주문형, 광자 얽힘 신시사이저
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Charles Aznavour - La Mama
.지구는 해저를 다이아몬드로 재활용합니다
에 의해 맥쿼리 대학 손가락 위의 반짝이는 해저에 재사용됩니까? 크레디트 : Stephen Durham. 2019 년 5 월 29 일
손가락 위의 다이아몬드는 지구에서 깊은 곳에서 조리 된 해저로 만들어진 것일 가능성이 큽니다. 호주의 시드니에있는 맥쿼리 대학 (Macquarie University) 지구 물리학 자들이 이끄는 새로운 연구에 따르면, 많은 다이아몬드에 갇혀있는 흔적이 많은 돌들이 고대의 해저에서 형성되어 지구의 지각 아래에 묻혀 있다는 것을 보여주고있다. 지구 표면에서 발견되는 대부분의 다이아몬드는 이런 식으로 형성됩니다. 다른 것들은 맨틀 깊은 곳에서 용융물이 결정화되어 생성된다. 마이클 포스터 (Michael Förster) 교수, 스티븐 폴리 (Stephen Foley) 박사, 올리비에 알라드 (Olivier Alard) 박사와 독일 괴테 (Goethe) 대학교와 요하네스 구텐베르크 대학교 (Johannes Gutenberg Universität)의 연구진 은 극한의 압력 과 온도를 재현 한 실험 에서 바닥 아래에서 퇴적물의 해수가 바다는 올바른 방식으로 반응하여 다이아몬드에서 발견되는 소금의 균형을 만듭니다. 사이언스 어드밴스 (Science Advances )에 발표 된 이번 연구 는 다이아몬드 형성에 관한 오랜 의문을 해결했다. "다이아몬드 내부에 갇혀있는 염분은 해양 해수에서 나왔지만 테스트 할 수 없다는 이론이있었습니다. "우리의 연구는 해양 퇴적물에서 나온 것으로 나타났습니다." 다이아몬드는 맨틀의 아주 오래된 부분에서 지구의 지각 아래에 형성되는 탄소의 결정입니다. 그들은 킴벌 라이트 (kimberlite)라고 불리는 특별한 종류의 마그마 (magma)의 화산 분화에서 표면으로 이동합니다. 보석 다이아몬드는 보통 순수한 탄소로 만들어 지지만, 흐리고 덜 보석상에 호소하는 소위 섬유질 다이아몬드는 흔히 형성되는 환경에 대한 정보를 나타내는 소량의 나트륨, 칼륨 및 기타 미네랄을 포함합니다. 이 섬유질 다이아몬드는 일반적으로 연마되어 드릴 비트와 같은 기술적 인 용도로 사용됩니다. 섬유 다이아몬드는 보석 다이아몬드보다 빠르게 성장합니다. 즉, 다이아몬드 다이아몬드가 형성되는 동안 작은 다이아몬드 샘플을 수집합니다. 마이클은 "다이아몬드가 성장하는 동안 염류가 필요하다는 것을 알았습니다. 이제는 해양 퇴적물이이 법안에 부합한다는 것을 확인했습니다. 이 과정이 일어나려면 큰 지층의 해저가 한 지형 판이 다른 지층 아래로 미끄러지는 침강 (subduction)으로 알려진 과정에서 표면 아래 200km 이상 깊이까지 미끄러 져 내려와야합니다. 퇴적물은 고대 맨틀에서 발견 된 800 ° C 이상의 온도에서 녹기 시작하기 전에 4 기가 파스칼 (대기압 40,000 배)으로 압축되어야하기 때문에 빠른 강하가 필요합니다. 아이디어를 테스트하기 위해 독일의 요하네스 구텐베르크 대학교 (Universität Mainz)와 괴테 대학 (Goethe Universität Frankfurt)의 팀원들은 일련의 고온 고온 실험을 수행했습니다. 그들은 해저 퇴적물 샘플을 페리도 타이트 (peidotite)라고 불리는 암석이있는 용기에 넣었는데, 이것은 다이아몬드가 형성되어있는 맨틀 부분에서 발견되는 가장 일반적인 종류의 암석이다. 그런 다음 그들은 압력과 열을 올려서 맨틀의 다른 장소에서 발견되는 것과 같은 조건에서 샘플을 서로 반응 할 시간을주었습니다. 4 ~ 6 기가 파스칼의 압력과 800 ~ 1100도 사이의 기온에서 표면 아래 120 ~ 180 킬로미터의 깊이에 해당하는 나트륨과 칼륨의 균형을 이루는 소금이 발견되었다. 다이아 패 한 벌. "우리는 다이아몬드 성장으로 이어지는 과정이 침강 지대에서 해양 퇴적물의 재활용에 의해 추진된다는 것을 보여주었습니다. "우리 실험의 결과로 다이아몬드 표면을 지구로 운반하는 킴벌 라이트 마그마 (kimberlite magmas) 형성에 필요한 성분 인 미네랄이 생성되었습니다 ."
