갇힌 이온의 단일 광자를 사용하여 루비듐 증기에서 느린 빛 시연

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.우주가 말을 멈추는 방법

으로 라피 Letzter 14 시간 전 과학 및 천문학 우리는 우주에 대해 뭔가 잘못되고 있습니다. NASA, ESA 및 허블 헤리티지 팀 (STScI / AURA)-허브 / 유럽 협력; 감사의 말 : H. 본드 (STScI 및 펜실베니아 주립대 학교)NASA, ESA 및 허블 헤리티지 팀 (STScI / AURA)-허브 / 유럽 협력; 감사의 말 : H. 본드 (STScI 및 펜실베니아 주립대 학교)(이미지 : © NASA, ESA 및 허블 헤리티지 팀 (STScI / AURA)-허브 / 유럽 협력; 감사의 말 : H. 본드 (STScI 및 펜실베니아 주립 대학교))

우리는 우주에 대해 뭔가 잘못되고 있습니다. 작은 별일 수도 있습니다. 특정 별이 실제보다 더 멀어 지거나 멀어지게하는 측정 문제는 천체 물리학자가 우주에서 거리를 측정하는 방법을 약간 조정하여 해결할 수 있습니다. 우주론의 오류, 또는 일련의 오류 – 또는 우주의 기원과 진화에 대한 우리의 이해 일 수도 있습니다. 이 경우 공간과 시간의 전체 역사가 엉망이 될 수 있습니다. 그러나 문제가 무엇이든간에 그것은 우주에 대한 주요한 관찰이 서로 의견이 맞지 않게합니다. 한 가지 방법으로 측정하면, 우주 는 일정한 비율 로 팽창하고있는 것 같습니다 . 다른 방법으로 측정하면 우주가 확장되고있는 것 같습니다다른 속도로. 그리고 새로운 논문에서 알 수 있듯이, 측정이 더 정밀 해졌음에도 불구하고 최근에는 이러한 불일치가 더 커졌습니다. 노스 캐롤라이나 주립 대학 (North Carolina State University)의 이론 우주 론자이며이 논문의 공동 저자 인 Katie Mack은“우주론에 대한 우리의 이해가 올바르다면이 모든 다른 측정치가 동일한 답을 제공 할 것이라고 생각한다.

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가장 유명한 두 가지 측정은 서로 매우 다르게 작동합니다. 첫 번째는 CoMB ( Cosmic Microwave Background ) : Big Bang 이후 첫 순간부터 남은 마이크로파 방사 에 의존합니다 . 우주 론자들은 CMB 재단을 기반으로 우주의 전체 역사에 대한 이론적 모델을 구축했습니다.이 모델은 매우 확신이 있으며 완전히 새로운 물리학이 필요합니다. Mack은 이들을 합쳐서 허블 상수 (Hub)에 대해 상당히 정확한 수를 만들어 낸다. 두 번째 측정은 Cepheids로 알려진 인근 은하에서 초신성과 반짝이는 별을 사용합니다 . 천문학 자들은이 은하들이 우리로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지, 얼마나 빨리 우리로부터 멀어지고 있는지를 측정함으로써 허블 상수를 매우 정확하게 측정한다고 믿고 있습니다. 그리고 그 방법은 다른 HO를 제공합니다. 맥은 Live Science와의 인터뷰에서 "우리가 다른 답변을 받고 있다면 우리가 모르는 것이 있다는 것을 의미한다"고 말했다. "이것은 우주의 현재 팽창 속도를 이해하는 것뿐만 아니라 우리가 관심을 갖고있는 우주의 진화 방법, 팽창의 진화 방법 및 우주 시간이이 모든 일을 수행 한 방법을 이해하는 것입니다. 시각." NCSU의 우주 론자이자 논문의 저자 인 Weikang Lin은 문제의 전체 그림을 개발하기 위해 한 곳에서 H0를 "제한"하는 모든 다른 방법을 마무리하기로 결정했다고 말했다. 이 논문은 아직 공식적으로 동료 검토 또는 출판되지 않았으며, 프리 프린트 서버 arXiv 에서 이용할 수 있습니다 . "제한"의 의미는 다음과 같습니다. 물리학에서 측정 하면 정확한 답이 거의 나오지 않습니다 . 대신 가능한 답변의 범위를 제한합니다. 이러한 제약 조건을 함께 살펴보면 공부하고있는 것에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 예를 들어, 하나의 망원경을 살펴보면 우주의 빛이 빨간색, 노란색 또는 주황색이라는 것을 알 수 있습니다. 다른 사람은 우주의 다른 대부분의 조명보다 밝지 만 태양보다 덜 밝다고 말할 수 있습니다. 또 다른 사람은 그것이 행성처럼 빨리 하늘을 가로 질러 움직이는 것을 말해 줄 것입니다. 이러한 제약 조건 중 어느 것도 독자적으로 많은 것을 말하지는 않지만 함께 모아서 화성을보고 있다고 제안 합니다 . 린, 맥과 그들의 제 3의 공동 저자, NCSU 대학원생 Liqiang 허우 두 상수에 제약 보았다 : H0, 그리고 뭔가를 알려줍니다 Ωm로 표시 우주의 "질량 분율"라는 우주의 얼마나 에너지, 그리고 얼마나 중요 합니다. Lin은 또한 H0의 많은 측정치가 Ωm을 제한한다고 덧붙였다.

