새로운 얽힘 기법으로 원자 시계를보다 정확하게 만들 수 있음
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GIOVANNI - Remember When
.물리학 자들은 물질의 단계 파악을위한 새로운 도구 개발
토픽 : 물질 물리 토폴로지 예일 대학 으로 짐 쉘튼, 예일 대학 2019년 6월 19일 물질의 단계 파악을위한 새로운 도구 (© stock.adobe.com)
당신이 물리 학자가 아니더라도, 문제의 단계는 ... 정말로 중요합니다. 그것들은 빙산에서 오존에 이르기까지 우주의 모든 "물질"에 의해 취해진 뚜렷한 물리적 형태이며, 현재 예일 대학의 과학자들은 그 중 일부를 분류하는 더 정확한 방법을 개발했습니다. 이 연구 결과 는 Physical Review Letters 저널에 실린 최근 연구 와 Physical Review B에 발표 된 후속 연구 에서 나타납니다 . 물질의 기본 단계 - 고체, 액체 및 기체 -는 잘 알려져 있습니다. 그러나 물질이 차가워 지거나 극한의 온도로 가열 될 때 나타나는 것들을 포함하여 많은 다른 단계들이 있습니다. 예를 들어 극한의 열은 물질의 개별 원자를 분해하여 플라즈마 단계를 만들 수 있습니다. 다른 한편, 극심한 감기는 거의 절대 0에 이르기까지 입자가 전혀 새로운 방식으로 상호 작용하는 양자 단계의 배열을 유발합니다. 이러한 단계의 복잡성을 이해하면 양자 컴퓨팅 및 재료 과학 분야의 획기적인 발전을 이끌 수 있습니다. 실제로 이러한 단계 중 일부는 양자 정보를 저장할 양자 하드 드라이브로 사용될 수 있습니다. 이것이 과학자들이 특성화하고 분류하는 새로운 접근법을 적극적으로 찾고있는 이유입니다. 10 년 전 Caltech 물리학자인 Alexei Kitaev와 John Preskill, 그리고 MIT의 Xiao-Gang Wen과 Michael Levin이 동시에 위상 위상이 얽혀 있는지 여부를 확인하기위한 새로운 진단 도구 인 topological entanglement entropy를 개척했습니다. 토폴로지는 단순히 도넛 모양을 변형하여 도넛 형 모양을 커피 컵 모양으로 만들 수있는 이유를 설명합니다. 토폴로지 상 말하면, 커피 컵은 도넛과 동일합니다. 둘 다 하나의 구멍이 있기 때문입니다. 토폴로지는 토폴로지 위상의 견고한 속성이 매우 섬세하고 예측 불가능한 양자 물리학 세계 내에서 안정성 측정을 설정하기 때문에 양자 연구에서 특히 중요합니다. 매끄러운 변형에서 구멍의 수가 변하지 않는 도넛 형 예제와 마찬가지로 토폴로지는 위상 위상에서 양자 얽힘의 패턴으로 나타납니다. 위상 얽힘 엔트로피의 원리는 그러한 패턴을 감지 할 수 있습니다. 물리학 자 멩 쳉 (Meng Cheng)이 이끄는 예일 (Yale) 연구팀은 잘못된 결과를 초래할 수있는 원리상의 불일치를 발견했다. 팀에는 대학원생 인 Arpit Dua와 박사후 과정 동료 인 Dominic Williamson이 포함되었습니다. "이 기본 원칙은 토폴로지 위상에 관한 문헌에서 광범위하게 사용되었습니다."라고 Dua는 말했습니다. Dua는 문제의 단계에서 부분적으로 숨겨진 문자열 숨겨진 순서의 특정 종류라고 말했다. 연구자들의 첫 번째 연구는 불일치를 지적하고 그것이 발생하는 이유를 설명하며 오류를 바로 잡는 방법을 제시함으로써 원리를보다 정확하게 만듭니다. 두 번째 연구에서, 연구자들은 불일치가 발생하는 중요한 단계의 단계, 양자 하드 드라이브를 만드는 데 사용될 수있는 단계를 살펴 봅니다. 연구자들은 위상을 얽히게 만드는 엔트로피에 영향을 미치는 숨겨진 문자열 순서의 존재에 견딜 수있는 양인이 단계를 분류하는 데 사용할 수있는 양에 대해 논의합니다. "토폴로지 단계는 중요한 단계의 문제를 나타냅니다."라고 Dua가 말했습니다. "진단 및 진단 방법에 대한 연구와 방법이 중요하며 적절한 진단 도구를 찾는 것이 중요합니다."
https://scitechdaily.com/physicists-develop-new-tool-for-identifying-phases-of-matter/
.NASA의 딥 스페이스 원자 시계는 우주 탐사를 변형시킬 것입니다
주제 : 원자 시계 으로 아리엘 새뮤얼 슨, 제트 추진 연구소 (JET PROPULSION LABORATORY) 2019년 6월 19일 원자 시계 란 무엇인가? NASA의 딥 스페이스 원자 시계 축하 포스터 임무는 우주선이 그 정보가 지구에서 오기를 기다리지 않고 자신의 궤도를 계산할 수있게 해주는 기술을 시연 할 것이다. 크레디트 : NASA / JPL-Caltech
원자 시계 란 무엇입니까? NASA의 제트 추진 연구소 (NASA)가 캘리포니아 패서 디나 (Pasadena)에서 개발 한 딥 스페이스 원자 시계 (Deep Space Atomic Clock)는 인간이 우주를 탐험하는 방식을 변형시킬 수있는 기술 데모입니다. 예를 들어 휴대 전화에서 GPS를 사용할 수있는 위성 기반의 원자 시계. 궁극적으로,이 새로운 기술은 화성과 같은 먼 지역으로의 우주선 항법을 자율적으로 만들 수 있습니다. 그러나 원자 시계는 무엇입니까? 우주 항법에서 어떻게 사용 되는가? 그리고 우주 공간 원자 시계가 다른가? 모든 대답을 얻으려면 계속 읽으십시오.
