혁신적인 스위칭 메커니즘으로 마이크로 레이저의 초고속 제어 향상
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.물리학 자들은 Betelgeuse와 같은 맥동 초거성으로 인한 초신성을 모델링합니다
캘리포니아 대학 해리슨 태소 (Harrison Tasoff) -산타 바바라 대부분의 별들과 달리 Betelgeuse는 과학자들이 ALMA 망원경과 같은 기기로 해결할 수있을만큼 충분히 크고 가깝습니다. 크레딧 : ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) 2020 년 2 월 28 일
베텔게우스는 최근 언론의 주목을받는 중심이었습니다. 붉은 초거성 종은 수명이 거의 다되어 가고 있으며, 태양의 10 배가 넘는 별이 죽으면 화려한 방식으로 사라집니다. 최근 수백 년 동안 밝기가 가장 낮은 지점으로 떨어지면서, 많은 우주 애호가들은 Betelgeuse가 곧 초신성이되어 일광에서도 볼 수있는 눈부신 디스플레이로 폭발 할 것으로 기대하고 있습니다. 오리온의 어깨에있는 유명한 별은 다음 백만 년 (실제로 우주의 시간으로 며칠) 내에 그 죽음을 맞이할 것으로 보이지만, 과학자들은 희미한 것이 별의 맥동 때문이라고 주장합니다. 이 현상은 적색 초거성 인들 사이에서 비교적 흔하며, Betelgeuse는이 그룹에 수십 년 동안 알려져 있습니다. 우연히도 UC Santa Barbara의 연구자들은 이미 Betelgeuse와 같은 맥동 별이 폭발 할 때 발생하는 초신성의 밝기에 대해 예측했습니다. 물리학 대학원생 인 Jared Goldberg는 캠퍼스의 Kavli Institute of Theorytical Physics (KITP)의 책임자 인 Lars Bildsten과 Gluck 물리학 교수와 KITP 선임 연구원 Bill Paxton과 함께 별의 맥동이 폭발 할 때 폭발에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구를 발표했습니다. 끝에 도달하십시오. 이 논문은 천체 물리 저널에 나타납니다 . 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 대학원 연구원 인 골드버그 (Goldberg)는“맥동 스타가 서로 다른 맥동 단계에서 폭발하는 경우 어떻게 보이는지 알고 싶었다. "초기 모델은 맥동의 시간에 따른 영향을 포함하지 않기 때문에 더 간단합니다." 베텔게우스 크기의 별이 마침내 그 중심에 융합하기 위해 재료가 부족할 때, 그 자체의 거대한 무게로 붕괴되는 것을 막는 외부 압력을 잃습니다. 결과적인 코어 붕괴는 0.5 초 만에 발생하며, 별의 표면과 푹신한 외부 층이 눈에 띄는 것보다 훨씬 빠릅니다. 철심이 붕괴되면서 원자는 전자와 양성자로 분리됩니다. 이들은 결합하여 중성자를 형성하고, 그 과정에서 중성미자라고하는 고 에너지 입자를 방출합니다. 일반적으로 중성미자는 다른 물질과 거의 상호 작용하지 않습니다. 100 조의 물질이 한 번의 충돌없이 1 초마다 몸을 통과합니다. 즉, 초신성은 우주에서 가장 강력한 현상 중 하나입니다. 코어 붕괴에서 생성 된 중성미자의 수와 에너지는 아주 엄청 나서 작은 물질 만이 항성 물질과 충돌하더라도 일반적으로 별을 폭발시킬 수있는 충격파를 발사하기에 충분합니다. 그로 인해 폭발이 일어나는 에너지로 별의 바깥 쪽 층으로 폭발하여 전체 은하계를 잠깐 빛나게 할 수있는 버스트를 만듭니다. 이온화 수소가 잃어버린 전자와 재결합하여 다시 중성이 되기만하면 방사선이 탈출 할 수 있기 때문에 폭발은 약 100 일 동안 밝게 유지됩니다. 이것은 외부에서 진행되는데, 이는 천문학 자들이 중심에서 빛이 빠져 나갈 때까지 시간이 지남에 따라 초신성을 더 깊이 들여다 보는 것을 의미합니다. 그 시점에서 남은 것은 방사성 낙진의 희미한 빛이며 수년간 계속 빛날 수 있습니다. 초신성의 특성은 별의 질량, 총 폭발 에너지 및 중요하게는 반경에 따라 다릅니다. 이것은 Betelgeuse의 맥동이 어떻게 좀 더 복잡하게 폭발하는지 예측한다는 것을 의미합니다. 연구자들은 전체 별이 일제히 맥동하고 있다면 (숨을 내쉬거나 내릴 때), 초신성은 마치 베텔게우스가 주어진 반지름을 가진 정적 별처럼 행동한다는 것을 발견했습니다. 그러나 별의 다른 레이어는 서로 반대 방향으로 진동 할 수 있습니다. 