이 화려한 음모를 만들었습니다. 논문의 중심 그림은 허블 상수 및 질량 분율의 대부분의 측정이 하나의 숫자 범위를 가리 키지 만 Cepheid-supernova 측정 (노란색 막대)은 다른 숫자의 범위를 가리킴을 보여줍니다. 논문의 중심 그림은 허블 상수 및 질량 분율의 대부분의 측정이 하나의 숫자 범위를 가리 키지 만 Cepheid-supernova 측정 (노란색 막대)은 다른 숫자의 범위를 가리킴을 보여줍니다. (이미지 크레디트 : Weikang Lin, Katherine J. Mack 및 Liqiang Hou)

WMAP으로 표시된 확장 된 자홍색 타원형은 Wilkinson Microwave Anisotropy Probe로 알려진 CMB의 주요 과거 NASA 연구를 기반으로 가능한 질량 분율 및 허블 상수의 범위입니다. CV SN이라고 표시된 노란색 열 ( "세 피드 보정 유형 -Ia 초신성 "의 약자)은 우주의 질량 분율을 제한하지 않지만 H0를 제한 하는 초승달 측정을 나타냅니다 . SN P ( "Type-Ia Supernovae Pantheon"의 줄임말)라고 표시된 빨간 막대는 우주의 질량 분율에 대한 주요 제약입니다. 관련 : 별 15 놀라운 이미지 WMAP 및 CV SN의 가장자리가 대부분 빨간색 막대 외부에서 겹치는 것을 볼 수 있습니다. Mack는 몇 년 전 불일치의 그림이라고 말했다. 두 측정치가 서로 다른 답을 얻었음에도 불구하고 약간의 비틀림과 호환되지 않을 정도로 중요하지는 않다. Click here for more Space.com videos... 그러나 최근에는 Planck Collaboration이라는 그룹에서 CMB에 대한 새로운 측정이 이루어졌습니다. 2018 년에 최신 데이터 세트를 출시 한 Planck Collaboration은 Planck라고 표시된 줄거리에 검은 색 은색으로 표시되는 우주의 질량 분율과 팽창 속도에 대해 매우 엄격한 제약 조건을 적용했습니다. 이제 저자들은 우주의 두 가지 다른 그림이 등장한다고 썼습니다. 플랑크와 WMAP는 H0 및 Ωm ​​제한에 대한 다양한 접근 방식과 함께 거의 호환됩니다. 줄거리에 흰색 대시 원 안에 우주가 얼마나 빠르게 확장되고 있으며 얼마나 많은 물질이 만들어 졌는지 비슷한 대답을 할 수있는 곳이 있습니다. 플롯의 거의 모든 모양이 해당 원을 통과 함을 알 수 있습니다. 그러나 우리 지역 우주에서 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 그리고 얼마나 빨리 움직이는 지에 근거한 가장 직접적인 측정은 동의하지 않습니다. Cepheid 측정은 오른쪽에 있으며 오류 막대 (가능한 값의 범위를 나타내는 희미한 노란색 비트)조차도 점선 원을 통과하지 않습니다. 그리고 그것은 문제입니다. 스탠포드 대학의 우주론자인 리사 웨 슬러 (Risa Wechsler)는“지난 몇 달 동안이 분야에서 많은 활동이 있었다”고 말했다. "그래서 모든 것이 요약되어있는 것을 보는 것이 정말 좋습니다. 우주의 기본 매개 변수 인 H0 및 Ωm의 관점에서 프레임을 만드는 것은 정말 명확합니다." Advertisement 그러나 Wechsler는 Live Science에 결론을 내리지 않는 것이 중요하다고 말했다. "사람들은 새로운 물리학이 있다는 것을 의미 할 수 있고 정말 흥미로울 수 있기 때문에 이것에 대해 흥분하고 있습니다." CMB 모델이 어떤 식 으로든 잘못되었을 가능성이 있으며, 물리학 자들이 우주를 이해하는 방식에있어 체계적인 오류가 발생하고 있습니다. "모두가 사랑하는 것입니다. 물리학 자들이 모델을 깰 사랑 ,"웩슬러는 말했다. "하지만이 모델은 지금까지는 잘 작동하기 때문에 저를 설득 할만한 강력한 증거가 있어야합니다." 이 연구는 단 하나의 새로운 물리를 도입함으로써 지역 우주에서 얻은 세 페이드 측정 값을 다른 모든 것과 일치시키는 것이 어려울 것이라고 맥은 말했다. 맥은 초신성 세 피드 계산이 잘못되었다고 말했다. 물리학 자들이 우리 지역 우주의 거리를 잘못 측정하고있을 수 있으며, 이로 인해 잘못 계산 될 수 있습니다. 그러나 그 계산 오류가 무엇인지 상상하기는 어렵습니다. 많은 천체 물리학 자들은 처음부터 로컬 거리를 측정했으며 비슷한 결과를 얻었습니다. 저자가 제기 한 한 가지 가능성은 우리가 은하와 중력이 적은 이상한 우주 덩어리에 살고 있기 때문에 우리 동네가 우주 전체보다 빠르게 확장되고 있다는 것입니다. 그녀는이 문제에 대한 답이 모퉁이를 돌 수 있다고 말했다. 그러나 몇 년 또는 수십 년이 더 걸릴 가능성이 큽니다. Advertisement "이것은 우주에서 새로운 것이거나 우리가 측정에 대해 이해하지 못하는 것"이라고 그녀는 말했다. Wechsler는 후자에 대해 내기를 할 것이라고 말했다. 아마도 관련된 측정 중 일부에 대한 오차 막대에 대해 올바르지 않은 것이있을 수 있으며 일단 해결되면 그림이 더 잘 어울립니다. 다가오는 측정은 모순을 명확하게 설명 할 수 있습니다.이를 설명하거나 높이면서 새로운 물리학 분야가 필요하다는 것을 암시합니다. 대형 공관 조사 망원경 2020 년 온라인 예정은 크게 천체 물리학 은하 사이의 거리를 측정하기 위해 사용하는 데이터 세트를 개선해야 초신성의 수백만의 수백을 찾아야한다. 결국 맥은 중력파 연구는 우주의 팽창을 제한하기에 충분히 좋아질 것이며 이는 우주론에 또 다른 수준의 정밀도를 추가해야한다고 말했다. 그녀는 물리학 자들이 물체가 실시간으로 서로 멀어지는 것을 볼 수있을 정도로 민감한 기기를 개발할 수도 있다고 말했다. 그러나 현재 우주 론자들은 여전히 ​​우주를 측정하는 것이 왜 합리적이지 않은지 궁금해하고 있습니다.