우주에서 탐색하기 위해 시계를 사용해야하는 이유는 무엇입니까?
지구와 우주선의 거리를 결정하기 위해 항법사는 신호를 우주선에 보냅니다. 우주선은 신호를 지구로 보냅니다. 신호가 알려진 속도 (빛의 속도)로 이동하기 때문에 신호가 양방향 이동을하는 데 필요한 시간은 지구에서 우주선의 거리를 나타냅니다. 복잡하게 들릴지 모르지만 대부분의 사람들이 매일이 개념을 사용합니다. 식료품 점은 집에서 도보로 30 분이 걸릴 수도 있습니다. 20 분 안에 약 1 마일을 걸을 수 있다는 것을 알고 있으면 상점까지의 거리를 계산할 수 있습니다. 여러 신호를 보내고 시간이 지남에 따라 많은 측정을 수행함으로써 항법사는 우주선의 궤적을 계산할 수 있습니다 : 우주선의 위치와 방향. 손목 시계에서 인공위성에 이르기까지 대부분의 현대 시계는 수정 진동자를 사용하여 시간을 유지합니다. 이 소자들은 전압이인가 될 때 정확한 주파수로 수정이 진동한다는 장점을 이용한다. 크리스탈의 진동은 할아버지 시계의 진자와 같은 역할을하여 시간이 얼마나 지 났는지 간계합니다. 우주선의 미터 내의 위치를 파악하기 위해 탐색기는 정밀 시간 분해능을 가진 시계 (10 억분의 1 초를 측정 할 수있는 시계)가 필요합니다. 항해자는 또한 매우 안정적인 시계가 필요합니다. "안정성"은 시계가 시간 단위를 얼마나 일관되게 측정 하는지를 나타냅니다. 예를 들어 1 초의 길이 측정은 며칠과 몇 주 동안 동일해야합니다 (1 초의 10 억분의 1 초보다 좋음).
원자는 시계와 무엇을 관계가 있습니까?
우주 항법 표준에 의해, 수정 클럭은 그다지 안정적이지 못합니다. 한 시간 만에 최고 성능의 석영 발진기조차도 1 나노초 (10 억분의 1 초) 정도 벗어날 수 있습니다. 6 주 후에는 밀리 초 (천분의 1 초) 또는 거리 오차가 185 마일 (300km) 떨어져있을 수 있습니다. 그것은 빠르게 움직이는 우주선의 위치를 측정하는데 커다란 영향을 미칠 것입니다. 원자 시계는 수정 진동자와 원자의 앙상블을 결합하여 더 큰 안정성을 제공합니다. NASA의 딥 스페이스 원자 시계 (Deep Space Atomic Clock)는 4 일 후 1 나노 초 미만이며 10 년 후에는 1 마이크로 초 (1 백만 분의 1 초) 미만으로 떨어져 있습니다. 이것은 1,000 만 년마다 1 초 밖에 걸리지 않는 것과 같습니다. 원자는 전자로 둘러싸인 핵 (양성자와 중성자로 이루어진)으로 구성됩니다. 주기율표의 각 원소는 핵에 일정한 수의 양성자를 가진 원자를 나타낸다. 핵 주변에 흩어져있는 전자의 수는 다양 할 수 있지만 신중한 에너지 준위 또는 궤도를 차지해야합니다. 전자 레인지 형태의 에너지 충격은 전자를 핵 주변의 더 높은 궤도로 상승시킬 수 있습니다. 전자는 엄청난 양의 에너지를 받아야합니다. 즉,이 점프를하기 위해서는 마이크로파가 매우 특정한 주파수를 가져야 함을 의미합니다. 전자가 궤도를 바꾸게하는 데 필요한 에너지는 각 원소마다 고유하며 주어진 원소의 모든 원자에 대해 우주 전체에 걸쳐 일정합니다. 예를 들어, 탄소 원자 변화 전자 수준에서 에너지를 생성하는 데 필요한 주파수는 우주의 모든 탄소 원자에 대해 동일합니다. 딥 스페이스 원자 시계는 수은 원자를 사용합니다. 그 전자가 레벨을 변화 시키려면 다른 주파수가 필요하며, 그 주파수는 모든 수은 원자에 대해 일관성이있을 것이다. JPL 의 원자 시계 물리학자인 에릭 버트 (Eric Burt)는 "이 궤도 간의 에너지 차이가 정확하고 안정적인 값이라는 사실은 원자 시계의 핵심 요소 이다. "이것은 원자 시계가 기계식 시계 이상의 성능 수준에 도달 할 수있는 이유입니다." 특정 원자에서 이처럼 변하지 않는 주파수를 측정 할 수 있다는 것은 과학에 보편적이고 표준화 된 시간 측정을 제공합니다. ( "주파수"는 주어진 시간 단위로 공간의 특정 지점을 통과하는 파도의 수를 의미하므로 파도를 세면 시간을 측정 할 수 있습니다.) 실제로 초당 길이를 공식적으로 측정하는 것은 세슘 원자에서 두 개의 특정 에너지 준위 사이에서 전자가 점프하는 데 필요한 주파수로 결정됩니다. 원자 시계에서, 수정 발진기의 주파수는 원자 집합에 적용되는 주파수로 변환됩니다. 파생 된 주파수가 정확하다면 원자 내의 많은 전자가 에너지 레벨을 변화시킵니다. 빈도가 틀리면 훨씬 적은 전자가 점프합니다. 이것은 수정 발진기가 오프 주파수인지 얼마만큼인지 결정합니다. 그런 다음 원자에 의해 결정된 "보정"을 수정 진동자에 적용하여 올바른 주파수로 되돌릴 수 있습니다. 이러한 유형의 보정은 계산되어 Deep Space Atomic Clock에서 수 초마다 수정 진동자에 적용됩니다. Deep Space Atomic Clock의 특징은 무엇입니까? 원자 시계는 지구 궤도를 도는 GPS 위성에 사용되지만 시계의 자연스러운 표류를 보정하기 위해 하루에 두 번 업데이트를 보내야합니다. 이러한 업데이트는 크기가 크고 (종종 냉장고의 크기 인) 땅에 물리적으로 갈 때 생존 할 수 있도록 설계되지 않은보다 안정적인 원자 시계에서 나옵니다.