중간 레이어는 수축하는 동안 외부 레이어는 확장되고 그 반대도 마찬가지입니다. 간단한 맥동 사례의 경우 팀의 모델은 맥동을 설명하지 않은 모델과 유사한 결과를 얻었습니다. 골드버그는“ 맥동의 다른 지점에서 큰 별이나 작은 별의 초신성처럼 보인다 ”고 설명했다. "이것은 더 복잡한 맥동을 고려하기 시작할 때입니다. 물건이 밖으로 나가는 것과 동시에 물건이 움직이는 경우 – 우리 모델은 실제로 눈에 띄는 차이를 만들어냅니다." 이 경우 연구원들은 점차 더 깊은 폭발 층에서 빛이 누출됨에 따라 방출은 마치 다른 크기의 별 에서 나온 초신성의 결과 인 것처럼 보일 것이라고 밝혔다 . 골드버그는 "압축 된 별 부분에서 나오는 빛은 희미하다"며 "우리가 더 작고 맥동이없는 별에서 기대하는 것처럼"라고 설명했다. 한편, 당시에 팽창하고 있던 별 부분의 빛은 마치 맥동이 없는 큰 별 에서 나온 것처럼 더 밝게 보일 것이다 . Goldberg는 물리학과 교수 Andy Howell과 KITP 박사 후 연구원 인 Evan Bauer와 함께 Betelgeuse에서 실행 한 시뮬레이션 결과를 요약하여 미국 천문 학회 연구 노트에 보고서를 제출할 계획입니다. Goldberg는 또한 KITP 박사 후 과정 인 Benny Tsang과 협력하여 초신성을위한 다양한 복사 전달 기술을 비교하고 물리학 대학원생 Daichi Hiramatsu와 이론적 폭발 모델을 초신성 관측과 비교합니다.
더 탐색 베텔게우스는 계속 어두워지고 1.506 크기로 줄어 듭니다. 추가 정보 : Jared A. Goldberg et al. 거대 스타의 죽어가는 숨결 : 펄싱 레드 초거성 자 및 결과 유형 IIP 초신성, 천체 물리 저널 (2020). DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ab7205 저널 정보 : 천체 물리 저널 에 의해 제공 캘리포니아 대학 - 산타 바바라
https://phys.org/news/2020-02-physicists-supernovae-result-pulsating-supergiants.html
.독창적 인 소재로 반도체의 새로운 기능을 활용할 수 있습니다
Rensselaer Polytechnic Institute의 Torie Wells 작성 여기에 표시된 합성 결정은 강유전체와 키랄성을 모두 가지고 있습니다. 크레딧 : Rensselaer Polytechnic Institute 2020 년 2 월 28 일
새롭고 유망한 반도체 재료를 휴대 전화, 컴퓨터 및 기타 유능한 전자 장치로 만들려면 연구자들은 재료가 어떻게 작동하는지 더 잘 제어해야합니다. Rensselaer Polytechnic Institute의 Science Advances에 발표 된 기사 에서 Rensselaer Polytechnic Institute 연구원은 제어 가능한 기능을 갖춘 고유 한 재료를 어떻게 설계하고 합성하여 미래의 전자 제품에 매우 유망한지 설명했습니다. 연구진은 탄소, 요오드 및 납으로 구성된 유기-무기 하이브리드 결정과 같은 물질을 합성 한 후 이전에는 단일 물질에서 볼 수 없었던 두 가지 물질 특성 을 보여 주었다 . 그것은 강유전성으로 알려진 특성 인 전기장에 노출 될 때 반전 될 수있는 자발적인 전기 분극을 나타냈다 . 그것은 동시에 키랄성-A, 두 개의 별개의 객체를 만드는 오른쪽과 왼쪽 손처럼, 속성으로 알려진 비대칭의 유형 표시 미러 이미지 중첩 될 수 서로 아니라의를. Rensselaer의 재료 과학 및 공학 부교수 Jian Shi에 따르면, 강유전체와 키랄성의 독특한 조합이 유리합니다. 재료의 전도성과 결합하면 이러한 특성 모두 다른 전기적, 자기 적 또는 광학적 특성을 가능하게 합니다. "우리가 여기서 한 일은 강유전체 재료에 추가 기능을 장착하여 이전에는 불가능했던 방식으로 조작 할 수있게하는 것"이라고 Shi는 말했다. 이 재료의 실험적 발견은 Rensselaer의 재료 과학 및 조교수 인 Ravishankar Sundararaman의 이론적 예측에서 영감을 얻었습니다. Sundararaman은 키랄성을 갖는 강유전성 물질은 특정 전기 및 자기 특성을 생성하기 위해 왼손과 오른손에 다르게 반응하도록 조작 될 수 있다고 말했다. 이러한 유형의 가벼운 상호 작용은 특히 미래의 통신 및 컴퓨팅 기술에 유망합니다.