추가 탐색 해양 지각으로 형성된 에볼로 지 다이아몬드 더 자세한 정보 : "깊은 맨틀에서 침전물이 녹 으면 다이아몬드에 염분 유체 함유 물이 생성됩니다" Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aau2620 , https://advances.sciencemag.org/content/5/5/ea2626 저널 정보 : Science Advances Macquarie University에서 제공
https://phys.org/news/2019-05-earth-recycles-ocean-floor-diamonds.html
.주문형, 광자 얽힘 신시사이저
Thamarasee Jeewandara, Science X 네트워크, Phys.org 다양한 종류의 얽힘. (A) 우리의 얽힘 신서사이저에 의해 생성 될 수있는 얽힘의 유형. (B)이 실험에서 실제로 생성되고 검증 된 얽힘의 유형. 오렌지 구체는 양자 모드를 나타냅니다. 두 개의 모드를 연결하는 파란색 화살표는 연결된 노드가 얽힘을 사용하여 서로 통신 할 수 있음을 의미합니다. 두 가지 모드를 연결하는 갈색 링크는 클러스터 상태를 생성하는 얽혀있는 게이트가이 모드들 사이에 적용됨을 의미합니다. 크레딧 : Science Advances , doi : 10.1126 / sciadv.aaw4530, 2019 년 5 월 29 일
양자 정보 프로토콜은 다양한 기반으로 얽히게 같은 모드 아인슈타인 Podolsky - 로젠 (EPR), Greenberger - 혼 - Zeilinger(GHZ) 및 기타 클러스터 상태. 주문형 준비 (on-demand preparation)를 위해, 광학 상태에서 압착 된 광원으로 이러한 상태를 실현할 수 있지만, 다양한 실험을 통해 다양한 얽힘 상태를 개별적으로 구현할 수있는 다양한 광학 회로가 필요하므로 이러한 실험에는 다용도가 부족합니다. 최근의 연구에서, 일본의 Applied Physics and Engineering 학제 간 부서의 Shuntaro Takeda와 동료들은 온 디맨드 얽힘 합성기를 개발하여 단점을 해결했습니다. 실험 설정을 사용하여 물리학 자들은 짜내는 빛의 소스에서 얽힌 상태를 프로그래밍 방식으로 생성했습니다. 연구에서, 그들은 시간 영역에서 광 펄스를 처리하기 위해 나노초 시간 스케일에서 동적으로 제어되는 루프 기반 회로를 사용했다. 과학자들은 광학 회로를 변경하지 않고 단일 설정에서 1000 가지 이상의 모드를 포함하는 5 개의 서로 다른 작은 얽힘 상태와 대형 클러스터를 생성하고 검증했습니다. 다케다 (Takeda) 등이 개발 한 회로 생성 된 얽힌 상태의 한 부분을 저장 및 해제하여 양자 메모리로 기능 할 수 있습니다. Science Advances 에 게재 된 실험 보고서 는 확장 가능한 양자 프로세서 (quantum processor)를 사용하여 주문형 (on-demand) 일반 얽힘 신시사이저를 만드는 새로운 방법을 열어 줄 것입니다. 얽힘은 큐 비트 (qubit) 및 CV ( continuous variable ) 영역에서 다양한 응용 프로그램을 수행하는 많은 양자 정보 프로토콜에 필수적입니다 . 예를 들어, 2 모드 Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) 상태 는 2 자 양자 통신 및 양자 텔레포레이션을 기반 으로 하는 양자 논리 게이트의 빌딩 블록으로 가장 많이 사용되는 최대 얽힘 상태 입니다. 이 상태의 일반화 된 버전은 GHZ 퀀텀 상태가 n 명의 참여자 사이에서 공유 될 수있는 양자 네트워크를 구축하기위한 중앙 n 모드 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) 상태 입니다. 예를 들어, n 명의 참가자는 양자 비밀 공유를 위해 서로 통신 할 수 있습니다 . 에 대한반면 양자 상태 계산 (quantum computation) 은 클러스터 상태 (cluster state) 로 알려진 얽힘 (entanglement)의 특별한 유형이 일방향 양자 계산 을 허용하는 보편적 인 자원으로서 많은 관심을 끌고있다 . 결정 성있게 광결정 얽힘 상태를 준비하기 위해 현재 사용되는 가장 편리하고 잘 정립 된 방법은 빔 스플리터 네트워크를 사용하여 압축 된 광을 혼합 하여 연속 가변 (CV) 체제 에서 얽힘을 발생시키는 것 입니다. 물리학 자들은 최근에 시간 영역 또는 주파수 영역 에서 멀티플렉싱 된 광원을 압박함으로써 대규모 인탱글 된 상태를 증명했다 . 이 방법은 특정 상태의 얽힘 상태를 만들기 위해 다양한 광학 설정을 설계해야했기 때문에 다용도가 아니 었습니다. 물리학 자들은 이전에 다중 모드 양자 상태에서 몇 가지 유형의 얽힘의 프로그램 가능한 특성을 후 처리 측정 또는측정 기준 변경 . 단일 프레임 워크 내에서 프로그램 가능한 결정 론적 방식으로 다양한 얽힘 상태를 직접 합성하는 것은 현재 까다로운 작업으로 남아 있습니다.
