실렸습니다 . 멕시코 국립 자율 대학 (IRyA-UNAM)의 라디오 천문학 및 천체 물리학 연구소 (University of Radio Astronomy and Astrophysics)의 연구원 인 Rosa Amelia González-Lópezlira 박사가이 프로젝트를 주도하고 있습니다. 이 기사의 두 번째 저자는 천체 물리학, 광학 및 전자 공학 연구소 (INAOE)의 Divakara Mayya 박사 연구원입니다. 실무 그룹은 IRyA-UNAM 및 INAOE의 다른 동료들뿐만 아니라 호주, 브라질, 칠레, 덴마크, 프랑스 및 독일의 연구원 및 학생들을 포함합니다. González-Lópezlira 박사는 구상 성단 은 10 만에서 100 만 개의 별이 있다고 설명합니다 . 그것들은 공통된 대상이며, 특히 큰 은하계에 존재 합니다. "은하계는 160 개의이 성단을 가지고 있지만, 매우 큰 은하계는 수만 개가있을 수 있습니다. 보통이 성단은 구형으로 분포되어 있습니다. 구상 성단의 모든 별들은 거의 같은 연령대이며, 우리는 이들 클러스터가 어떻게 형성되었는지 정확히 알지 못한다. 그리고 그것을 설명하려고하는 몇 가지 가설이있다 : 하나는 은하의 형성에 선행한다고, 다른 하나는 은하의 형성과 함께 형성되고, 다른 하나는 몇몇 은하 은하계 합병 기간에 가스가 충돌 할 때 나타난다 "고 말했다. 예를 들어, 은하수에서 대부분의 구상 성단들은 은하와 함께 형성되어있는 것처럼 보입니다. 하나 또는 몇 개의 작은 은하가 그곳에 합병되었을 때, 나중에 형성되거나 획득되었다. 구상 성단은 빅뱅 이후 23 억년 전, 그리고 우주 별 형성 비율이 100 억년 전에 절정에 이르기 직전에 약 115 억 년 전에 형성된 매우 오래된 물체입니다. "이시기는 우주의 정오라고 알려져 있으며, 클러스터는 매우 밝고 매우 먼 거리에서 볼 수 있습니다. 이는 최대 별 형성 기간 동안 은하가 어떻게 조립되었는지에 대한 단서를 제공 할 수 있음을 의미합니다. 천체 물리학 자. ApJ 5 월 1 일자 호에 게재 된 기사는 5 천 2 백만 광년 반경 내에있는 9 개의 나선 은하로 이루어진 구상 성단 시스템을 연구하는 대규모 프로젝트의 일부입니다. 연구자는 "우리는 특히 구상 성단의 수와 나선 은하의 중앙 블랙홀의 질량 사이의 관계에 관심이있다"고 말했다. 관계는 타원 은하에 대해서는 매우 단단하지만 나선 은하에서는 명확하지 않습니다. 