더 탐색 상자성 강유전체 결정에서의 자기전 결합 시연 추가 정보 : "키랄 전환 가능한 태양 광 강유전체 1D 페 로브 스카이 트" Science Advances (2020). DOI : 10.1126 / sciadv.aay4213 , https://advances.sciencemag.org/content/6/9/eaay4213 저널 정보 : 과학 발전 에 의해 제공 렌 셀러 폴리 테크닉 대학
https://phys.org/news/2020-02-unique-material-functionality-semiconductors.html
.혁신적인 스위칭 메커니즘으로 마이크로 레이저의 초고속 제어 향상
하얼빈 공과 대학 quasi-BIC 마이크로 레이저의 초고속 제어. (A) 2 빔 펌핑 실험의 개략도. 2 개의 빔은 거리 d <2R로 공간적으로 디튠되며, 지연 시간 (τ)으로 시간적으로 시프트된다. 삽입 된 부분은 대칭 및 비대칭 여기 모두에서 페 로브 스카이 트 메타 서페이스의 원거리 방출 패턴을 보여줍니다. (B) BIC 마이크로 레이저에서 선형 편광 레이저로 전환. I1,2는 (A)에 대한 인서트에서 표시된 영역의 강도입니다. 삽입은 해당 빔 프로파일을 보여줍니다. (C) (B)의 역 과정. (D) 도넛 빔에서 2 로브 빔으로 전환하고 몇 피코 초 이내에 다시 전환합니다. 빨간색 곡선은 전환 시간 계산을위한 안내선입니다. 크레딧 : Science (2020). DOI : 10.1126 / science.aba4597 2020 년 2 월 28 일
전광 스위치는 빛으로 빛을 제어하는 일종의 장치로, 현대 광 통신 및 정보 처리의 기본 구성 요소입니다. 효율적이고 초고속이며 컴팩트 한 전광 스위치를 만드는 것이 차세대 광학 및 양자 컴퓨팅 개발의 핵심 단계로 인식되었습니다. 원칙적으로, 광자는 저전력 선형 영역에서 서로 직접 상호 작용하지 않으며, 일반적으로 제어 광의 필드를 공명 적으로 향상시키고 상호 작용을 증가시키기 위해 공동이 필요하다. 초기 작업에서 마이크로 링 또는 광결정과 같은 공진기를 최적화함으로써 전광 스위치의 성능이 빠르게 향상되었습니다. 추가 개선을 위해 연구 영역이 한계에 도달했습니다. 초저 에너지 소비와 초단 스위칭 시간 간의 절충입니다. 중국의 하얼빈 공과 대학 (Harbin Institute of Technology)의 칭하이 송은“낮은 에너지 소비는 공진기의 높은 Q 계수를 요구하지만, 긴 수명의 높은 Q 모드는 스위칭 속도를 개선하는 데 장애가된다”고 말했다. "플라즈 모닉 나노 구조를 이용한 대안적인 접근법이 최근 트레이드 오프를 해소하기 위해 이용되고있다. 삽입 및 전파 손실은 최대 19dB이며 신호를 증폭시키기 위해 추가적인 전력 소비가 필요하다." 연속체에서 토폴로지로 보호 된 경계 상태에서의 레이 징 동작은이 오랜 도전을 궁극적으로 해결할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 에서 과학 , 기술의 하얼빈 연구소, 호주 국립 대학 (Australian National University)와 뉴욕 세부 시립 대학 연속체 (BIC에)의 위상 적 보호 제한된 상태에서 스위칭 메커니즘의 자신의 혁신에서 연구하는 반경에서 제공 microlaser 방출의 초고속 전환 편광 도넛 빔을 선형 편광 로브로 또는 그 반대로. BIC의 매우 높은 Q 계수는 레이저 임계 값을 크게 줄이고 기존의 전광 스위치에서 위의 절충을 깨뜨릴 수 있습니다 . 이 연구의 다음 단계는 캐스케이드 방식의 몇 가지 이러한 전환 가능한 마이크로 레이저를 통합 된 포토 닉 칩과 통합하고 광학 논리 연산을 수행하는 것입니다. 