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.갇힌 이온의 단일 광자를 사용하여 루비듐 증기에서 느린 빛 시연

작성자 : Thamarasee Jeewandara, Phys.org, Science X Network 따뜻한 중성 87Rb 증기에서 138Ba + 이온, QFC 및 광자 속도로부터 광자 생산의 실험적 회로도. (A) 138Ba +의 에너지 레벨 및 세그먼트 블레이드 트랩에 한정된 이온을 보여주는 개략도. TTL 펄스 활성화 AOM은 650nm 여기 광을 제어합니다. (B) PPLN 도파관을 포함한 QFC 설정. 변환 된 빛 ω0은 ωion에서 이온으로부터 방출 된 광자와 ωpump에서 펌프 광자의 차이 주파수에 있습니다. PPLN의 출력은 편광 유지 단일 모드 광섬유 (PM-SMF)에 연결된 광섬유입니다. 일련의 필터와 브래그 격자는 펌프광과 변환되지 않은 493nm 광을 차단하여 스토킹 방지 노이즈의 양을 줄입니다. (C) 87Rb 에너지 레벨 다이어그램 및 변환 된 단일 광자가 통과하는 히터 내부에 수용된 증기 셀. (D) 광자는 APD에서 감지됩니다. TCSPC는 AOM으로 전송 된 TTL과 관련하여 광자의 도착 시간을 수집한다. 예를 들어, 493 nm의 단일 광자 시간 모양 (파란색 원)과 실온에서 셀을 통과 한 후 주파수 변환 된 광자 (빨간색 원)가 표시됩니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aav4651, 2019 년 10 월 10 일 기능