이 실험에서 실제로 생성되고 검증 된 얽힘의 유형. 오렌지 구체는 양자 모드를 나타냅니다. 두 개의 모드를 연결하는 파란색 화살표는 연결된 노드가 얽힘을 사용하여 서로 통신 할 수 있음을 의미합니다. 두 가지 모드를 연결하는 갈색 링크는 클러스터 상태를 생성하는 얽혀있는 게이트가이 모드들 사이에 적용됨을 의미합니다. 크레딧 : Science Advances , doi : 10.1126 / sciadv.aaw4530
현재 연구에서 Takeda et al. 는 기존의 문제를 해결하기 위해 중요한 얽힘 상태를 프로그래밍 가능하게 생성하기 위해 주문형 광자 신시사이저를 제안했다.
1.EPR 상태
2.n 모드 GHZ 상태
3.단일 설정에서 n> 2에 대한 n 모드 선형 또는 별 모양의 클러스터 상태.
이들은 시간 영역에서 광 펄스를 처리하는 동적 인 제어 가능한 광자 회로에 신시사이저를 기반으로했습니다. 회로를 사용하여 과학자들은 다양한 얽힌 상태의 프로그램 가능한 생성을 확인했습니다. 셋업은 생성 된 얽힌 상태의 한 부분을 저장하고 해제하여 양자 메모리로 작동 할 수도 있습니다. 새로운 방법은 확장 성 및 프로그램 가능성을 포함하는 광자 양자 정보 처리 가능성에 대한 유망한 경로를 제공합니다.
온 디맨드 얽힘 합성기의 개략도. (A) 개념도. (B) 시스템 매개 변수를 변경하기위한 시간 순서. (C) 등가 회로. (D) 실험 설정. 자세한 내용은 재료 및 방법을 참조하십시오. "H"및 "V"는 각각 수평 및 수직 편파를 나타냅니다. OPO, 광 파라 메트릭 발진기; PBS, 편광 빔 스프리터; QWP, 1/4 파장 판; EOM, 전기 광학 변조기; LO, 국부 발진기. (E) 빔 스플리터 투과율 T (t)의 실제 제어. 측정 된 (파란색 선)과 이상적인 (검정 점선) 응답이 모두 그려져 있습니다. 크레딧 : Science Advances , doi : 10.1126 / sciadv.aaw4530
얽힘 신디사이저의 개념을 형성 할 때, 과학자들은 단일 압착기를 사용하여 연구에서 압착 된 광 펄스를 순차적으로 생산했습니다. 그들은 왕복 시간 (τ)이 펄스 사이의 시간 간격과 같은 루프 회로에 펄스를 주입했습니다. 이 루프는 가변 투과율 T (t)를 갖는 빔 스플리터 및 가변 위상 천이 θ (t)를 갖는 위상 시프터를 포함하며, 여기서 t는 시간을 나타낸다. 루프를 통해 전송 한 후, 과학자들은 측정 가능한 측정 기준을 사용하여 펄스를 호모 다인 검출기 로 향하게했습니다 . 이 회로는 압착 된 펄스로부터 다양한 얽힘 상태를 종합하여 후속 분석에 사용할 수 있습니다. 프로그램 가능 얽힘의 발생을 입증하기 위해, 과학자들은 먼저 5 개의 서로 다른 작은 얽힘 상태를 생성하기 위해 합성기를 프로그래밍했습니다. 여기에는 (1) EPR 상태, (2) 3 모드 GHZ, (3) 2 모드 클러스터 상태 및 (4) 3 모드 클러스터 상태 쌍이 포함됩니다. 얽힘의 상태를 확인하기 위해 과학자들은 호모 다인 신호 (파동 함수를 전기 신호로 변환)에 시간 모드 함수를 적용 하고 광대역 광 펄스 의 직교 를 추출하여 다른 펄스 간의 상관 관계를 평가했습니다. 그들은 효과적인 압착의 수준과 직접적으로 관련되어있는 불가분성 매개 변수를 사용하여 상관 관계의 강도를 정량화했습니다. 과학자들은 5 가지 얽힌 상태의 프로그램이 가능한 생성을 입증하기 위해 값이이 연구에서 파생 된 분리 할 수없는 기준을 만족하는 결과를 얻을 수있었습니다. 그들은 압착 된 광 생성 동안 누적 된 손실을 사용하여 값을 설명하고 루프에서 그리고 측정 중에 얽힌 합성을 설명했습니다.