예를 들어 은하계는 그것을 성취하지 못합니다. González-Lópezlira 박사는 다음과 같이 덧붙입니다. "우리가 연구 할 9 개의 나선 은하는 블랙홀의 질량에 대한 좋은 추정치를 가지고 있으며, 캐나다 - 프랑스 - 하와이 망원경으로 구상 성단이 잘 보이는 거리에 있습니다 (CFHT ), 우리는 초기 관찰을했다. " Dr. Divakara Mayya는 이러한 종류의 연구가 이미지를 취하고 이른바 컬러 - 컬러 다이어그램을 기반으로 구형 클러스터 후보를 찾는 것으로 시작한다고 설명합니다. 이 경우, 광학 필터 이외에, 자외선 및 적외선 필터가 사용되었는데, 이는 일반적이지 않다. "이 다이어그램에서 후보가 선택되었지만 별과 먼 은하와 같은 다른 명백한 점원이 스며들 수 있습니다. 따라서 스펙트럼은 각 물체가 오래된 coeval 인구를 가지고 있으며 경기 후퇴 속도가 경기 후퇴 속도와 양립 할 수 있음을 확인합니다. 우리는 GTC에서 OSIRIS를 사용하는데,이 물체는 아주 멀리 떨어져 있기 때문에 스펙트럼에서 정보를 추출하기 위해서는 세계에서 가장 큰 광학 망원경으로 1 시간 이상 노출되어야합니다. OSIRIS는 한 번에 여러 개체를 관찰 할 수있는 다중 개체 분광기입니다. 우리는 두 분야에서 총 23 개의 구상 성단 후보자를 관찰했다. " 이 프로젝트의 주요 발견은 완전히 예상치 못한 놀라운 일이었습니다. 구체에 분포하는 대신에, "NGC 4258의 구형 성단은 Westerbork Synthesis로 관측 된 은하의 중성 수소 (HI) 기체 디스크만큼 위상이 같고 빠르게 회전하는 디스크에 배열 된 것처럼 보입니다. 그 중심에서 먼 거리에서도 라디오 망원경 (WSRT)은 이전에 보지 못했지만 분명히 사실입니다. 그러나 사람들은 그것들을 확인하기 위해 계속 노력해야합니다. 이것은 작업 할 때 일어날 수있는 아주 좋은 것들 중 하나입니다. 과학 "이라고 Mayya 박사는 말합니다. González-Lópezlira 박사는 M106 클러스터가 이동하는 방식 때문에 배포되는 디스크가 100 억년 전에 형성되는 디스크와 매우 유사하다고 말합니다. "우리는 M106 군집의 원반이 우주 정오의 유물이거나 잔재라고 추측합니다." 연구진은 GTC와 함께 M106이 구형 ​​성단과 블랙홀 갯수 사이의 상관 관계에 빠지며 구형 성단을 찾는 측광법이 우수하다는 것을 확인했다. M106의 중앙에있는 초대 질량 블랙홀은 최근에 발표 된 이미지보다 은하수의 10 배, 메시에 87의 150 배 적은 태양 질량이 4 천만에 달합니다. 마지막으로, IRyA-UNAM 연구원은 더 많은 나선 은하에서 이와 같은 연구가 은하계, 구형 클러스터 시스템 및 블랙홀의 조립에서 제안 된 여러 가설의 역할을 명확히 할 것이라고 덧붙였다. 추가 탐색 이미지 : 허블은 성단에 의해 떼 지어들은 은하를 잡는다.