양자 네트워크는 다른 양자 시스템과 인터페이스하기 위해 실제로 구현 될 수있다. 하이브리드 시스템을 각 구성 시스템의 고유 한 특성과 결합 하여 광자 적으로 연결 하려면 과학자는 동일한 광자 방출 파장을 가진 소스를 통합해야합니다. 예를 들어, 포획 된 이온 및 중성 원자는 양자 네트워크 내에서 노드 및 메모리로서 매력적인 특성을 가질 수 있지만, 그 동작 파장이 크게 다르기 때문에 광자 링크가 없습니다. 과학 발전 에 관한 최근 보고서에서JD Siverns와 미국 물리학과 Joint Quantum Institute 및 육군 연구 실험실의 동료들은 단일 포획 이온에서 방출 된 중성 원자와 광자 사이의 첫 번째 상호 작용을 시연했습니다. 이를 위해 이들은 사용 루비듐 ( 87 갇힌에서 광자의 원점 지연 Rb는) 증기 바륨 ( 138 바 + 최대 13.5 ± 0.5 나노초 (NS)에 의해) 이온. 연구원들은 양자 주파수 변환 (QFC)을 사용 하여 공정 동안 이온 원자 와 중성 원자 간의 주파수 차이를 극복했습니다 . 이들은 지연을 조정하고 광자의 시간 프로파일을 보존 하고 향후 대규모 양자 네트워크 에 중요한 동기화 도구로서의 애플리케이션을 갖춘 하이브리드 광 인터페이스로서 결과를 전달했습니다 . 확장 가능한 양자 네트워크를 구축하려면 물리학자가 서로 다른 양자 구성 요소를 통합해야합니다. 연구원들은 이전에 광자 양자 시스템을 연결하여 단일 원자 , 보스-아인슈타인 응축액 , 고체 시스템 , 원자 증기 및 원자 앙상블이있는 하이브리드 플랫폼을 형성 했습니다 . 하이브리드 네트워킹의 발전은 일반적으로 각 시스템 의 고유 광자 파장이 정의상 또는 광자 소스 자체의 직접 엔지니어링을 통해 동일한 경우에 중점을 둡니다.. 실제 네트워크에서는 양자 통신 기술의 기존 장치에서 방출 된 광자가 넓은 광자 스펙트럼에 따라 다르기 때문에 이러한 엄격한 요구 사항은 달성 할 수 없습니다. 스펙트럼 불일치를 피하기 위해 연구자들은 양자 주파수 변환 (QFC)을 도입 하여 양자 특성 을 유지하면서 광자 주파수를 다른 주파수로 변환 할 수 있습니다 . 서로 다른 구성 요소의 바람직한 기능을 결합한 하이브리드 시스템은 실행 가능한 양자 네트워킹 도구를 실현하는 데 도움이 될 수 있습니다.

따뜻한 87Rb 증기 내에서 흡수, 굴절률 및 그룹 속도. (A) 실온에서 493-nm 레이저 광으로부터 QFC를 통해 얻은 780 nm를 사용한 87Rb D2 라인의 흡수 프로파일. 펌프 레이저의 모드 홉 프리 튜닝 범위는 주파수 튜닝 범위를 제한합니다. 373K (파란색) 및 423K (빨간색)에서 피크 투과율 δ로부터 디튠하는 함수로서 두 흡수 피크 부근의 굴절률 (B) 및 그룹 속도 (C). DFG; 차이 주파수 생성. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aav4651

갇힌 이온은 긴 큐 비트 수명 과 고 충실도 이온 광자 얽힘 으로 인해 통신 노드의 강력한 후보입니다 . 중성 원자는 메모리 , 광자 저장 매체 또는 빛을 느리게하여 조정 가능한 광자 지연에 유용한 다용도 양자 시스템 입니다. 갇힌 이온 및 중성 양자 기술의 설계, 제어 및 개발에 대한 투자는 양자 네트워킹 , 컴퓨팅 , 계측 및 시뮬레이션 에서 현저한 발전을 가져 왔습니다.. 연구원들은 일반적으로 빛의 펄스 또는 단일 광자에 대해 느린 광 매체로 중성 원자 증기와 광 자기 포집 원자를 사용합니다. 조정 가능한 광자 지연을 위해 빛을 느리게하는 것은 광자 동기화에 광자 간섭을 사용하여 네트워크 프로토콜을 구현하는 데 유용합니다 . 본 연구에서, Siverns et al. 은 중성 원자 증기 내에서 단일 포획 된 이온으로부터 생성 된 광자를 느리게함으로써 이온에 의해 방출 된 중성 원자와 광자 사이의 첫 번째 상호 작용을 보여 주었다. 원자 증기 내에서 느린 광 전파를위한 낮은 그룹 속도의 매체를 만들기 위해 연구팀 은 매체의 두 흡수 공명 사이의 주파수를 가진 광자를 사용했습니다 . 그들은 전자기 유도 투명도 (EIT) 또는 원거리 공명을 사용하여 두 가지 흡수 공명을 조사했습니다. Siverns et al. EIT 방법에 비해 덜 복잡한 실험 설정 으로 87 Rb 의 초 미세 그라운드 상태 스 플리 팅을 통해 설정된 두 개의 D 2 흡수 공명을 사용 했습니다. 정확한 주파수에서 단일 광자 만 필요했습니다. 그런 다음 연구원들은 Ba + 에서 방출 된 광자의 그룹 속도를 도출했습니다.QFC (양자 주파수 변환) 후 이온. 그들은 광자의 광 주파수를 조정하여 투과율을 극대화하고 그룹 속도를 크게 줄였습니다. Siverns et al. 원자 수 밀도 (N)를 변경하여 광자 지연을 조정했습니다.