1 차원 클러스터 상태 생성. (A) 도식. (B) 처음 15 개 모드에 대한 직사각형의 단일 샷 측정. 홀수 (짝수) 숫자 모드에 대해 x ^ k (p ^ k)를 측정하고 빨간색 사각형 (파란색 원)으로 플롯합니다. (C) p ^ k (파란 동그라미)와 x ^ k-1 + x ^ k + 1 (붉은 색 다이아몬드)의 비교. (D) (i) 진공 상태 (기준, 검은 점) 및 (ii) 클러스터 상태 (파란색 점)에 대한 nullifier <δ k2>의 측정 된 분산. 각 분산의 SE는 약 0.01이며 항상 0.03 미만입니다. 노란색 음영 영역은 분리 할 수없는 영역을 나타냅니다. 크레딧 : Science Advances , doi : 10.1126 / sciadv.aaw4530
그럼에도 불구하고 실험 장치는 회로를 구동하는 전기 광학 (EOM) 변조기의 설계 한계 때문에 3 모드 GHZ 및 클러스터 상태 이상을 합성 할 수 없었다. 결과적으로 과학자들은보다 정교한 구동 회로를 개발하거나 계단식 다중 EOM을 구축하여 선택 가능한 전송률 값의 수를 늘리고 다음에 다양한 GHZ 및 클러스터 상태를 생성하는 것을 목표로합니다. 얽힘 합성기는 또한 높은 확장 성을 위해 대규모 얽힘 상태를 생성 할 수 있습니다. 로모그래퍼 도시 일차원 클러스터 상태 . 연구진에 의해 개발 된 회로는 클러스터 상태 생성 동등했다 앞서 제안 하고 요코야마 등에 의해 증명 후. 현재 연구에서 과학자들은 1,000 가지 이상의 얽힘 모드에 대해 1 차원 클러스터 상태를 생성했습니다 . 기술적 한계로 인해 과학자들은 실험에서 1008 모드 만 측정 할 수있었습니다. 그러나 원칙적으로이 방법은 생성 될 수있는 얽힌 모드의 수에 대한 이론적 인 제한이 없습니다. 과학자들은 요코야마 (Yokoyama) 등 의 이전 연구 와 비교하여 이들 클러스터 상태의 품질을 직접 비교할 수 없었다 . 현재의 루프 기반 방식은 실험 설정 에서 추가적인 광학 구성 요소로 인한 손실을 받기 쉽기 때문 입니다. 루프의 구성 요소 기반 손실에는 가변 빔 스플리터와 위상 시프터가 포함되어있어 광 펄스가 반복적으로 설정을 순환시킬 때 손실이 축적되었습니다. Takeda et al. 또한 프로그램 가능한 루프 회로에 광 펄스를 가두어줌으로써 양자 메모리를 형성했다. 비공식 CV 상태에 튜너 블 지연을 추가 할 수있는 능력은 다양한 양자 프로토콜에서 시간 동기화에 핵심적인 역할을 할 수 있지만, 물리학 자들은 지금까지 얽힌 연속 가변 (CV) 상태에 대해 몇 가지 양자 메모리 실험을 수행했을뿐입니다.
루프에서 EPR 상태의 한 부분을 저장합니다. (A) 제어 순서. (τ = 66 ns, n = 1, 2, ...)에 대해 SE와 함께 측정 된 분리 불가능한 파라미터 <[Δ (x1-x2)] 2> + <Δ (p1 + p2) , 11). 노란색 음영 영역은 분리 할 수없는 영역을 나타냅니다. 크레딧 : Science Advances , doi : 10.1126 / sciadv.aaw4530
루프 기반 양자 메모리는 빛의 파장이나 양자 상태를 제한하지 않는 간단하고 다양한 메모리이지만, 단일 광자 에 대해서만 이전에 나타났습니다 . Takeda et al. 루프에서 EPR 상태를 생성하고 n 루프에 대한 EPR 상태의 일부를 저장하여 최종적으로 해제함으로써 현재 작업에서 기능을 시연했습니다. 과학자들은 양자 상태를 안정화시키기 위해 루프의 기계적 안정성을 높이거나 피드백 시스템을 증가시켜 설정에서 양자 메모리의 수명을 늘릴 수있었습니다. 그들은 모든 CV 양자 상태를 루프 기반 메모리에 저장할 수 있었고 스퀴저를 다른 양자 광원 으로 변경하여 비 가우스 상태를 포함 할 수도 있었습니다. 이런 식으로 Takeda et al. 소규모 및 대규모 얽힘 상태를 프로그래밍 가능하게 생성 및 검증하고 빔 스플리터의 투과율, 위상 시프트 및 루프 기반 광 회로의 측정 기준을 나노초 시간 스케일에서 동적으로 제어합니다. 그들은 루프에 EPR 상태의 일부를 저장하여 회로 의 양자 메모리 용량을 시연했습니다 . 이 시스템은 프로그래밍 가능하고 확장 성이 뛰어나 미래의 광 양자 기술을위한 독특하고 다양한 도구를 제공합니다. Takeda et al. 임의의 클러스터 상태 를 합성하기 위해 입력 압착 된 펄스 를 결합하는 임의의 빔 스플리터 네트워크를 구현하기 위해이 루프 회로를 더 큰 루프에 임베딩하는 것을 상상해보십시오 . 그들은 또한 호모 다인 검출기의 신호와 비 가우시안 광원 에 기반한 프로그램 가능한 변위 연산자를 포함시킴으로써 보편적 인 양자 컴퓨터에이 회로의 확장을 예고한다 . 새로운 네트워크는 이러한 목표를 실현하고 광자 양자 정보 처리에 대한 이론 및 실험적 연구를 촉진하기위한 중요한 토대를 형성 할 것입니다.