NASA의 Deep Space Atomic Clock은 GPS
위성의 원자 시계보다 50 배 이상 안정적이며 공간에서 비행 한 가장 안정적인 원자 시계입니다. 이것은 수은 이온을 사용하여 이러한 안정성을 달성합니다. 이온은 전기적으로 중성 인 것이 아니라 순수한 전하를 가진 원자입니다. 모든 원자 시계에서 원자는 진공 챔버에 포함되어 있으며, 일부 시계에서는 원자가 진공 챔버 벽과 상호 작용합니다. 온도와 같은 환경 적 변화는 원자에서 유사한 변화를 일으키고 주파수 오차를 일으킨다. 많은 원자 시계는 중성 원자를 사용하지만 수은 이온은 전하를 띠기 때문에이 상호 작용을 방지하기 위해 전자기 "트랩"에 포함될 수있어 딥 스페이스 원자 시계가 새로운 수준의 정밀도를 달성 할 수 있습니다. 화성이나 다른 행성과 같은 먼 목적지로가는 임무의 경우, 그러한 정밀도는 지구와의 최소한의 통신으로 자율 항법을 가능하게합니다. 우주선이 현재 어떻게 항해되는지에 대한 엄청난 향상입니다. 딥 스페이스 원자 시계 (Deep Space Atomic Clock)는 콜로라도 주 엥글 우드 (Englewood)의 일반 원자력 전자기 시스템 (General Atomics Electromagnetic Systems)에서 제공하는 우주선에서 개최됩니다. NASA의 우주 기술 선교 이사회 (NASA Technology Exploration and Operations Mission Directorate) 내의 기술 시연 선교 프로그램과 우주 통신 및 항해 프로그램이 후원합니다. JPL이 프로젝트를 관리합니다.
https://scitechdaily.com/nasas-deep-space-atomic-clock-will-transform-space-exploration/
.새로운 얽힘 기법으로 원자 시계를보다 정확하게 만들 수 있음
주제 : 얽힘 MIT 물리학 양자 역학 양자 물리학 으로 제니퍼 MIT 뉴스 를 2015년 3월 26일 새로운 기술로 원자 시계를보다 정확하게 만들 수 있음
이 그림은 많은 원자들의 얽힘을 보여줍니다. 자주색으로 표시된 원자는 서로 얽혀 있습니다.
연구자들은 수천 개의 원자를 하나의 광자로 얽히게 할 수있는 새로운 기술을 개발하여 새로운 얽힘 상태의 문을 열었다. MIT 와 베오그라드 대학 (University of Belgrade)의 물리학 자들은 단 하나의 광자를 사용하여 3,000 개의 원자를 성공적으로 얽히게 할 수있는 새로운 기술을 개발했습니다. Nature 지에 오늘 발표 된 결과 는 실험적으로 서로 얽혀있는 입자 중 가장 많은 수를 나타냅니다. 연구진은이 기술이 더 정밀한 원자 시계를 구현하기위한 핵심 구성 요소 인 얽힌 원자들의 대규모 앙상블을 생성하는 현실적인 방법을 제공한다고 말한다. "하나의 광자가 3,000 개의 원자 상태를 바꿀 수 없다는 주장을 할 수는 있지만이 한 개의 광자는 이전에는 없었던 상관 관계를 형성합니다."라고 MIT의 Lester Wolfe 교수 인 Vladan Vuletic이 말했습니다. 물리학, 그리고 논문의 수석 저자. "우리는 기본적으로 우리가 할 수있는 새로운 얽힘 상태를 열어 놓았지만 더 많은 새로운 수업이있을 것"이라고 말했다. Vuletic의 공동 저자는 MIT의 Robert McConnell, Hao Zhang 및 Jiazhong Hu뿐 아니라 Belgrade 대학의 Senka Cuk입니다. 원자 얽힘과 계시 얽힘은 흥미로운 현상입니다 : 이론이 진행됨에 따라, 두 개 이상의 입자가 상관 관계가있을 수 있습니다. 예를 들어 얽힌 쌍의 원자 하나가 시계 방향으로 회전하면 두 원자는 물리적으로 수천 마일 떨어져 있어도 다른 원자는 즉시 반 시계 방향으로 회전하는 것으로 알려져 있습니다. 물리학 자 앨버트 아인슈타인 (Albert Einstein)이 한때 멀리서도 "무시 무시한 행동"으로 일축 한 얽힘 (entanglement) 현상은 고전 물리학의 법칙에 의해서가 아니라 양자 역학에 의해 기술되었다. 양자 역학은 나노 크기에서 입자의 상호 작용을 설명한다. 그러한 미세한 스케일에서, 원자와 같은 입자는 매크로에서 물질과 다르게 행동하는 것으로 알려져있다. 과학자들은 쌍뿐만 아니라 많은 원자를 얽히게하는 방법을 찾고있다. 