주파수 변환 이온 신호를 필터링 한 후 측정 된 신호 대 잡음비 (SNR). 주황색 곡선은 각 펌프 전력에서 측정 된 변환 효율 및 노이즈를 고려한 SNR입니다. 삽입 : 펌프 전력의 함수로서 APD에서 변환 효율 (검은 색) 및 측정 된 노이즈 수 (빨간색)를 측정했습니다. 검은 색 곡선은 효율 데이터에 이론적으로 적합하고 빨간색 곡선은 노이즈에 경험적으로 적합합니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aav4651

493nm 단일 광자의 공급원으로서 연구팀은 138 Ba + 이온을 사용 했으며, 초고 진공 챔버에 수용된 세그먼트 블레이드에 전압을 가하여 갇혔습니다. 그들은 0.4 개구 수 (NA) 렌즈를 사용하여 광자를 수집했다; 광섬유를 연결하여 QFC 설정으로 보냈습니다. 연구팀은 특정 주파수의 광자를 펌프 레이저와 결합하여 1343 nm 근처의 다른 주파수를 형성했으며, 이는 주파수 차이 (DFG)를 위해 주기적으로 폴링 된 리튬 니오 베이트 (PPLN) 도파관에 결합되었습니다. 팀은 펌프 레이저를 주파수 튜닝 한 후 780nm 광자를 생성했습니다.두 광 흡수 공명 사이의 주파수로 느린 빛을 구현합니다. 과학자들은 도파관에 결합 된 펌프 전력 의 함수로서 PPLN 장치의 변환 효율을 보여 주었다 .

영역 정규화 시간 광자 모양. 따뜻한 87Rb 증기 셀을 통과 한 주파수 변환 광자의 면적 정규화 모양. 87Rb 증기 셀 온도는 표시된 값으로 설정됩니다. 따뜻한 증기의 광학 밀도 (OD)는 각 온도에 대해 주파수 ω0에서 동일한 원자 밀도 N을 사용하여 표시됩니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aav4651

Siverns et al. 변환 된 빛의 총량을 사용하는 대신 변환 된 빛의 신호대 잡음비 (SNR)를 최대화했습니다. 그들은 DFG (차동 주파수 생성)를 사용하여 493nm 광자를 변환하여 펌프 광학 주파수를 조정했습니다. 과학자들은 PPLN의 출력을 800nm ​​단일 모드 광섬유에 결합하여 780nm 광자를 포착하고 다른 모드를 공간적으로 필터링했습니다. 연구팀은 광자를 필터링하자마자 87 Rb로 채워진 75mm 길이의 가열 된 유리 셀 을 통해 눈사태 광 다이오드를 사용하여이를 감지했습니다.(APD). 광자가 실온에서 루비듐 셀을 통과 할 때, 이들의 흡수 및 산란은 신호대 잡음비를 ~ 6으로 감소시켰다. 시간적 형태를 측정하기 위해 650nm 여기 음향 광학 변조기 (AOM) 및 TTL (트랜지스터-트랜지스터 로직) 펄스와 시간 상관 형 단일 광자를 기준으로 APD에서 광자의 도착 시간을 기록했습니다. 512 피코 초 (ps)의 해상도에서 카운터. 증기 셀의 원자 밀도가 증가함에 따라, SNR은 395K에서 ~ 1에 근접하도록 단조롭게 감소 하였다. 더 낮은 SNR에도 불구하고, 광자 지연은 명확하게 가시적으로 유지되었다. 연구팀은 각 지연된 광자를 일시적으로 실온에서 광자 형태와 겹치도록 이동시켜 광자 지연을 결정했다. 과학자들은 Ba + 이온에 의해 방출 된 광자 와 펌프 레이저의 드리프트가 변환 된 광자의 광학 주파수의 안정성에 영향을 미쳤다고 지적했다 . 그들은 미래에 EIT (전자기 유도 투명도) 와 같은 고급 방법을 사용하여 증기의 비선형 굴절률을 증가시켜 광자 지연을 증가시키고 투과율을 향상시키는 것을 목표로 합니다.