추가 탐색 실리콘에 다 광자 양자 상태 생성 자세한 정보 : Shuntaro Takeda 외. 주문형 광자 얽힘 합성기, Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aaw4530 A. Einstein et al. 물리적 현실의 양자 - 기계적 묘사가 완료 될 수 있습니까?, Physical Review (2002). DOI : 10.1103 / PhysRev.47.777 Daniel M. Greenberger et al. 불평등이없는 Bell의 정리, American Journal of Physics (2005). DOI : 10.1119 / 1.16243 K. Jensen et al. 얽힌 연속 가변 상태를위한 양자 메모리, Nature Physics (2010). DOI : 10.1038 / nphys1819 저널 정보 : Science Advances , American Journal of Physics , Nature Physics Science X Network에서 제공
https://phys.org/news/2019-05-on-demand-photonic-entanglement.html
.연속체로의 도약
하여 막스 플랑크 협회 표준 텐서 네트워크 상태는 이산 공간 또는 격자, 예를 들어 큐 비트의 배열에있는 양자 시스템을 나타냅니다. 한편, 연속적인 텐서 네트워크는 무한히 작아 질 때까지 격자 거리를 줄여서 공간의 연속성을 복원합니다. 이렇게하면 양자 필드를보다 직접적으로 다룰 수 있습니다. 신용 : 맥스 플랑크 양자 광학 연구소, 2019 년 5 월 29 일
많은 상호 작용하는 양자 입자의 동역학을 정확하게 계산하는 것은 어려운 작업입니다. 그러나 이러한 시스템에 대한 유망한 계산 방법이 있습니다 : 텐서 네트워크는 Max Planck Institute of Quantum Optics의 이론 부문에서 연구되고 있습니다. 텐서 네트워크의 초기 초점은 예를 들어 결정에서 발생하는 것처럼 양자 입자가 격자로 제한되거나 미래의 양자 컴퓨터의 양자 레지스터에있었습니다. 새로운 논문에서 박사후 연구원 인 Antoine Tilloy와 이론 부문 책임자 인 Ignacio Cirac는이 접근 방식을 연속체로 확장했습니다. 장기 목표는 물리의 기본 힘을 설명하는 양자 장 이론에 대한 우아한 계산 방법입니다. 많은 양자 입자가 상호 작용하고 집합 적으로 새로운 현상을 생성 하는 시스템을 설명하는 것은 물리학의 근본적인 도전 중 하나입니다. 이러한 양자 물리 현상 의 한 예가 초전도이다. 가까이에있는 어려움은 입자가 서로 영향을 미치기 때문입니다. 결과적으로,이 집단 행동을 기술하는 양자 역학 방정식은 도출 될 수 있지만 정확하게 풀리지는 못한다. 양자 역학에서 동적 방정식은 시스템이 잠재적으로 가질 수있는 모든 가능한 상태를 포착해야합니다. 그리고 많은 것이있을 수 있습니다. 현재 물리학에서 인기있는 예는 양자 비트입니다. 그들은 특별하게 준비된 전자 또는 전기적으로 대전 된 원자로부터 얻어진다. 그러한 큐 비트는 2 개의 반대 상태를 가지며, 0과 1 값을 취할 수 있습니다. 그러나 "클래식"비트와 달리 큐 비트는 두 상태의 중첩에 위치 할 수도 있습니다. 양자 렛이 양자 게이트와 2 큐 비트를 연결하면 모든 가능한 양자 상태의 추상적 인 수학적 공간이 두 배가됩니다. 그리고 모든 추가적인 큐 비트는 그것을 다시 두 배로 만듭니다. 종래의 컴퓨터의 프로세서 및 데이터 메모리는 문자 그대로 지수 함수 적으로 증가하는 가능한 양자 상태에 의해 오버런된다. 슈퍼 컴퓨터조차도 수십 큐 비트 이상 실패합니다. 양자 역학의 규칙에 순응하는 양자 컴퓨터 만이 언젠가는 더 큰 양자 시스템의 역 동성을 다룰 수있게 될 것입니다. 계산할 수있는 헤아릴 수없는 것 만들기 Ignacio Cirac과 그의 동료들은이 양자 정보 기술 분야의 개척자이기 때문에 큐 비트의 예가 적합합니다. 이 논문의 주제 인 " 텐서 네트워크 ( tensor networks)" 의 방법은 또한이 연구 분야에서 유래한다. 그것은 다중 입자 시스템의 가능한 모든 양자 상태의 거대한 공간을 계산 가능한 크기로 영리하게 감소시킵니다. "많은 입자 시스템의 가능한 모든 양자 상태를 거대한 원형 영역으로 상상해보십시오."라고 Antoine Tilloy는 설명합니다. "그러나 우리 시스템에 정말로 관련이있는 국가는 훨씬 작은 원 안에 들어 맞습니다." 예술은 이제 추상적 인 수학적 공간에서이 작은 원을 발견하고 있습니다. 이것이 텐서 네트워크가 할 수있는 것입니다. Tilloy는 Cirac 그룹의 박사후 연구원이며 Physical Review X 저널에 텐서 네트워크에 대한 기사를 게시했습니다 . 원래 물리학 자들은 그것들을 각 큐 비트 배열에 적용했습니다. 따라서 텐서 네트워크는 처음에는 추상적 인 수학적 개체의 격자에 의존했습니다. 수학적 개체 인 진주의 수학적 문자열처럼 이산적인 위치에 살고있었습니다. Tensor 네트워크는 그리드에 국한된 대량의 양자 시스템에 대한 계산을 수행하는 데 성공적인 도구임이 입증되었습니다. 이 성공은 이론적 연구 그룹에게 전 세계적으로 아이디어를주었습니다.이 방법은 그리드에 살아 있지 않은 물리적 시스템에 적용될 수 있었지만 오히려 연속체 공간에 적용될 수 있었습니까? 즉, 대답은 '예'입니다. 사실, 텐서 네트워크의 방법은 연속체로 확장 될 수 있으며 이것은 Tilloy와 Cirac이 새로운 연구에서 시연 한 것입니다.