이러한 앙상블은 강력한 양자 컴퓨터와보다 정밀한 원자 시계의 기초가 될 수 있습니다. 후자는 Vuletic의 그룹에 대한 동기입니다. 오늘날 최고의 원자 시계는 포획 된 원자 구름 내에서 자연 진동을 기반으로합니다. 원자들이 진동함에 따라, 그들은 진자처럼 행동하여 안정된 시간을 유지합니다. 원자 구름을 통해 지시 된 시계 내의 레이저 빔은 원자의 진동을 감지 할 수 있으며 궁극적으로 1 초의 길이를 결정합니다. Vuletic은 "오늘날의 시계는 정말 놀랍습니다. "그들은 빅뱅 이후로 도망 간다면 1 분도 안 남았을 것입니다 - 그것은 오늘날 존재하는 최고의 시계의 안정성입니다. 우리는 더욱 발전하기를 희망하고 있습니다. " 구름 속에서 점점 더 많은 원자들이 진동함에 따라 원자 시계의 정확도가 향상됩니다. 기존의 원자 시계의 정밀도는 원자 수의 제곱근에 비례합니다. 예를 들어 원자 수가 9 배인 시계는 정확도가 세 배입니다. 이 같은 원자가 얽혀 있다면, 시계의 정밀도는 원자의 수에 직접 비례 할 수 있습니다.이 경우 정확도는 9 배입니다. 얽힌 입자 수가 많을수록 원자 시계의 시간 계측이 좋습니다. 양자 잡음 수집 과학자들은 지금까지 대부분의 시도가 한 쌍의 쌍 사이의 얽힘을 발생 시켰을지라도 많은 양의 원자 그룹을 얽히게 할 수 있었다. 한 팀만이 약 100 개의 원자를 성공적으로 얽히게했습니다 - 지금까지 가장 큰 상호 얽힘, 전체 원자 앙상블의 작은 부분. 이제 Vuletic과 그의 동료들은 3,000 개의 원자, 거의 모든 앙상블의 원자들, 매우 약한 레이저 빛을 이용하여 하나의 광자를 포함하는 펄스까지 상호 얽힘을 성공적으로 만들었습니다. Vuletic은 빛이 약할수록 클라우드를 방해 할 가능성이 적기 때문에 더 좋습니다. "시스템은 상대적으로 깨끗한 양자 상태를 유지합니다."라고 그는 말합니다. 연구자들은 먼저 원자 구름을 식힌 다음 레이저 트랩에 갇혀 구름을 통해 약한 레이저 펄스를 보냈습니다. 그런 다음 빔 내의 특정 광자를 찾기 위해 탐지기를 설정합니다. 뷰 틱 (Vuletic)은 광자가 사건없이 원자 구름을 통과했다면, 그것의 분극화 또는 진동 방향이 동일하게 유지 될 것이라고 추론했다. 그러나 광자가 원자와 상호 작용했다면, 그것의 분극은 단지 약간 회전합니다 - 회전하는 원자들의 앙상블에서 양자 "잡음"에 의해 영향을 받는다는 신호, 시계 방향으로 회전하는 원자의 수의 차이 인 잡음과 반 시계 방향. "때때로 우리는 들어오는 광자의 방향에 수직 인 방향으로 전기장이 진동하는 나가는 광자를 관찰합니다"라고 Vuletic은 말합니다. "우리가 광자를 탐지 할 때, 우리는 이것이 앙상블에 의해 야기 된 것임에 틀림 없다는 것을 알고있다. 놀랍게도 탐지가 원자들의 매우 강하게 얽힌 상태를 만들어 낸다." 코펜하겐의 닐스 보어 연구소 (Niels Bohr Institute)의 양자 광학 교수 인 유진 폴 지크 (Eugene Polzik) 교수는이 그룹의 성공적인 상호 얽힘 현상이 "놀랄만한 성과"라고보고있다. "이 기술은 원자 앙상블의 고전이 아닌 얽힌 상태에서 생성 및 작동하는 옵션을 상당히 넓혀줍니다"라고 연구에 참여하지 않은 Polzik은 말합니다. "그렇기 때문에, 이것은 시계, 자기장의 양자 감지 및 양자 통신에 유용 할 수 있습니다." Vuletic과 그의 동료들은 현재 단일 광자 검출 기술을 사용하여 "표준 양자 한계 (quantum limit)"로 알려진 것을 극복 할 수있는 최첨단 원자 시계를 구축하고 있습니다. 이는 정확한 측정이 양자로 어떻게 이루어질 수 있는지에 대한 제한입니다 시스템. Vuletic은 그룹의 현재 설정이보다 복잡한 얽힌 상태를 개발하는 단계 일 수 있다고 말합니다. "이 특정 상태는 원자 시계를 2 배 향상시킬 수 있습니다."라고 Vuletic은 말합니다. "우리는 훨씬 더 복잡한 상태를 만들기 위해 노력하고 있습니다." 이 연구는 부분적으로 국립 과학 재단 (National Science Foundation), 국방 고급 연구 계획국 (Ministry Advanced Research Projects Agency) 및 공군 과학 연구처 (Office of Scientific Research)에 의해 지원되었습니다.