이것이 광학 또는 양자 컴퓨팅이라는 궁극적 목표의 전제 조건입니다. 대칭 보호 BIC 사용 기존의 초고속 전광 스위치는 비선형 굴절률 또는 비선형 흡수를 사용하여 광학 비트를 생성합니다. 이러한 기술은 파장 시프트를 생성하기 위해 높은 여기 플루 언스를 필요로하거나, 여전히 절충에 의해 제한되는 투과를 조절하기위한 추가 손실을 필요로한다. 연구원들은 양자 역학 분야에서 Von Neumann과 Wigner가 처음 제안했으며 최근 광학 분야에서 재검토 된 BIC의 광학 특성으로이 문제를 해결했습니다. 우발적 인 BIC는 견고성으로 인해 대부분의 연구 관심을 끌었지만이 연구는 대칭 보호 BIC의 레이저 방출에 중점을 둡니다. 우연한 BIC와 비교할 때 후자는 대칭 파괴 교란에 매우 민감합니다. 굴절률 (n ")의 가상 부분에 해당하는 레이저 시스템의 뛰어난 이득은 대칭의 초고속 제어 및 BIC에서의 해당 대칭 관련 원거리 레이저 방출에 대한 새롭고 효과적인 매개 변수가 될 수 있습니다. 이 개념을 테스트하기 위해 연구진은 MAPbBr 3 페 로브 스카이 트 필름 에 정사각형 격자 주기적 나노 구조를 제조 하고 광학적으로 펌핑했다. 단일 모드 레이저 작동은 대칭 보호 BIC에서 달성되었습니다. 출력 레이저 빔은 발산 각도가 2o 인 수직 방향의 도넛 빔입니다. 편광 테스트 및 자기 간섭 패턴은 방출 레이저 빔이 궤도 각 운동량 (OAM)으로 방사상으로 편광됨을 보여준다. 송은“OAM을 이용한 지향성 레이저 방출은 놀라운 일이 아니다. "이것은 UC 버클리의 B. Kante에 의해 관찰되고 설명되었습니다. 이것은 BIC에서의 편광 와류 및 실제 샘플에 의해 유도 된 횡 스핀 각 운동량과 관련이 있습니다. 또한 원형 편광 된 광학 여기로도 실현 될 수 있습니다. BIC 마이크로 레이저는 전광 스위칭에서 더욱 흥미 롭습니다. " 연구원들은 펌핑 프로파일이 BIC 레이저를 효과적으로 제어 할 수 있음을 보여줍니다. 제 2 빔으로 광학 이득을 부분적으로 증가시킴으로써, 4 배 회전 대칭이 파괴되고 BIC 레이저는 종래의 광결정 레이저로 분해된다. 결과적으로, 도넛 빔은 2 개의 선형 편광 로브로 전달된다. 그러한 전이와 그 역전은 1-1.5 ps의 시간에 일어난다. 도넛에서 두 개의 로브로, 그리고 다시 도넛으로의 완전한 전이도 2-3 ps 이내에 실현되었습니다. 이러한 스위칭 시간은 BIC 마이크로 레이저 수명보다 10 배 이상 빠르며, 스위칭 시간에 대한 레이저 수명의 한계가 깨짐을 분명히 보여줍니다. 송은“이러한 초고속 제어는 BIC의 원거리 특성에 기인한다”고 말했다. "BIC는 방사선 채널에서의 파괴적인 간섭에 의해 형성된다. 원거리 방사선을 고려할 때, BIC 마이크로 레이저에서 종래의 레이저로의 전이는 레이저 모드의 직접 스위칭 온 / 오프 대신에 레이저 방출의 재분배를 나타낸다." 레이저 임계 값은 약 4.2mW / cm 2 이며, 현재 전광 스위치와 유사한 비트 당 에너지 소비를 제공합니다. "이것은 우리의 페 로브 스카이 트 나노 구조의 품질이 낮고 BIC의 초고 Q 요소가 완전히 활용되지 않았기 때문"이라고 Song은 말했다. "결국 임계 값은 BIC에 의해 수십 배나 더 줄어들 수 있으며 모든 광학 스위치의 모든 한계를 무너 뜨릴 수 있습니다." 설명 된 메커니즘은 광학 여기에 의해 제한되지 않습니다. 초고속 스위칭 기능을 갖춘 전기 구동 BIC 마이크로 레이저도 가능하며, 초고속 스위칭 가능 BIC 레이저의 캐스케이드 방식 온칩 통합은 광학 및 양자 컴퓨팅에도 필수적입니다. 이 연구는 2020 년 2 월 28 일 Science 에 발표되었습니다 .