양자 장 이론을위한 새로운 도구
소위 양자 장 이론은이 새로운 도구 상자의 중요한 응용 분야가 될 수 있습니다. 이 이론은 오늘날의 물리적 세계관의 기초를 형성합니다. 그들은 물리학의 4 가지 기본 힘 중 3 가지가 양자 역학에 따라 어떻게 기능 하는지를 정확하게 묘사합니다. 이러한 힘은 힘을 전달하는 데 필요한 짧은 시간 동안 만 존재하는 가상 입자에 의해 조정됩니다. 전기력에서, 예를 들어 중재 입자는 가상의 광 양자입니다. "이것은 양자 역학으로 알려져 있으며 잘 이해하고 있습니다."라고 Tilloy는 말합니다. "양자 색역학 (quantum chromodynamics)으로 알려진 것들로 더욱 복잡해집니다." 간단히 말해서 QCD는 쿼크 사이의 힘을 설명하며, 쿼크 사이의 힘은 원자핵, 양성자 및 중성자의 빌딩 블록을 형성합니다. Gluons, "접착 성 입자"는 물리학에서 가장 강력한 힘을 매개합니다. 그리고 이것은 쿼크들을 함께 붙입니다. 그러나 가상 광자와 달리, 글루온은 서로 강하게 영향을 미칠 수 있습니다. 이 "자기 상호 작용"은 QCD의 방정식이 매우 높은 에너지로 경계선 경우에만 해결 될 수 있다는 불쾌한 사실로 이어집니다. 우리의 환경에서 물질의 정상 상태 인 낮은 에너지에 대해서는 이것이 가능하지 않습니다. 이러한 이유로 물리학 자들은 지금까지 근사 솔루션을 사용해야합니다. 여기서 표준 단계는 연속체를 점의 인공 그리드로 분해하여 강력한 컴퓨터가 근사 솔루션을 계산할 수있게하는 것입니다. "이 분리 단계는 복잡합니다."라고 Tilloy는 말합니다. 또한 이러한 단순화는 연속체를 개별 점의 그리드로 분할 할 때 자연의 근본적인 대칭성을 깨뜨리는 단점이 있습니다. 따라서 그들은 실제 물리학에서 벗어나야 만합니다. 연속 텐서 네트워크의 방법은 공간의 이전 이산화를 요구하지 않기 때문에 여기에서 도움을 줄 수 있습니다. 아마 저 에너지에서 쿼크와 글루온의 행동이 언젠가 이해 될 것입니다. 오늘날에도 여전히 문제는 남아 있지만 최근에 발견 된 지속적인 텐서 네트워크가 이미 솔루션의 일부일 수 있습니다.
추가 탐색 과학자들이 양자 입자 시뮬레이션에 도약 자세한 정보 : Antoine Tilloy 외. 양자 필드, 물리적 검토 X (2019)에 대한 연속 텐서 네트워크 상태 . DOI : 10.1103 / PhysRevX.9.021040 저널 정보 : Physical Review X 제공자 막스 플랑크 협회
https://phys.org/news/2019-05-continuum.html
.LED 장치는 우주 비행사들 사이에서 메모리 보존을 증가시킬 수 있습니다
에 의해 알링턴 텍사스 대학 알링턴 텍사스 대학 (University of Texas)의 생물 공학 교수 인 한리 리우 (Hanli Liu) 신용 : 텍사스 알링턴 대학, 2019 년 5 월 29 일
알링턴 텍사스 대학 (University of Texas at Arlington)의 생물 공학 교수 한리 리우 (Harli Liu)는 빛을 두뇌에 향하게함으로써 우주 비행 중 우주 비행사의 기억과인지 기능을 향상시키기 위해 노력하고 있습니다. Liu 교수는 뉴욕 시립 대학교 (University of New York)의 생명 공학 조교 인 Jacek Dmochowski와 함께 800,000 달러의 NASA 교부금에 공동 연구원으로 일하면서 뇌 세포에 이용할 수있는 에너지를 증가시키고 우주 비행사의 성능을 향상시키는 빛 기반의 기술을 제공 할 것 입니다. 보조금에 대한 UTA의 지분은 2 년간 321,608 달러입니다. 리우 근 제공하기 위해 레이저를 사용하는 방법을 연구 적외선을 외상성 뇌 손상과 외상 후 스트레스 장애의 증상을 감지하는 인간의 두뇌에. 그녀의 최근 연구는 인간의인지 능력 을 향상시키기 위해 근적외선 레이저 빛을 비 침습적으로 전달하는 신경 생리 학적 원리를 조사하기 위해 확대되었습니다 . 이 연구는 빛이 어떻게 세포 내의 강력한 하우스 인 미토콘드리아를 자극하여 뇌에서 더 많은 산소를 만들어 대뇌 신진 대사를 증가시키고 기억 상실을 완화시킬 수 있는지에 대한 이해를 이끌어 냈습니다 . 새로운 보조금으로 Liu는 발광 다이오드 ( LED)가 근적외선 빛의 전달 방법으로 레이저를 대체 할 수 있는지 조사 할 예정 이다. 특히, 원하는 효과를 내기 위해 필요한 파장 범위 와 지속 시간을 찾을 수 있습니다. 일반적으로 레이저는 무겁고 부피가 크며 우주선이나 우주 정거장의 비좁은 공간에서 너무 많은 공간을 차지합니다. LED는 더 가볍고 작으며보다 쉽게 수납 된 헤드 밴드 또는 유사한 장치에 부착 될 수 있습니다. 