출판물 : Robert McConnell, et al., "하나의 광자에 의해 예고 된 거의 3,000 개의 원자가 음의 위그 너 기능을 갖는 얽힘", Nature 519, 439-442 (2015 년 3 월 26 일); doi : 10.1038 / nature14293 Christine Daniloff / MIT와 Jose Luis Olivares / MIT
https://scitechdaily.com/new-entanglement-technique-could-make-atomic-clocks-more-accurate/
.물리학 자들은 물질의 양자 비트를 조작하는 새로운 방법을 시연한다
주제 : 하버드 대학 MIT 물리학 양자 비트 양자 컴퓨팅 양자 물리학 으로 제니퍼 추, MIT 뉴스 2017년 11월 30일 물리학 자, 51 원자 퀀텀 시뮬레이터 시연 MIT와 하버드 대학의 물리학 자들은 물질의 양자 비트를 조작하는 새로운 방법을 보여주었습니다. 연구진은 미세 조정 된 레이저 시스템을 사용하여 51 개의 개별 원자 또는 양자 비트의 상호 작용을 먼저 잡아서 조정할 수 있다고보고합니다. Christine Daniloff / MIT
MIT 와 하버드 대학의 물리학 자들은 물질의 양자 비트를 조작하는 새로운 방법을 보여주었습니다. Nature 지에 오늘 발표 된 논문에서 , 그들은 미세하게 조정 된 레이저 시스템을 사용하여 51 개의 개별 원자 또는 양자 비트의 상호 작용을 먼저 잡아서 조정할 수 있다고보고합니다. 팀의 결과는 과학자들이 개별적으로 제어 할 수 있었던 큐 비트 (qubit)로 알려진 가장 큰 양자 비트 어레이 중 하나를 대표합니다. 메릴랜드 대학교 (University of Maryland) 연구팀 은 자연 의 동일한 문제 에서 갇힌 이온을 양자 비트 (quantum bit)로 사용하는 비슷한 크기의 시스템을보고합니다. MIT-Harvard 접근법에서 연구자들은 51 개의 원자 체인을 생성하고 양자 위상 전이를 프로그램하도록 프로그래밍했다. 양자 위상 전이는 체인의 다른 모든 원자가 흥분하게 된 것이다. 패턴은 반 강자성체 (antiferromagnet)로 알려진 자성 상태와 비슷합니다. 반 강자성체는 모든 다른 원자 또는 분자의 스핀이 정렬되어 있습니다. 연구팀은 51 원자 배열을 이론적으로는 계산 문제를 해결할 수 있어야하는 일반 양자 컴퓨터가 아니라 "양자 시뮬레이터"(quantum simulator)라고 설명한다.이 양자 시뮬레이터는 특정 시뮬레이션을 위해 설계 될 수있는 양자 비트 시스템이다. 문제 또는 특정 방정식에 대한 해결, 가장 빠른 클래식 컴퓨터보다 훨씬 빠릅니다. 예를 들어 팀은 물질의 새로운 상태와 얽힘과 같은 양자 현상을 시뮬레이션하고 연구하기 위해 원자 패턴을 재구성 할 수 있습니다. 새로운 퀀텀 시뮬레이터는 이론적 인 영업 사원이 주어진 도시 목록을 방문하기 위해 취해야 할 최단 경로를 파악해야하는 여행 판매원 문제와 같은 최적화 문제를 해결하기위한 기초가 될 수도 있습니다. 이 문제의 약간의 변형은 DNA 시퀀싱, 자동화 된 솔더링 팁을 많은 솔더링 포인트로 이동하거나 프로세싱 노드를 통해 데이터 패킷을 라우팅하는 것과 같은 많은 다른 연구 분야에서 나타난다. "이 문제는 고전적인 컴퓨터에서 기하 급수적으로 어려워졌습니다. 즉, 특정 도시에서이 문제를 해결할 수는 있지만 더 많은 도시를 추가하려는 경우 매우 빨리, 더 어려워 질 것입니다."라고 공동 저자 인 Vladan Vuletić는 말합니다. MIT의 Lester Wolfe 물리학 교수. "이런 종류의 문제 때문에 양자 컴퓨터가 필요하지 않습니다. 시뮬레이터는 올바른 시스템을 시뮬레이션 할 수있을 정도로 좋습니다. 따라서 우리는 이러한 최적화 알고리즘이 달성하기 가장 쉬운 작업이라고 생각합니다. " 이 작업은 하버드 대 교수 인 Mikhail Lukin과 Markus Greiner와 공동으로 수행되었습니다. MIT 방문 과학자 실뱅 슈워츠 (Sylvain Schwartz)도 공동 저자이다. 분리되지만 상호 작용하기 퀀텀 컴퓨터는 세계에서 가장 강력한 클래식 컴퓨터에 비해 매우 짧은 시간 안에 엄청나게 복잡한 계산을 수행 할 수있는 이론적 장치입니다. 고전적인 컴퓨터의 이진 비트와 달리 데이터 처리 단위는 0과 1의 위치에 동시에있을 수 있습니다.이 중첩의 양자 속성은 단일 큐 비트가 두 개의 별도 계산 스트림을 동시에 수행 할 수있게합니다. 시스템에 큐 비트를 추가하면 컴퓨터의 계산 속도가 기하 급수적으로 빨라질 수 있습니다. 그러나 주요 장애물로 인해 과학자들은 완전히 작동하는 양자 컴퓨터를 실현하지 못하게되었습니다. 이러한 과제 중 하나는 큐 비트가 주변 환경과 관련되지 않고 서로 상호 작용하는 방법입니다. "우리는 환경과 상호 작용할 때 매우 고전적으로 고전적으로 변하기 때문에 양자 격리가 필요합니다."라고 전자 연구소 (Research Laboratory of Electronics) 및 MIT 하버드 Ultracold Atom의 회원 인 Vuletić은 말합니다. "다른 한편으로는, 그들은 다른 큐빗과 강력하게 상호 작용할 필요가있다." 일부 그룹은 이온 또는 전하를 띤 원자를 갖는 양자 시스템을 큐 비트 (qubit)로 구축하고 있습니다. 그들은 전기장을 사용하여 환경의 나머지 부분으로부터 이온을 잡아 당기거나 격리시킵니다. 한번 포획되면, 이온들은 서로 강하게 상호 작용한다. 그러나 이러한 상호 작용의 대부분은 비슷한 방향의 자석처럼 강력하게 반발하기 때문에 많은 이온이있는 시스템에서 특히 제어하기가 어렵습니다. 다른 연구원들은 초전도 큐 비트 (quantum fashion)로 작동하도록 제작 된 인공 원자를 실험하고 있습니다. 그러나 부 렐리 치는 그러한 제조 된 큐 비트가 실제 원자를 기반으로 한 큐 비트에 비해 단점이 있다고 말한다. "정의상 모든 원자는 같은 종의 다른 모든 원자와 같습니다."Vuletić가 말합니다. "그러나 손으로 제작할 때 약간 다른 천이 빈도, 커플 링 등과 같은 제조상의 영향을받습니다."