추가 정보 : Rosa A. González-Lópezlira 외. NGC 4258 구상 성단 후보의 분광학 : 회원 확인 및 운동학, The Astrophysical Journal (2019). DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ab113a 저널 정보 : 천체 물리학 저널 Instituto de Radioastronomía y Astrofísica에서 제공

https://phys.org/news/2019-05-globular-cluster-messier-106a-relic.html

 

 

.입자 시뮬레이션의 도약

에 의해 페르미 국립 가속기 연구소 보존 시스템은 고조파 발진기 시스템으로 모델링 할 수 있습니다.이 시스템은 사실상 모든 곳에서 발생합니다. 상하로 움직이는 스프링의 움직임과 뽑아 낸 현의 진동은 모두 고조파 발진기의 예입니다. 양자 역학에서 고조파 발진기 동작은 일반적인 파동 함수로 설명됩니다. 몇 가지 (일반적인) 웨이브 기능이 여기에 표시됩니다. Fermilab 팀은 최근에 양자 컴퓨터에서 보 존 시스템의 웨이브 기능을 나타내는 방법을 발견했습니다. 신용 : Allen McC , 2019 년 5 월 3 일

Department of Energy의 Fermilab 과학자 그룹은 양자 컴퓨팅을 사용하여 우리 우주를 묶는 근본적인 상호 작용을 시뮬레이션하는 방법을 알아 냈습니다. Physical Review Letters에 실린 논문에서 Fermilab 연구원 은 최근까지 양자 시뮬레이션에서 상대적으로 무시 되어온 입자 군을 다루면서 양자 컴퓨터를 사용하여 원자 구조의 모델링에서 눈에 띄는 차이를 채웠다 . 우주를 구성하는 기본 입자는 물질의 빌딩 블록 인 페르미온 (fermions)이라고 불리는 입자와 물질 입자 인 필드 (bosons)라는 입자로 분류 할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 페르미온으로 만들어진 시스템을 계산하기위한 양자 알고리즘을 성공적으로 개발했습니다. 그러나 그들은 보손 (boson) 시스템 에서도 동일한 일을하는 데 훨씬 더 힘든 시간을 보냈습니다 . Fermilab 과학자 Alexandru Macridin은 처음으로 범용 양자 컴퓨터에서 fermions와 boson을 모두 포함하는 시스템을 모델링하여 원자 구조 영역의 현실적인 시뮬레이션에 대한 문호를 열었다. 그의 작품은 Fermilab 양자 과학 프로그램의 일부입니다. "양자 계산에서 보손의 표현은 이전에 문헌에서 잘 다루어지지 않았다"고 마 클리 딘은 말했다. "우리의 방법은 효과가 있었고 예상보다 좋았습니다." 양자 계산 문학에서 보손의 상대적인 불명료 함은 부분적으로 보손 그 자체와 양자 컴퓨팅 연구가 진화 한 방식과 부분적으로 관련이있다. 지난 10 년 동안, 양자 알고리즘의 개발은 양자 화학의 분자와 같은 순수한 fermionic 시스템을 시뮬레이션하는 데 집중적으로 집중되었습니다. "그러나 고 에너지 물리학에서 우리는 보손 (bosons)을 가지고 있으며, 고 에너지 물리학 자들은 보손과 페르미온 간의 상호 작용에 특히 관심이있다"고 Physical Review Letters 지의 공동 저자 인 Fermilab 과학자 Jim Amundson은 말했다. "그래서 우리는 기존의 페르미온 모델을 사용하여 보손을 포함하도록 확장 시켰고, 우리는 그것을 새로운 방식으로 수행했다." 큐 비트 (qubit) 의 속성과 관련된 모델 보손 (boson) 모델링의 가장 큰 장벽 .

상태 매핑하기

퀴 비트는 1과 0의 두 가지 상태를 가지고 있습니다. 유사하게, 페르미온 상태는 두 가지 별개의 모드를 갖는다 : 점유 및 비 점유. 큐 비트의 두 상태 속성은 페르미온 상태를 매우 직설적으로 나타낼 수 있음을 의미합니다. 큐 비트 상태는 "점유 됨"으로 할당되고 다른 큐 비트 상태는 "점유되지 않음"으로 할당됩니다. (고등 화학에서 국가의 직업에 대해 뭔가를 기억할 것입니다. 원자의 전자 궤도 는 최대 하나의 전자에 의해 점유 될 수 있습니다. 그래서 그들은 점유되었거나 안됩니다. 그 궤도는 결합하여 전자를 형성합니다 핵을 감싸는 껍질.) 큐 비트 상태와 페르미온 상태 간의 1 대 1 매핑은 페르미 이온 과정을 시뮬레이션하는 데 필요한 큐 비트의 수를 쉽게 결정할 수있게합니다. 만약 당신이 40 개의 궤도를 가진 분자처럼 40 개의 페르미온 상태의 시스템을 다루고 있다면, 그것을 표현하기 위해서는 40 큐 비트가 필요합니다. 양자 시뮬레이션에서 연구원은 분자 프로세스의 초기 상태를 나타내는 큐 비트를 설정합니다. 그런 다음 프로세스가 진화하는 방식을 반영하는 알고리즘에 따라 큐 비트가 조작됩니다. 더 복잡한 프로세스는 더 많은 큐 비트를 필요로합니다. 숫자가 늘어남에 따라 컴퓨팅 성능도 향상됩니다. 그러나 연구진은 페르미온 과정과 관련된 몇 가지 흥미로운 문제를 해결할 수 있습니다. "페르미온을 큐 비트 상에 매핑하는 방법에 대한 잘 발달 된 이론이 있습니다"라고이 연구의 공동 저자 인 로미 하닉 (Fermilab) 이론가 인 Roni Harnik은 말했다. 자연의 힘 입자 인 보손 (Bosons)은 다른 이야기입니다. 그것들을 매핑하는 비지니스는 빠르게 복잡해진다. 그것은 부분적으로 제한된 2 가지 선택 페르미온 상태와 달리 보손 상태는 매우 수용 적이기 때문입니다.