더 탐색 자발적 대칭 파괴에 의한 재구성 가능한 키랄 마이크로 레이저 추가 정보 : Can Huang et al. 와동 마이크로 레이저의 초고속 제어, Science (2020). DOI : 10.1126 / science.aba4597 저널 정보 : 과학 하얼빈 공과 대학 제공
https://phys.org/news/2020-02-mechanism-ultrafast-microlasers.html
.입자 가속기 기술로 양자 컴퓨터를 구축 할 때 발생하는 Vexing 문제 해결
주제 : DOEFermi National Accelerator Laboratory양자 컴퓨팅양자 정보 과학양자 물리 DOE / FERMI NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY에 의해 2020 년 2 월 29 일 초전도 무선 주파수 캐비티, 여기에 보이는 것과 같은 초전도 고주파 공동은 입자 가속기에 사용됩니다. 또한 양자 컴퓨터의 성공적인 개발에 직면 한 가장 큰 문제 중 하나 인 큐 비트의 분리 (decoherence)도 해결할 수 있습니다. 크레딧 : Reidar Hahn, Fermilab
작년에 Fermilab의 연구원들은 급성장하는 양자 정보 과학 분야를 탐구하는 프로젝트로 350 만 달러 이상을 받았습니다. 연구비 보조금으로 자금을 조달 한 연구는 양자 컴퓨터 개발에 사용할 수있는 건물 및 모델링 장치에서 암흑 물질을 찾기 위해 초 콜드 원자를 사용하는 것에 이르기까지 색 영역을 운영합니다. Fermilab 입자 물리학 자 Adam Lyon과 컴퓨터 과학자 Jim Kowalkowski는 양자 컴퓨터 프로젝트를 위해 Argonne National Laboratory의 연구원들과 협력하여 고성능 컴퓨터에서 시뮬레이션을 실행할 예정입니다. 그들의 연구는 입자 가속기에도 사용되는 초전도 고주파 공동 (superconducting radio-cavity)이라 불리는 기기가 양자 컴퓨터의 성공적인 개발에 직면 한 가장 큰 문제 중 하나 인 큐 비트의 분리 (cocoderence)를 해결할 수 있는지 판단하는 데 도움이 될 것이다. “Fermilab은 단거리 공간에서 입자를 매우 높은 속도로 가속 할 수있는 초전도 공동을 만드는 선구자”라고이 프로젝트의 수석 과학자 중 한 명인 Lyon은 말했습니다. "이것은 qubit에 직접 적용 할 수 있습니다." 이 분야의 연구원들은 지난 수십 년 동안 성공적인 양자 컴퓨팅 장치를 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 지금까지는 어려웠습니다. 이것은 주로 양자 컴퓨터가 매우 안정적인 조건을 유지해야하므로 큐 비트를 중첩이라고하는 양자 상태로 유지해야하기 때문입니다. 위에 놓기 클래식 컴퓨터는 비트라고하는 0과 1의 이진 시스템을 사용하여 데이터를 저장하고 분석합니다. 8 비트를 결합하면 1 바이트의 데이터가 만들어 지므로 더 많은 정보를 인코딩 할 수 있습니다. (평균 3 분 디지털 노래에는 약 3180 만 바이트가 있습니다.) 반면, 양자 컴퓨터는 엄격한 이진 시스템에 의해 제한되지 않습니다. 오히려 이들은 큐 비트 시스템에서 작동하며 각각은 계산 중에 연속적인 범위의 상태를 취할 수 있습니다. 원자핵의 전자 궤도가 별개의 위치를 갖지 않고 전자 구름에서 한 번에 궤도의 모든 위치를 차지하는 것처럼, 큐비 트는 0과 1의 중첩으로 유지 될 수 있습니다.
큐빗 중첩 큐비 트는 0과 1의 중첩에있을 수 있지만 클래식 비트는 하나만있을 수 있습니다. 크레딧 : Jerald Pinson