함정 설정하기
Vuletić와 그의 동료들은 중성 원자 - 전하를 띠지 않는 원자 -를 큐 비트 (qubit)로 사용하여 양자 시스템을 만드는 세 번째 접근법을 제시했다. 이온과는 달리, 중성 원자는 서로 반발하지 않으며, 제조 된 초전도 큐 비트와는 달리 본질적으로 동일한 성질을 갖는다. 이전 연구에서이 그룹은 레이저 빔을 사용하여 루비듐 원자의 구름을 먼저 냉각시켜 절대 온도가 0에 가까워 지도록함으로써 개별 원자를 잡아낼 수있는 방법을 고안하여 운동을 거의 멈추게했습니다. 그들은 100 개 이상의 빔으로 분할 된 두 번째 레이저를 사용하여 개별 원자를 잡아서 고정시킵니다. 그들은 어떤 레이저 광선이 원자를 가두 었는지 확인하기 위해 구름을 상상할 수 있으며, 원자가없이 그 광선을 버리기 위해 특정 광선을 끌 수 있습니다. 그런 다음 원자로 모든 트랩을 다시 배열하여 결함이없는 정렬 된 큐 비트를 만듭니다. 이 기술을 통해 연구자들은 51 개의 원자들로 이루어진 양자 사슬을 만들 수 있었고, 모두 바닥 상태 또는 최저 에너지 수준에 갇혀있었습니다. 그들의 새로운 논문에서 팀은 51 개의 트랩 된 원자의 상호 작용을 제어하기 위해 한 단계 더 나아가서, 개별 큐 비트를 조작하는 데 필요한 단계라고보고합니다. 그렇게하기 위해, 그들은 일시적으로 원자를 가두는 레이저 주파수를 일시적으로 꺼서 양자 시스템이 자연스럽게 진화되도록했습니다. 연구진은 진화하는 양자계를 제 3의 레이저 광선에 노출시켜 원자를 Rydberg 상태 (원자의 전자 중 하나가 다른 원자의 전자와 비교하여 매우 높은 에너지로 여기는 상태)로 원자를 자극하도록 시도했다. 전자들. 마지막으로, 그들은 개별 원자의 최종 상태를 검출하기 위해 원자 포획 레이저 광선을 되돌려 놓았다. "모든 원자가 바닥 상태에서 시작하면 모든 원자를이 흥분 상태에 놓으려고 할 때마다 두 번째 원자가 흥분되는 상태가 나타납니다."라고 Vuletić이 말합니다. 따라서 원자들은 반 강자성체와 비슷한 양자 위상 천이를하게된다. 전환은 Rydberg 상태에있는 원자들이 서로 매우 강하게 상호 작용한다는 사실 때문에 다른 모든 원자에서만 발생하며 레이저가 제공 할 수있는 것보다 Rydberg 상태에있는 두 개의 인접 원자를 여기시키는 데 훨씬 많은 에너지가 필요합니다. 부 렐리 치는 연구원들이 원자 포화 레이저 빔의 주파수 또는 색뿐만 아니라 갇힌 원자의 배열을 변화시킴으로써 원자 간의 상호 작용을 변화시킬 수 있다고 말한다. 또한 시스템을 쉽게 확장 할 수 있습니다. Vuletić은 "우리는 몇 백 배로 확장 할 수 있다고 생각합니다. "이 시스템을 양자 컴퓨터로 사용하려면 시뮬레이트하려는 시스템에 따라 100 개의 원자 순서로 흥미로워집니다." 현재 연구원들은 51 원자 시스템을 양자 시뮬레이터, 특히 단열 양자 컴퓨팅을 사용하여 해결할 수있는 경로 계획 최적화 문제에 대해 테스트 할 계획이다. 에드워드 패리 (Edward Farhi), 세실 (Cecil) 및 아이다 (Ida)가 처음 제안한 양자 컴퓨팅의 한 형태 MIT의 물리학 교수 단열 양자 컴퓨팅은 양자 시스템의 기초 상태가 관심있는 문제에 대한 해답을 기술한다고 제안합니다. 해당 시스템이 문제 자체를 생성하도록 전개 될 수 있으면 시스템의 최종 상태로 솔루션을 확인할 수 있습니다. "가장 낮은 에너지의 간단하고 알려진 상태로 시스템을 준비하는 것부터 시작할 수 있습니다. 예를 들어 바닥 상태에있는 모든 원자를 분해 한 다음 느리게 변형시켜 해결하려는 문제 (예 : 여행 판매원 문제)를 나타낼 수 있습니다."Vuletić 말한다. "이것은 시스템에서 매개 변수의 느린 변화입니다. 이것은 우리가이 실험에서하는 것과 정확히 같습니다. 따라서 우리의 시스템은 이러한 단열 양자 컴퓨팅 문제에 맞춰져 있습니다. " 이 연구는 부분적으로 국립 과학 재단 (National Science Foundation), 육군 연구청 (Army Research Office) 및 공군 과학 연구처 (Office of Scientific Research)에서 지원되었습니다. 출판 : Hannes Bernien, "51 원자 양자 시뮬레이터에서의 다 물체 동역학 연구", Nature 551, 579-584 (2017 년 11 월 30 일) doi : 10.1038 / nature24622