보손 수용

오직 하나의 페르미온 만이 특정한 페르미온 양자 상태를 차지할 수 있기 때문에, 그 상태는 점령되었거나 존재하지 않거나 또는 0이 아니다. 대조적으로, 보존 상태는 가변적으로 점유 될 수 있으며, 하나의 보손, 수천 개의 보손 또는 그 사이의 모든 것을 수용합니다. 그것은 보손을 큐 비트에 매핑하는 것을 어렵게 만듭니다. 단지 두 개의 가능한 상태로, 단일 큐 비트는 그 자체로 보손 상태를 나타낼 수 없다. 보손 (bosons)과 관련하여 질문은 큐 비트가 점유 상태인지 비 점유 상태인지를 나타내는 것이 아니라 오히려 보손 상태를 표현하는 데 큐 비트가 얼마나 필요한지의 문제입니다. "과학자들은 보손을 정확한 결과를 내기 위해 많은 양의 큐 비트가 필요한 큐 비트로 인코딩하는 방법을 생각해 냈습니다."라고 Amundson은 말했습니다. 많은 경우 엄청나게 많은 수입니다. 어떤 방법으로 유용한 시뮬레이션은 궁극적으로 보손 (boson) 유형 인 빛 입자를 생성하는 입자의 변형과 같이 보손 프로세스를 충실하게 모델링하는 데 수백만 큐 비트가 필요합니다. 이는 프로세스의 초기 설정을 나타내는 것일뿐입니다. 진화는 물론입니다. 마 클리 딘의 해결책은 보존 시스템을 다른 것으로, 다시 말해서 물리학 자들에게 친숙한 것, 즉 고조파 발진기로 재 등장시키는 것이었다. 고조파 발진기는 아 원자 (atom)에서 천문 (astronomical) 저울에 이르는 모든 곳에서 사용됩니다. 분자의 진동, 회로를 통과하는 전류의 펄스, 적재 된 스프링의 위아래 굴, 별 주위의 행성 운동은 고조파 발진기입니다. Macridin이 시뮬레이트하던 것과 같은 bosonic 입자조차도 작은 고조파 발진기처럼 취급 될 수 있습니다. 편재로 인해 고조파 발진기는 잘 이해되고 정확하게 모델링 할 수 있습니다. 응축 물질 물리에 대한 배경 - 자연의 연구 - 입자 기초에서 두 개의 노치 - 마 크리스탈은 결정에서 고조파 발진기를 모델링하는 것에 익숙했습니다. 그는 양자 컴퓨터에서 고조파 발진기를 표현하는 방법을 발견했으며, 그러한 시스템을 탁월한 정밀도로 큐 비트에 매핑하고 양자 컴퓨터에서 보손의 정확한 시뮬레이션을 가능하게했습니다. 낮은 큐 비트 비용 : 양자 컴퓨터에서 이산 고조파 발진기를 나타내는 것은 오실레이터가 많은 보손을 나타낼지라도 단지 몇 큐 비트 만 필요합니다. "우리의 방법은 이전에 다른 그룹이 제안한 것보다 기하 급수 적으로 보손 주에 대해 상대적으로 적은 큐 비트 수를 필요로합니다."라고 Macridin은 말했습니다. "같은 방법을 사용하는 다른 방법의 경우, 아마도 큐 비트 수가 더 많은 주문을 필요로 할 것입니다." 마손은 보슨 주당 6 큐 비트가 흥미로운 물리 문제를 탐험하기에 충분하다고 추정한다. 시뮬레이션 성공 Fermilab 그룹은 Macridin의 매핑 방법을 시험하기 위해 처음으로 원자 구조를 모델링하는 물리학 분야 인 양자 필드 이론을 사용했습니다. 그들은 결정을 형성하는 원자들의 진동과 결정 내의 전자들의 상호 작용을 성공적으로 모델링했다. 그 진동의 '단위'는 포논 (phonon)이라고 불리는 보존 (boson)입니다. 