전지 온도의 함수로서 87Rb 증기 전지를 통과 한 후 포획 된 Ba + 이온으로부터 방출 된 주파수 변환 광자들의 지연. 파선 이론 곡선은 N을 설명하기 위해 작업에서 도출 된 방정식의 축척 된 버전입니다. 온도 및 지연 오차 막대는 각각 실험 과정에서의 온도 변동과 히스토그램 광자 도달 시간 데이터의 빈 폭에 기인합니다. . 삽입 : 296-K 실내 온도 셀 (녹색 원)과 395-K 셀 (빨간색 원)을 통해 전송 된 광자의 시간적 형태의 겹침. 두 추적 사이의 상대적 지연이 비교를 위해 제거되었습니다. 크레딧 : Science Advances, doi : 10.1126 / sciadv.aav4651

이런 식으로 JD Siverns와 동료들은 갇힌 이온에서 방출 된 광자의 중성 원자 시스템과의 첫 번째 상호 작용을 보여주었습니다. 그들은 따뜻한 루비듐 증기 셀 내에서 갇힌 이온으로부터 방출 된 주파수 변환 광자를 실험적으로 느리게했다. 이 팀은 광자의 온도 분산이 무시할 수있는 최대 13.5 ± 0.5 ns의 조정 가능한 지연을 관찰했습니다. 이 연구는 하이브리드 양자 네트워크에서 원격 양자 노드를 조정 가능하게 동기화하기위한 장치로 사용하기에 이상적인 시스템을 용이하게했습니다. 새로운 접근법은 원격 이온과 중성 원자 사이의 광자 양자 게이트를 향한 경로를 제공 할 것이며, 여기서 각 시스템은 비슷한 프로파일의 광자를 독립적으로 방출 할 수 있습니다. 이 연구는 또한 기존의 고급 원자 기술과 결합 된 포획 된 이온에서 방출 된 비행 큐 비트의 실험적, 이온 중성 원자 광자 얽힘 분포 및 광자 저장 을 용이하게하기 위해 이온과 중성 원자 사이의 미래 양자 상태 전달을위한 길을 닦을 것 입니다. 더 탐색 광자 수 양자 중첩에서 빛의 생성 추가 정보 : JD Siverns et al. 갇힌 이온의 단일 광자를 사용하여 루비듐 증기에서 느린 빛의 시연, Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aav4651 Petr Siyushev et al. 알칼리 원자와 결합 된 분자 광자, Nature (2014). DOI : 10.1038 / nature13191 또는 Katz et al. 실온에서 1 초간 가벼운 알칼리 증기, Nature Communications (2018). DOI : 10.1038 / s41467-018-04458-4 Han Zhang et al. 캐비티-강화 자발적 파라 메트릭 다운 변환으로부터의 주파수-비-관련 얽힌 광자의 제조 및 저장, Nature Photonics (2011). DOI : 10.1038 / nphoton.2011.213 저널 정보 : 과학 발전 , 자연 , 자연 커뮤니케이션 , 자연 포토닉스 Science X Network 제공

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.빛의 Nanoscale 조작 흥미로운 새로운 Nanophotonics 발전으로 이어집니다

토픽 : 나노 입자Nanophotonics나노 기술입자 물리대학 뉴 멕시코 으로 뉴 멕시코 대학 2019년 10월 12일 근거리 향상 연구중인 시스템의 예술적 묘사. 입자의 크기가 줄어들면 전계 향상이 증가합니다. 학점 : 뉴 멕시코 대학교 물리학과