주어진 큐 비트에 대해 가능한 두 가지 상태가 있기 때문에 쌍은 조작 할 수있는 정보의 양을 두 배로 늘립니다. 2 2 = 4. 4 큐 비트를 사용하고 해당 정보의 양이 2 4 = 16으로 증가합니다. 우주에있는 것보다 더 많은 정보를 인코딩하기 위해 단지 300 개의 얽힌 큐 비트가 필요합니다. 평행 위치 큐비 트는 비트와 같은 방식으로 데이터를 나타내지 않습니다. 중첩의 큐비 트는 동시에 0과 1이기 때문에 주어진 문제에 대한 가능한 모든 답변을 동시에 유사하게 나타낼 수 있습니다. 이를 양자 병렬 처리라고하며, 양자 시스템을 기존 시스템보다 훨씬 빠르게 만드는 특성 중 하나입니다. 고전적인 컴퓨터와 그들의 양자 상대의 차이점은 일부 페이지가 검정 대신 파란색 잉크로 무작위로 인쇄 된 책이있는 상황과 비교할 수 있습니다. 두 컴퓨터에는 각 색상으로 인쇄 된 페이지 수를 결정하는 작업이 제공됩니다. 리옹은“클래식 컴퓨터는 모든 페이지를 통과 할 것”이라고 말했다. 각 페이지는 한 번에 하나씩 검은 색 또는 파란색으로 인쇄되는 것으로 표시됩니다. "양자 컴퓨터는 페이지를 순차적으로 거치지 않고 한 번에 모두 통과합니다." 계산이 완료되면, 고전적인 컴퓨터는 명확한 이산 형 대답을 줄 것입니다. 책에 파란색으로 세 페이지가 인쇄 된 경우 그 답을 얻을 수 있습니다. Kowalkowski는“그러나 양자 컴퓨터는 본질적으로 확률 론적이다. 이것은 당신이 얻는 데이터가 명확하지 않다는 것을 의미합니다. 100 페이지의 책에서 양자 컴퓨터의 데이터는 단지 3 개가 아닙니다. 예를 들어, 1 %의 확률로 3 개의 블루 페이지를 가질 수 있거나 1 %의 확률로 50 개의 블루 페이지를 가질 수 있습니다. 이 데이터를 해석하려고 할 때 명백한 문제가 발생합니다. 양자 컴퓨터는 병렬 큐 비트를 사용하여 엄청나게 빠른 계산을 수행 할 수 있지만 확률 만 내뿜는 것은 물론 도움이되지 않습니다. 즉, 정답이 더 높은 확률로 주어지지 않는 한 그렇지 않습니다. 간섭 서로 접근하는 두 개의 물결 파를 고려하십시오. 그들이 만나면 건설적으로 간섭하여 더 높은 크레스트를 가진 하나의 웨이브를 생성 할 수 있습니다. 또는 더 이상 이야기 할 파도가 없도록 서로를 상쇄하여 파괴적으로 방해 할 수 있습니다. Qubit 상태는 동일한 간섭 패턴을 나타내는 파도의 역할을 할 수 있으며, 속성 연구자들은 주어진 문제에 대한 가장 가능성있는 답변을 식별하기 위해 악용 할 수 있습니다.
건설적인 간섭 파도가 만나면 파도가 건설적으로 방해되어 더 높은 문장으로 하나의 파도가 생성됩니다. 크레딧 : Jerald Pinson
리옹은“올바른 정답과 오답 사이의 간섭을 설정할 수 있다면 정답이 오답보다 더 많이 나타날 가능성을 높일 수있다”고 말했다. "정답을 건설적으로 방해하고 잘못된 답변을 파괴적으로 방해하는 양자적인 방법을 찾고 있습니다." 퀀텀 컴퓨터에서 계산을 수행하면 동일한 계산이 여러 번 실행되고 큐 비트가 서로 간섭 할 수 있습니다. 결과는 정답이 가장 빈번한 반응 인 분포 곡선입니다.
파괴적인 간섭 파도는 또한 파괴적으로 간섭하여 더 이상 말할 파도가 없도록 서로 상쇄합니다. 크레딧 : Jerald Pinson
잡음 이상의 신호 청취
지난 5 년 동안 대학, 정부 시설 및 대기업의 연구원들은 유용한 양자 컴퓨터의 개발을 장려했습니다. 작년에 구글은 Sycamore라고 불리는 양자 프로세서에서 계산을 수행했다고 발표했다. 그러나 오늘날 우리가 보유하고있는 양자 장치는 여전히 1940 년대 최초의 대형 진공관 컴퓨터와 유사한 프로토 타입입니다. 리옹은“이제 기계가 크게 확장되지 않았다”고 말했다. 양자 컴퓨터가 실행 가능하고 경쟁력을 갖추기 전에 연구원들이 극복해야 할 몇 가지 장애물이 있습니다. 가장 큰 방법 중 하나는 계산을 수행 할 수있을 정도로 섬세한 큐 비트 상태를 오랫동안 격리 할 수있는 방법을 찾는 것입니다.
양자 컴퓨터 운영 양자 컴퓨터가 작동 중일 때는 장치를 절대 영도보다 낮은 온도로 식히려면 여기에 표시된 것과 같은 큰 냉장고에 넣어야합니다. 주변 환경의 에너지가 기계에 유입되지 않도록하기 위해 수행됩니다. 크레딧 : Reidar Hahn, Fermilab