인근 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)에서 양자 시뮬레이터를 사용하여 전자 포논 시스템과 모델을 모델링했습니다. 그들은 약 20 큐 비트 만 사용하여 시스템의 특성을 높은 정확도로 계산할 수 있음을 보여주었습니다. 시뮬레이터는 최대 35 큐 비트의 양자 컴퓨터가 어떻게 작동 하는지를 시뮬레이트하는 고전적인 컴퓨터입니다. Argonne 연구원은 양자 화학 및 양자 물질과 같은 주요 영역에서 양자 컴퓨팅 의 잠재적 영향을 탐구하기 위해 시뮬레이터와 확장 가능한 알고리즘에 대한 전문 지식을 활용합니다 . "우리는이 기술이 효과가 있다는 것을 보여주었습니다."Harnik이 말했다. 그들은 보론을 고조파 발진기로 표현함으로써 페르미온 - 보슨 상호 작용을 포함하는 시스템을 효율적이고 정확하게 기술 할 수 있음을 보여 주었다. "그것은 좋은 적합으로 밝혀졌습니다."Amundson이 말했다. "나는 한 가지 아이디어로 시작했으나 효과가 없었기 때문에 보손의 표현을 바꿨다"고 맥 딜린은 말했다. "그리고 그것은 효과가 좋았고, 이것은 단기간의 양자 컴퓨터에서 가능한 fermion-boson 시스템의 시뮬레이션을 가능하게합니다." 범용 애플리케이션 Fermilab 그룹의 시뮬레이션은 과학자들이 양자 컴퓨터에서 보손을 모델링 한 것은 처음이 아니다. 그러나 다른 경우에는 과학자들이 보손을 시뮬레이트하기 위해 특별히 설계된 하드웨어를 사용했기 때문에 모방 된 보손 시스템의 진화는 말하자면 특수 컴퓨터에서 자연스럽게 일어납니다. Fermilab 그룹의 접근 방식은 범용 양자 컴퓨터라고도하는 범용 디지털 양자 컴퓨터에서 효율적으로 적용 할 수있는 첫 번째 방법입니다. Fermilab의 Macridin, Amundson 및 기타 입자 물리학 자의 다음 단계는 고 에너지 물리학 문제에 대한 방법을 사용하는 것입니다. "본질적으로, 페르미온 - 보슨 상호 작용은 근본적이며 모든 곳에서 나타난다"고 맥 딜린은 말했다. "이제 우리 알고리즘을 우리 분야의 다양한 이론으로 확장 할 수 있습니다." 그들의 업적은 입자 물리학을 뛰어 넘습니다. Amundson은 그들의 연구진이 가까운 미래에 실세계 문제를 해결하는데 유용 할 수 있다고 생각하는 재료 과학자들로부터 그들의 그룹이 들어 봤다고 말한다. "우리는 적은 양의 자원을 필요로하는 새로운 방식으로 보손을 도입했다"고 아문 손은 말했다. "그것은 정말로 새로운 양자 계급을 열어줍니다 ."

추가 탐색 분자 특성을 예측하는 새로운 양자 컴퓨터 설계 추가 정보 : Alexandru Macridin et al. 범용 양자 컴퓨터의 전자 - 포논 시스템, Physical Review Letters (2018). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.121.110504 저널 정보 : Physical Review Letters 에 의해 제공 페르미 국립 가속기 연구소

https://phys.org/news/2019-05-quantum-particle-simulation.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