https://scitechdaily.com/physicists-demonstrate-a-new-way-to-manipulate-quantum-bits-of-matter/
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
.인공 지능은 무한한 융합 에너지 개발을 가속화합니다
TOPICS : 원자력 물리학 Physics Popular Princeton University 으로 요한는 GREENWALD, 프린스턴 플라즈마 물리 연구소 2019년 5월 18일 인공 지능 무한한 융합 에너지 개발 인공 지능으로 강화 된 도넛 모양의 토카막에 대한 융합 연구의 묘사. (Eliot Feibush / PPPL과 Julian Kates-Harbeck / Harvard University의 묘사)
과학 탐구와 산업을 변화시키는 인공 지능 (인공 지능) (AI)은 이제 전기 생성을위한 안전하고 깨끗하며 사실상 무한한 융합 에너지의 개발을 가속화 할 수 있습니다. 하버드 대학원생과 함께 일하는 과학자 팀이 처음으로 심도 깊은 학습을하는 것은 미국 에너지 부 (DOE)의 프린스턴 플라즈마 물리 연구소 (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL)와 프린스턴 대학 (Princeton University)에서 진행되고있다. 인공 지능의 형태를 배우는 기계의 강력한 새 버전 - 융합 반응을 중단시키고 반응을 수용하는 도넛 모양의 토카막을 손상시킬 수있는 갑작스러운 분열을 예측합니다. 융합 연구에서 유망한 새로운 장 "이 연구는 지구에 무한한 에너지를 가져 오기위한 노력에서 유망한 새로운 장을 열었습니다."PPPL의 책임자 인 Steve Cowley는 Nature 매거진의 최신호에서보고 된 발견들 (링크는 외부적임)에 대해 말했다. "인공 지능은 과학을 통해 폭발적으로 증가하고 있으며 이제는 융합 권력에 대한 전세계 탐구에 기여하기 시작했습니다." 태양과 별을 움직이는 퓨전 (Fusion)은 자유 전자와 원자 핵으로 구성된 물질의 고온의 충전 상태 인 에너지 형태의 플라즈마 형태의 가벼운 원소를 융합시킨 것이다. 과학자들은 전기 생산을위한 풍부한 전력 공급을 위해 지구상에서 융합을 재현하려고합니다. 플라즈마 입자와 에너지의 갑작스런 감손을 예측하기위한 심층적 인 학습 능력을 입증하는 데있어 중요한 두 가지 융합 시설 인 DIII-D 국가 핵융합 시설 (General Atomics)이 DOE를 위해 운영하고있다 미국에서 가장 큰 시설 인 캘리포니아와 융합 에너지 개발을위한 유럽 컨소시엄 인 EUROfusion이 관리하는 세계에서 가장 큰 시설 인 영국의 JET (Joint European Torus)가 있습니다. JET와 DIII-D의 과학자들의 지원은이 작업에 필수적입니다. 광대 한 데이터베이스는 시스템이 훈련 된 토카막 이외의 토카막 (이 경우 소규모 DIII-D에서 대형 JET)에 대한 중단에 대한 신뢰할 수있는 예측을 가능하게했습니다. 이 성과는 오늘날의 융합 시설에서 배운 역량을 적용해야하는 훨씬 크고 강력한 토카막 인 ITER의 혼란 예측에 도움이 될 것입니다. Fusion Recurrent Neural Network (FRNN)라고 불리는 심층 학습 코드는 장애를 예측하고 예측할 수있는 가능성을 열어줍니다.
무한 퓨전 에너지 최초의 NSTX-U 운영 캠페인에 의해 제작 된 플라즈마의 빠른 카메라 사진.