만약 시스템 외부로부터의 빛의 입자 인 흩어진 광자가 큐 비트와 상호 작용한다면, 그 파동은 큐 비트의 중첩을 방해하여 계산을 뒤죽박죽이라고하는 과정 – 혼란 (decoherence)이라고 불린다. 냉장고는 원치 않는 상호 작용을 최소한으로 유지하는 데 적당히 좋은 일을하지만, 1 초 동안 만 할 수 있습니다. Lyon은“Quantum 시스템은 격리되는 것을 좋아하며 그렇게하는 쉬운 방법은 없습니다.”라고 말했습니다. 여기에서 Lyon과 Kowalkowski의 시뮬레이션 작업이 시작됩니다. 큐빗이 얽힌 상태의 중첩을 유지할만큼 충분히 차갑게 유지 될 수 없다면, 장치 자체는 잡음에 덜 취약한 방식으로 구성 될 수 있습니다. 일반적으로 가속기에서 입자 빔을 추진하는 데 사용되는 니오브로 만들어진 초전도 공동이 해결책이 될 수 있습니다. 이러한 공동은 입자 빔을 가속시키는 전파를 효율적으로 전파하기 위해 매우 정밀하게 구성되고 매우 낮은 온도에서 작동해야합니다. 연구원들은 이러한 공간에 양자 프로세서를 배치함으로써 큐 비트가 현재의 밀리 초 기록이 아닌 몇 초 동안 방해받지 않고 상호 작용할 수있어 복잡한 계산을 수행 할 수있는 충분한 시간을 제공 할 것이라고 이론을 세웠다. 큐빗은 여러 가지 종류가 있습니다. 이들은 자기장 내에 이온을 포획하거나 결정에서 자연적으로 형성된 탄소 격자로 둘러싸인 질소 원자를 사용하여 생성 될 수 있습니다. Fermilab과 Argonne의 연구는 광자로 만든 큐 비트에 중점을 둘 것입니다. Lyon과 그의 팀은 무선 주파수 캐비티의 성능을 시뮬레이션하는 작업을 수행했습니다. Argonne National Laboratory에서 HPC로 알려진 고성능 컴퓨터에서 시뮬레이션을 수행하여이 초 저잡음 환경에서 광자 큐빗이 얼마나 오래 상호 작용하고 예기치 않은 상호 작용을 처리 할 수 있는지 예측할 수 있습니다. 전 세계 연구원들은 데스크탑 컴퓨터 용 오픈 소스 소프트웨어를 사용하여 양자 역학의 다양한 응용 프로그램을 시뮬레이션하여 개발자에게 결과를 기술에 통합하는 방법에 대한 청사진을 제공했습니다. 그러나 이러한 프로그램의 범위는 개인용 컴퓨터에서 사용할 수있는 메모리 양에 의해 제한됩니다. 여러 큐 비트의 지수 스케일링을 시뮬레이션하려면 연구원들이 HPC를 사용해야합니다. Argonne National Laboratory의 동료이자이 프로젝트의 공동 작업자 인 Matthew Otten은“한 데스크탑에서 HPC로 이동하면 10,000 배 빨라질 수 있습니다. 팀이 시뮬레이션을 완료하면 Fermilab 연구원이 결과를 사용하여 계산 장치로 작동하기위한 공동을 개선하고 테스트합니다. Fermilab의 양자 기술 담당 부사장 인 에릭 홀랜드 (Eric Holland)는“시뮬레이션 프레임 워크를 설정하면 양자 정보를 저장하는 가장 좋은 방법과이를 조작하는 가장 좋은 방법에 대해 매우 구체적인 질문을 할 수있다. "우리는 양자 기술을 위해 개발 한 것을 안내하기 위해 이것을 사용할 수 있습니다." 이 작업은 에너지 과학 국에서 지원합니다.
.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
참고.
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
http://www.sci-news.com/astronomy/earth-sized-exoplanet-habitable-zone-red-dwarf-toi-700d-07991.html
또 다른 모델은 TOI-700d를 구름이없는 전 지구의 현대 지구 버전으로 묘사합니다. 별빛이 행성의 대기를 통과 할 때 이산화탄소와 질소와 같은 분자와 상호 작용하여 스펙트럼 선 (spectral line)이라고하는 독특한 신호를 생성합니다.”또한 과학자들은 TOI-700d의 20 가지 모델 게시되었습니다 .
버전에 대해 시뮬레이션 된 스펙트럼을 생성했습니다.
.새로운 단백질 디자인 기법으로 약물 생성 간소화
주제 : 생화학생명 공학다트머스 대학유전분자 생물학 으로 다트머스 대학 (DARTMOUTH COLLEGE) 2020 년 2 월 29 일 약물 생성 개념 간소화 접근법은 단백질 생성을 단순화하기 위해 3D 구조에 중점을 둡니다.