뉴 멕시코 대학교 (University of New Mexico) 연구자들은 정렬 된 배열에서 나노 입자의 밀도를 감소 시키면 뛰어난 현장 향상을 일으킨다는 것을 발견했다. 빛과 물질 사이의 상호 작용을 통제하는 것은 사회에 근본적인 수많은 기술을 개발하고 발전시키려는 과학자들에게 오랫동안 야심이되어 왔습니다. 최근 몇 년간 나노 기술의 붐으로 인해, 광의 나노 규모 조작은 이러한 발전을 지속하기위한 유망한 경로이자 구조물의 치수가 빛의 파장과 비교 될 때 나타나는 새로운 행동으로 인한 독특한 도전이되었습니다. . 뉴 멕시코 대학교 물리 천문학과 이론 나노 포토닉스 그룹의 과학자들은 “나노 입자 배열에 의해 생성 된 근거리 한계의 분석”이라는 제목 의 선구적인 연구 노력 을 통해 이러한 목적을 위해 흥미로운 발전을 이루었습니다. 최근 나노 기술 분야의 최고 저널 인 ACS Nano 저널에 실렸다. Alejandro Manjavacas의 조교수가 이끄는이 그룹은 금속 나노 구조의주기적인 배열의 광학적 반응이 어떻게 주변에서 강한 전기장을 생성 할 수 있는지 연구했다. 그들이 연구 한 배열은은 나노 입자, 머리카락의 수보다 수백 배 더 작은 은의 작은 구체로 구성되어 있으며, 그 결과는 다른 물질로 만들어진 나노 구조에도 적용된다. 각 나노 스피어 간의 강력한 상호 작용으로 인해이 시스템은 생생한 고해상도 컬러 인쇄에서 의료 분야에 혁명을 일으킬 수있는 바이오 센싱에 이르기까지 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 근거리 분석 그래프

어레이의 상이한 기하학적 파라미터의 함수로서 필드 향상 분석. 학점 : 뉴 멕시코 대학교 물리 천문학과

Manjavacas는“이 새로운 연구는 그들의 행동에 대한 기본적인 통찰력을 제공함으로써 나노 구조 어레이의 많은 응용 분야를 발전시키는 데 도움이 될 것입니다. "우리가 예측하는 근거리 향상은 초 민감 바이오 센싱과 같은 기술의 게임 체인저가 될 수 있습니다." 물리학과 천문학과 대학원생 인 Lauren Zundel과 Stephen Sanders로 구성된 Manjavacas와 그의 팀은이 배열의 광학적 반응을 모델링하여 흥미로운 새로운 결과를 찾았습니다. 나노 구조의주기적인 배열이 빛으로 조명 될 때, 각각의 입자는 강한 반응을 일으키고, 결과적으로 모든 입자가 서로 상호 작용할 수 있다면 막대한 집단 행동을 초래한다. 이것은 어레이의 입자 간 간격에 의해 결정되는 입사광의 특정 파장에서 발생하며, 어레이에서 비추는 빛의 수십배, 또는 수 만배의 전기장을 야기 할 수있다. 이 전계 강화의 강도는 나노 스피어 간 간격 및 구 자체의 크기와 같은 배열의 기하학적 특성에 따라 달라집니다. 완전히 반 직관적으로 Manjavacas와 그의 연구팀은 나노 입자의 간격을 줄이거 나 그 크기를 줄임으로써 나노 입자의 밀도를 줄이면 더 커질뿐만 아니라 어레이에서 더 멀리 떨어진 필드 향상을 만들어 낸다는 것을 발견했다. . Zundel은“이러한 거대한 필드 향상의 핵심은 실제로 입자를 더 작고 멀리 떨어 뜨리는 데 있다는 사실을 알게되어 매우 기뻤습니다. 샌더스는“이것은 나노 입자 간의 상호 작용과 집단 반응이 강화되기 때문이다.

### 이 연구는 NSF (National Science Foundation)가 부분적으로 후원했으며 UNM Advanced Research Computing Center에서 제공하는 고성능 계산 리소스를 활용했습니다. 참고 자료 : Alejandro Manjavacas, Lauren Zundel, Stephen Sanders, 2019 년 9 월 5 일, ACS Nano , "나노 입자 어레이에 의해 생성 된 근접장의 한계 분석" . DOI : 10.1021 / acsnano.9b05031

https://phys.org/news/2019-10-hydrologic-simulation-policy-decisions-difficult.html

 

 

.음, 꼬리가 보인다

 

 

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
Park Soo-jin is a meteorologist. She is Lee Hyun Kyu's friend of the same age.

 

 

.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

https://scitechdaily.com/harvard-scientist-connects-the-dots-in-fin-to-limb-evolution/ https://phys.org/news/2019-09-black-hole-center-galaxy-hungrier.html https://phys.org/news/2019-09-programmable-swarmbots-flexible-biological-tools.html https://phys.org/news/2019-10-hard-ceramic-tough-steel-newly.html

 

 

.보로 펜과 그래 핀을 2 차원 헤테로 구조로 통합 한 새로운 연구

노스 웨스턴 대학교 Emily Ayshford 계면 붕소-탄소 결합의 중첩 된 도식을 갖는 붕소-그래 핀 측면 헤테로 구조의 원자 해상도 스캐닝 터널링 현미경 이미지. 이미지 폭 : 1.7 nm. 크레딧 : Northwestern University, 2019 년 10 월 11 일