과학 성장의 가장 흥미로운 영역
"인공 지능은 과학 성장의 가장 흥미로운 분야이며, 융합 과학과의 결합은 매우 흥미 롭습니다."PPPL의 수석 연구 물리학자인 Bill Tang은 교수와 논문의 공동 저자이자 직위를 지닌 인공 지능 프로젝트를 감독하는 프린스턴 대학교 천체 물리학과 (University of Astrophysical Sciences)에서 "우리는 퓨전 에너지를 제거하는 가장 위험한 과제를 높은 정확도로 예측하는 능력을 가속화했습니다." 규정 된 지침을 수행하는 기존의 소프트웨어와는 달리, 심층적 인 학습은 실수로부터 배웁니다. 이 겉으로 드러난 마술은 신경 네트워크, 상호 연결된 노드의 레이어 - 수학적 알고리즘 -이 매개 변수화되거나 원하는 출력을 형성하는 프로그램에 의해 가중치 부여됩니다. 임의의 주어진 입력에 대해, 노드는 얼굴의 정확한 식별 또는 중단의 정확한 예측과 같은 특정 출력을 생성하려고 시도한다. 노드가이 작업을 수행하지 못하면 교육이 시작됩니다. 올바른 출력을 얻을 때까지 가중치가 자동으로 새로운 데이터에 맞게 조정됩니다. 깊은 학습의 핵심 특징은 1 차원 데이터보다는 고차원 데이터를 포착 할 수 있다는 점입니다. 예를 들어, 비 심층 학습 소프트웨어는 단일 시점에서 플라즈마의 온도를 고려할 수 있지만 FRNN은 시간과 공간에서 발생하는 온도 프로파일을 고려합니다. 하버드 대학의 물리학 대학원생 줄리안 케이트 - 하벡 (Julian Kates-Harbeck) 교수와 과학 계산 전산학 석사 (DOE) 과학 계산 과학 대학원 (Department of Science Computational Science Graduate)의 연구원은 "이러한 복잡한 데이터로부터 배우는 깊은 학습 방법의 능력은 장애 예측을위한 이상적인 후보자" Nature 지의 저자이자 코드의 수석 아키텍트였던 펠로우. 신경망을 훈련하고 실행하는 것은 3D 이미지를 렌더링하기 위해 처음 설계된 컴퓨터 칩인 GPU (graphics processing unit)에 의존합니다. 이러한 칩은 심층 학습 애플리케이션을 실행하는 데 이상적이며 회사에서 음성 언어를 이해하고자가 운전 자동차로 도로 상태를 관찰하는 등의 AI 기능을 생성하는 데 널리 사용됩니다. Kates-Harbeck은 JET 및 DIII-D에서 수집 한 두 테라 바이트 (1012 개) 이상의 데이터에 대해 FRNN 코드를 교육했습니다. Princeton University의 최신 Tiger 클러스터 인 Tiger 클러스터에서이 소프트웨어를 실행 한 후 팀은 Oak Ridge 리더십 컴퓨팅 시설의 슈퍼 컴퓨터 인 Titan과 DOE Office of Science User Facility 및 기타 고성능 컴퓨터에이 소프트웨어를 배치했습니다.
까다로운 작업
많은 컴퓨터에 네트워크를 배포하는 것은 까다로운 작업이었습니다. "알고리즘을 프로덕션 코드로 변환하는 데 도움을 준 Nature paper의 공동 저자 인 Alexey Svyatkovskiy는"심층 신경 네트워크를 교육하는 것은 고성능 컴퓨팅 클러스터의 참여를 필요로하는 연산 집약적 인 문제입니다. 현재는 Microsoft에 있습니다. "우리는 매우 효율적인 병렬 프로세싱을 달성하기 위해 많은 신경 회로망 전체에 신경 네트워크 전체를 복사했습니다. 이 소프트웨어는 ITER가 필요로하는 30 밀리 초 시간대 내에서 진정한 혼란을 예측하고 오작동 발생 건수를 줄이는 능력을 보여주었습니다. 이 코드는 현재 3 퍼센트 미만의 거짓 경보로 95 퍼센트의 정확한 예측을 요구하는 ITER 요구 사항을 마무리하고있다. 연구자들은 살아있는 실험 조작 만이 예측 방법의 장점을 입증 할 수 있다고 말하지만, 그 논문은 예측에 사용 된 대형 아카이브 데이터베이스는 "다양한 운영 시나리오를 다루고 따라서 상대적인 강점에 대한 중요한 증거를 제공합니다. 이 논문에서 고려 된 방법 "
예측에서 제어까지
다음 단계는 예측에서 통제 중단으로 이동하는 것입니다. Kates-Harbeck은 "최후의 순간에 장애를 예측하고 완화시키는 대신에, 우리는 처음에는 가장 큰 혼란을 피하기 위해 불안정한 지역에서 플라즈마를 조심스럽게 조종하기 위해 미래의 깊은 학습 모델을 사용하는 것이 이상적입니다. 이 다음 단계를 강조 표시하는 것은 Michael Zarnstorff입니다. Michael Zarnstorff는 최근 PPPL의 연구 담당 차장에서 실험실의 수석 과학 책임자로 옮겼습니다. "ITER 이후의 tokamaks에 대한 통제가 필수적이다. 그것은 분열 회피가 필수 요건이 될 것이다"라고 Zarnstorff는 지적했다. 인공 지능이 가능한 정확한 예측에서 현실적인 플라즈마 제어로 진보하려면 하나 이상의 분야가 필요합니다. "고성능 컴퓨터의 기본 원리 물리학에 대한 깊은 학습을 결합하여 플라즈마를 태우는 실제적인 제어 메커니즘을 제로로 만들 것입니다. "통제에 의해, 하나는 토카막에서 어떤 '노브를 돌려서'방해를 방지하기위한 조건을 바꾸는지를 아는 것을 의미합니다. 그것은 우리의 시야에 있으며 우리가 가고있는 곳입니다. " 이 작업에 대한 지원은 DOE 과학 및 국가 핵 안보 관리 청 (Department of Energy Computational Science Graduate Fellowship Program)에서 제공됩니다. Princeton University의 전산 과학 및 공학 연구소 (PICsiE); PPPL이 제공하는 실험실 주도 연구 개발 기금으로부터 얻습니다. 저자는 PICSciE의 Bill Wichser와 Curt Hillegas의 고성능 수퍼 컴퓨팅에 대한 지원을 인정하고자합니다. Oak Ridge 리더십 컴퓨팅 시설의 Jack Wells; Tokyo Institute of Technology의 Matsuoka Satoshi와 Rio Yokata; 엔비디아의 톰 깁스 (Tom Gibbs)
간행물 : MD Boyer, et al., "신경 네트워크를 사용하여 NSTX-U에서 중성자 빔 주입의 실시간 가능 모델링", Nuclear Fusion, 2019; doi : 10.1088 / 1741-4326 / ab0762
https://scitechdaily.com/artificial-intelligence-accelerates-development-of-limitless-fusion-energy/
.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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