연구진은 크게, 전산 단백질 디자인에 관련된 일을 낮출 수있는 공정 개발 연구에 따르면 에있는 국립 과학 아카데미 논문집 . 이 기술은 3D 구조 모델을 사용하여 분자 블록의 새로운 조합이 함께 작동하여 원하는 효과를 얻는 방법을 보여줍니다. 무한한 수의 원자 수준 조합보다는 상대적으로 적은 수의 단백질 하부 구조에 초점을 둔 진보는 새로운 약물 및 물질의 개발을 용이하게 할 수있다. 다트머스 (Dartmouth) 컴퓨터 과학 부교수 인 Gevorg Grigoryan은“건물을 설계 할 때 모래 알갱이가 한 벽돌 내에서 어떻게 상호 작용하는지 반드시 이해할 필요는 없다”고 말했다. “브릭이 무엇인지, 그 속성이 무엇인지 알기 때문에 원하는 모양을 만들기 위해 브릭이 어떻게 결합되는지에 집중할 수 있습니다. 그것은 우리가 취하는 것과 같은 접근법입니다. 우리는 우리가 잘 알고있는 단백질 하부 구조에만 집중합니다.” 단백질은 자연계의 핵심입니다. 단백질은 주변 세계를 감지하고 음식을 소화하며 신체의 자연 방어를 형성하는 데 도움이됩니다. 수년간 연구자들은 인체에 유용한 맞춤형 단백질을 만드는 데 집중 해 왔습니다. 예를 들어, 맞춤형 단백질을 사용하여 질병과 싸우기위한 치료제를 개발할 수 있습니다. 그러나, 인슐린과 같은 많은 치료제가 천연 단백질로부터 생산되는 반면, 합성 단백질의 광범위한 개발을 허용하기 위해이 분야는 발전하지 않았다. 합성 단백질을 개발 장벽 중 가능한 아미노산의 압도적 인 산 의 조합. 주어진 시나리오에서 도움이되는 조합을 찾기 위해 조합을 정렬하는 것은 시간이 많이 걸리고 리소스가 많이 소요되는 프로세스입니다. 새로운 약물을 개발하는 연구원들은 현재 특정 원자가 어떻게 상호 작용하는지에 초점을 맞추고 있습니다. 이 방법을 사용하려면 실험실에서 지정된 작업을 완료 할 수있는 다양한 변형 라이브러리를 구축해야합니다. 이것이 유용한 결과를 낳을 수 있지만, 연구자들은 높은 수준의 정확도 를 갖는 원자 모델을 만드는 것이 어렵다는 것을 발견했습니다 . “시퀀스 수는 사실상 무한합니다. 이는 특정 치료 요구를 충족시키기 위해 올바른 조합을 찾는 과정을 복잡하게 만듭니다.”라고 Jianfu Zhou 박사는 말했습니다. 연구 논문을 공동 저술 한 Dartmouth의 학생. 단백질 설계에 대한 최적화 된 접근법을 개발하기 위해 연구팀은 150,000 개의 알려진 단백질의 3D 모델 데이터베이스를 스캔했습니다. 연구팀은 단백질에서 자주 발생하는 소수의 구조적 패턴이 발견되었으며, 단백질 구조의 다양성은 이러한 구성 요소가 결합 된 방식에서 비롯된 것임을 발견했습니다. 이 기본 발견으로 인해 팀은 상호 작용하는 원자의 복잡한 네트워크로 단백질을 모델링하는 대신 제한된 구조적 빌딩 블록 세트로 훨씬 더 간단하게 표현할 수 있다고 가설을 세웠다. 새로운 방법으로, 새로운 단백질 구조는 확립 된 패턴에 대해보다 쉽게 판단 될 수 있습니다. 이 접근 방식을 통해 연구원은 알려진 구조의 라이브러리와 비교하여보다 창의적인 디자인을 쉽게 실험 할 수 있습니다. “이 기술은 물리학을 원자 규모로 완전히 얻는 것으로부터 도전을 제거하여 잠재적으로 계산 단백질 설계를 훨씬 더 강력한 프로세스로 만듭니다. 우리의 연구 결과는 단백질 디자인에서 머신 러닝의 문을 활짝 열어야한다”고 Grigoryan은 말했다. 새로운 공정은 기능성 단백질을 설계하기 위해 3 차 모티프로 알려진 단백질에서 발생하는 더 큰 원자 블록에 중점을 둡니다. 이것들은 건물의 아치 길이나 기둥과 유사한 반복적 인 구조적 배열로, 원자 수준의 조성에 관계없이 새로운 단백질을 설계하는 데 적용될 수 있습니다. 구조는 특정 방식으로 만 모이기 때문에 연구자들은 더 이상 원자 수준의 추측을 할 필요가 없습니다. 연구원들은 기능성 단백질을 형성하지 않는 구조를 무시하고 함께 맞는 블록에만 집중합니다. 이 연구 결과에 따르면, 결과는 "단백질 데이터 뱅크는 이제 관련이없는 단백질의 구조적 모티프의 예만 사용하여 단백질을 설계 할 수있을만큼 충분히 크다"고 강력하게 주장한다. " 새로운 기술을 적용함으로써, 연구팀은 단백질 구조에서 물리적 원리를 재발견하는 중복성을 없애기 위해 우선 그 원리에 의존하기 만하면된다. 참고 : "Jianfu Zhou, Alexandra E. Panaitiu 및 Gevorg Grigoryan, 2019 년 12 월 31 일 , National Sciences of Sciences의 논문 "저는 알려진 단백질 구조의 마이닝 서열-구조 관계에 기반한 범용 단백질 설계 프레임 워크 " 입니다. DOI : 10.1073 / pnas. 1908723117
https://scitechdaily.com/new-protein-design-technique-could-streamline-drug-creation/
.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
.과학자들은 또한 붉은 행성(mars)에서 화석화 된 미생물 생명의 징후를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다
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