나노 소재는 매우 작고 유연하며 투명한 전자 장치를 포함하여 많은 새로운 기술의 기초를 제공 할 수 있습니다. 많은 나노 물질이 유망한 전자적 특성을 나타내지 만 , 과학자와 엔지니어는 여전히 이러한 물질을 가장 잘 통합하여 반도체와 회로를 만드는 데 최선을 다하고 있습니다. 노스 웨스턴 엔지니어링 연구원은이 두 재료 인 그래 핀과 보로 펜으로부터 2 차원 (2-D) 이종 구조를 만들었으며,이 나노 재료로부터 집적 회로를 만드는 데 중요한 단계를 밟았습니다. 연구를 주도한 Walter P. Murphy 재료 과학 및 공학 교수 인 Mark Hersam은“스마트 폰 내부에서 집적 회로를 열어야한다면 다양한 재료가 서로 통합되어있는 것을 보게 될 것입니다. "그러나 우리는 전통적인 재료 의 한계에 도달했습니다 . 보로 펜과 그래 핀과 같은 나노 물질을 통합함으로써 나노 전자 분야에서 새로운 가능성을 열어 가고 있습니다." 해군 연구소와 국립 과학 재단의 지원을 받아 10 월 11 일자 Science Advances 저널에 결과가 발표되었다 . Hersam 외에도 응용 물리학 박사 학생 Xiaolong Liu가이 작품을 공동 저술했습니다. 새로운 종류의 이종 구조 생성 모든 집적 회로에는 전기를 전도하거나 구성 요소를 전기적으로 절연 상태로 유지하는 등 다양한 기능을 수행하는 많은 재료가 포함되어 있습니다. 그러나 회로 내 트랜지스터는 재료와 제조 기술의 발전 덕분에 점점 더 작아지면서 점점 작아 질 수있는 한계에 도달했습니다. 그래 핀과 같은 초박형 2D 재료는이 문제를 우회 할 가능성이 있지만 2D 재료를 통합하는 것은 어렵습니다. 이 물질들은 단지 하나의 원자 두께이므로, 두 물질의 원자들이 완벽하게 정렬되지 않으면, 적분이 성공적이지 않을 것입니다. 불행히도, 대부분의 2D 재료는 원자 규모에서 일치하지 않으므로 2D 집적 회로에 어려움이 있습니다. Hersam과 동료들이 2015 년에 처음으로 합성 한 2D 버전의 붕소 인 Borophene은 다형성으로 다양한 구조를 취하고 환경에 적응할 수 있습니다. 따라서 그래 핀과 같은 다른 2D 재료와 결합하는 것이 이상적입니다. 두 재료를 단일 이종 구조로 통합 할 수 있는지 테스트하기 위해 Hersam의 실험실은 동일한 기판에서 그래 핀과 보로 펜을 모두 성장시켰다. 그들은 더 높은 온도에서 자라기 때문에 그래 핀을 먼저 성장시킨 다음 같은 기판에 붕소를 증착시키고 그래 핀 이없는 영역에서 성장시켰다 . 이 공정은 보로 펜의 수용 특성으로 인해 두 물질이 원자 규모로 함께 스티칭 된 측면 인터페이스를 만들어 냈다. 전자 전환 측정 실험실은 스캐닝 터널링 현미경을 사용하여 2-D 이종 구조의 특성을 분석했으며 인터페이스를 가로 지르는 전자 전이가 매우 갑작스럽게 발견되었으므로 소형 전자 장치를 만드는 데 이상적입니다. Hersam은“이러한 결과는 도로에서 초 고밀도 장치를 만들 수 있음을 시사한다. 궁극적으로 Hersam은 새로운 전자 장치 및 회로로 연결되는 점점 더 복잡한 2D 구조를 달성하고자합니다 . 그와 그의 팀은 붕소 펜으로 추가 이종 구조를 만들어 점점 더 많은 수의 알려진 2 차원 물질과 결합시키는 작업을하고 있습니다. "지난 20 년 동안 새로운 재료는 트랜지스터 기술의 소형화와 그에 따라 성능을 향상시켰다"고 그는 말했다. "2 차원 재료 는 다음 도약을 만들 가능성이 있습니다."

더 탐색 세렌디피티, 보로 펜의 잠재력 발견 추가 정보 : "Borophene-graphene heterostructures" Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aax6444 , https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax6444 저널 정보 : 과학 발전 노스 웨스턴 대학교 제공

https://phys.org/news/2019-10-borophene-graphene-d-heterostructures.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