또한 LED에 의해 전달되는 빛은 인간의 눈보다 레이저로부터의 빛보다 안전합니다. 적외선 및 근적외선 범위의 LED 빛은 통증을 완화하고 여드름 치료에 널리 사용됩니다. 그러나 연구자 중 두뇌 신진 대사를 촉진하고 자극하는 데 대한 타당성과 한계를 엄격하게 조사한 연구자는 거의 없습니다. "연구자들은 8-10 분 동안 인간 두뇌의 특정 부위에 빛을 비추 자마자 기억이 향상 될 수 있다는 증거를 가지고있다"고 류 박사는 말했다. "우리는 안전한 수준에서 LED의 전력을 증가시킬 수 있다면 레이저와 마찬가지로 피사체에 LED 빛을 도달시킬 수 있지만 더 안전하고 작 으면서도 사용하기 쉽고 휴대하기 쉽다는 것을 입증하려고합니다." Liu의 연구는 건강과 인간 상태 및 데이터 중심 발견의 한 예이며, UTA의 전략 계획 2020의 두 가지 주제 : Bold Solutions | 글로벌 영향, 생물 공학과 의장 인 마이클 조 (Michael Cho)는 말했다. "직장 압력은 지구에서 다루기가 어렵지만 공간과 같은 환경의 스트레스 요인을 추가하면 부정적인 영향을 끼치고 성능과 기억에 영향을 미칠 수 있습니다. "리우 박사의 연구는이 분야에서 중요한 발전을 이루었고, 성공하면이 새로운 보조금에 대한 연구가 장기간 우주 탐사의 중요한 구성 요소가 될 수 있습니다." Liu의 최근 기술 기반 연구 및 개발은 비 침습적 경 두개의 적외선 뇌 자극 (TIBS)과 관련이 있습니다. 2016 년 Nature 's Scientific Reports에서 획기적인 연구를 발표 한 팀을 이끌고 TIBS의 기본 원리를 설명하고, Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism의 충격적인 기사. 이 간행물은 TIBS가 인간의 두뇌 에서 신진 대사 활동, 혈류 및 혈액 산소 공급을 크게 향상시킬 수 있다는 첫 번째 시연을 제공했습니다 . 그녀는 또한 사회 복지의 UTA 부교수 인 Alexa Smith-Osborne과 팀을 이뤄 기능적 근적외선 분광기를 사용하여 자릿수 학습 및 기억 재 시도와 관련된인지 작업 수행 중에 뇌 활동 반응을 매핑했습니다. 이 광학 매핑 방법을 통해 신경 과학자 및 / 또는 임상의는 외상 후 스트레스 장애를 가진 학생 베테랑 중 두뇌 내에서 기억이 실패한 곳을 "볼"수 있습니다.
추가 탐색 인간 두뇌의 비 침습적 신경 변조를위한 새로운 도구를 개발하는 연구원 텍사스 대학 알링턴에서 제공
https://phys.org/news/2019-05-device-memory-retention-astronauts.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
.Scanning Doppler Lidar를 이용한 행성 경계층 바람의 측정
박수진 1, 제1저자 연구원
박수진 1, 김상우 1 세 *OrcID, 박문수 2OrcID과 송창근 3 1 서울 대학교 지구 환경 과학부 08826 2 한국 외국어 대학교 대기 과학 연구소, 용인 17035 삼 울산 국립 기술 대학교 도시 환경 공학부 울산 44919 * 서신을 처리해야하는 작성자. 접수 : 2018 년 6 월 19 일 / 개정 : 2018 년 8 월 7 일 / 수락 : 2018 년 8 월 8 일 / 게시일 : 2018 년 8 월 10 일 (이 기사는 대기 경계층 특집 원격 감지 (Remote Sensing of Atmospheric Boundary Layer )에 속한다. 전체 텍스트 | PDF [4697 KB, 2018 년 8 월 11 일 업로드 됨] | 피규어
추상
유성 경계층 (PBL)에서 바람 프로파일의 정확한 측정은 수치 기상 예측뿐만 아니라 대기 품질 모델링에서도 중요합니다. 스캐닝 도플러 광 검출 및 거리 측정 (라이더) 측정을 사용하는 두 가지 바람 검색 방법을 비교하고 동시 라디오 존데 음향으로 검증했습니다. 17 개의 라디오 존데 (radiosonde) 사운드 프로파일을 비교해 보면 사인 피팅 방법이 더 많은 수의 데이터 포인트를 검색 할 수 있다는 것을 보여 주었지만 특이 값 분해 방법은 바이어스 (0.57 ms -1 )와 평균 제곱근 오차 (1.75 ms -1)와 라디오 존데 soundings. 속도 방위각 디스플레이 스캔을 얻기 위해 방사 속도의 평균 시간 간격을 15 분으로 늘리면 소음에 대한 평균 신호 효과로 인해 라디오 존데 소리와 더 잘 일치하게됩니다. 나란히 놓인 윈드 도플러 라이더와 에어러솔 미사 산란 라이저에서 동시에 측정 한 결과 PBL 바람의 시간적 변화와 PBL 내 에어러솔의 수직 분포가 나타났다.
https://www.mdpi.com/2072-4292/10/8/1261
.안전한 메트로폴리탄 양자 네트워크가 한걸음 더 가까이 나아감
에 의해 물리학 연구소 크레딧 : CC0 공개 도메인, 2019 년 5 월 29 일
상용 섬유 네트워크를 통한 연속 가변 양자 키 분배 (CV-QKD) 시스템의 성공적인 새로운 필드 테스트는 대도시 지역에서의 사용 방법을 가능하게 할 수 있습니다. 그것은 50 킬로미터의 거리에서 상업적으로 배치 된 광섬유 링크를 통해 CV-QKD 전송을 시연하는 Quantum Science and Technology 에서 오늘 발표 된 중국 과학자 합동 팀의 주요 업적입니다 . 베이징 대학과 베이징 대학 (PKU-BUPT 합동 팀) 베이징 대학의 합동 팀의 팀장이자 수석 저자 인 홍궈 (Hong Guo) 교수는 "CV-QKD는 원칙적으로 무조건적인 비밀 키를 제공합니다. 은행 정보, 전자 메일 및 암호와 같은 사람들의 데이터를 보호합니다. " 단일 광자 탐지기와 같은 특정 양자 장치 대신 실온 에서 작동하는 표준 통신 구성 요소를 사용 하고 잠재적으로 훨씬 높은 비밀 키율을 가지기 때문에 지난 몇 년 동안 많은 주목을 받았습니다 . 장거리 CV-QKD 시연은 현장 환경으로 인한 방해없이 실험실 섬유에서만 수행되었습니다. " 리드 저자 인 베이징 PKU-BUPT 공동 팀의 Yichen Zhang 박사와 Song Yu 교수는 "실용적인 CV-QKD 시스템을 실험실 설치에서 현실 세계로 가져 오는 데는 몇 가지 어려움이 있습니다. 불가피하게 변화하는 환경 조건 및 물리적 스트레스에 의해 훨씬 더 강한 섭동을 겪게되며, 이는 다시 전송 된 양자 상태의 심각한 교란을 초래한다. CV-QKD 모듈의 소프트웨어와 하드웨어는 전송 광섬유에 영향을 미치는 모든 조건에 대처할 수 있도록 설계되어야하며 견고하게 설계되어야합니다 또한 시스템이 지속적으로 자주주의를 기울일 필요가 있기 때문에 오류가 발생해도 자동으로 복구되고 최종 사용자가 서비스 중단을하지 않도록 설계해야합니다. " PKU-BUPT 공동 연구팀은 중국 - 서안 및 광저우의 상업용 광섬유 네트워크를 통해 CV-QKD에 대한 2 회의 현장 테스트를 실시하여 전송 거리 30.02km (12.48dB 손실) 및 49.85km (11.62dB 손실 )이다. 홍 구오 (Prof. Hong Guo) 교수는 "CV-QKD 시스템의 가장 긴 현장 시험은 17.52km 배치 된 광섬유 (10.25dB 손실)와 17.7km 배치 된 광섬유 (5.6dB 손실)를 통해 이루어졌으며 비밀 키율은 0.2kbps 및 0.3 kbps이다. "이러한 결과와 비교할 때 우리의 결과는 손실이 많은 상업용 광섬유 링크에서 2 배 이상의 전송 거리와 2 배 이상의 높은 비밀 키 속도를 보여줍니다. "이것은 CV-QKD를 일상적인 사용에 더 가깝게 만드는 중요한 단계이며, CV-QKD를 좀더 실용적인 방향으로 밀어 넣었으며, 당연히 양자 보장 된 보안 메트로폴리탄 네트워크가 현재의 범위 내에서 구축 될 것으로 기대할 수 있습니다 기술. "
추가 탐색 미래의 광섬유 네트워크에서 양자 통신을 사용하여 정보를 안전하게 교환 자세한 정보 : Yichen Zhang 외. 50 킬로미터 이상의 상용 섬유 인 Quantum Science and Technology (2019)의 연속 가변 QKD . DOI : 10.1088 / 2058-9565 / ab19d1 물리학 연구소 제공
https://phys.org/news/2019-05-metropolitan-quantum-networks-closer.html
.3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포
논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,
June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.
소개
세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5 μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇 습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf
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