Информация Новости физики

Inquisitor

Ословед
Try clapping your wet hands: A physics lesson from Virginia Tech engineers

Посмотреть вложение 2945942
This image is of a liquid sheet squeezed from two clapping hands at the velocity of 10.2 centimeter per second. Credit: Virginia Tech

In a paper appearing this month in Physical Review E, Young and five colleagues reported on the dynamics of squeezing fluids using a simple experiment of clapping with wet hands. As an engineer, Jung described "this outburst of fluid motion" as the unusual physical phenomena.

Earlier in his career, Jung, an assistant professor of engineering science and mechanics at Virginia Tech, made headlines in the New York Times for his study with peers from MIT and Princeton on how a cat exploits fluid inertia to defeat gravity and actually pulls liquid into the feline's mouth. The implications of this research can be used in understanding more about the technology of microfluidics, the behavior of fluids at the microscale level, including pharmaceutical drug deliveries into the fluids in the human body.

In a different study involving liquids, Jung showed how certain identical flows of fluids, normally thought to coalesce to form a single mass of fluid, would not if the speed of the flow was increased beyond a certain threshold. Understanding this reaction of fluid flows has implications for the mixing of fuel fluids in order to maximize combustion to attain fuel efficiency.

Jung's achievements in fluid flow won him the 2010 international Milton Van Dyke award from the American Physical Society. He had only received his doctorate in physics five years earlier from the University of Texas at Austin.

Now, Jung's most recent paper on fluid flow speaks to the reaction of thin films of liquid when compressed vertically between two objects. The film is ejected radically and generates fluid treads and droplets at a high speed.

A simple example of this physics phenomenon is part of the title of his paper: Dynamics of squeezing fluids: Clapping wet hands.

"Everyone has experienced water drops hitting one's face when wet hands are clapped," Jung said. The scientific question is why does a thin film of liquid, in this case, water on the hands, break into small drops by the squeezing or clapping motion.

"To transit from a film to drops, fluids need to undergo instability, and in this case, it is the up and down crown splash due to surface tension," Jung explained.

"Another example might be water splash when you step into a thin water puddle. This example is a little bit different from the current study in terms of plate geometry, but the underlying physics is shared," Jung added.

Other comparable fluids such as gasoline and oil behave similarly but a very viscous fluid such as honey would not.

Oil companies are interested in this research because of the oil separation process. In this process, "such interfacial dynamics of multiphase fluids serve as one of the fundamental mechanisms," Jung explained.

Explore further: Engineers explain physics of fluids some 100 years after original discovery

Journal reference: Physical Review E

http://phys.org/news/2013-08-physics-lesson-virginia-tech.html
 

    маска

    очки: 8.414
    Опять буржуйский

Inquisitor

Ословед
Межпланетный лазер позволит решить многие научные проблемы

Интродакшн...
Некоторых читателей данной темы беспокоит то, что большинство информации выкладывается на английском языке (почему это так, можно посмотреть ранее), но есть вполне разумные соображения, что действительно, приятней читать на родном языке, поэтому буду стараться соблюдать баланс 1:1. Полностью же исключить новости на английском не представляется возможным, да и вообще не разумно, т.к. самое новое и интересное чаще всего публикуется на зарубежных, преимущественно англоязычных сайтах.
Ученые из Калифорнийского технологического института предложили конструкцию высокоточной лазерной системы, которая позволит с высокой точностью измерять расстояние до Марса и даже до более далеких небесных тел. При этом не понадобятся гигантские телескопы.

В настоящее время высокоточная лазерная локация ограничена расстоянием до Луны, поскольку качество сигнала современных пассивных лазерных локационных систем резко ухудшается с ростом дальности. Новый тип лазерного устройства имеет дальность в тысячи раз большую, чем современные, может достичь субмиллиметровой точности и стать на порядок эффективнее любой аналогичной современной научной аппаратуры.

Посмотреть вложение 2947154
Схема работы новой технологии измерения расстояния между Землей и другими небесными телами. Для достижения межпланетной дальности действия система использует два приемопередатчика лазерного излучения, каждый из которых в итоге принимает более яркое излучение, чем отражают пассивные рефлекторы.

В отличие от современных лазерных локаторов, новая система будет иметь два приемопередатчика лазерного излучения: один на Земле, а второй на космическом аппарате поблизости от исследуемого небесного тела. Приемопередатчики обмениваются лазерными импульсами, и время отправки/ приема импульсов тщательно замеряется, что позволяет определить точное расстояние между двумя лазерными приемопередатчиками и, соответственно, межу двумя точками Солнечной системы.

Сегодня для замера расстояния и проведения различных экспериментов, например по изучению гравитации, используется пассивная методика: отражение лазерного луча от отражателей, установленных на Луне американскими астронавтами. Однако точность таких измерений оставляет желать лучшего, как и точность современной радиолокации. Новая лазерная технология предлагает субмиллиметровую точность. В частности в полевых испытаниях на Земле ученые смогли измерить расстояние с ошибкой не более 0,14 мм. Несмотря на колебания, вызванные турбулентностью атмосферы Земли, точность новой технологии измерения расстояния, по мнению ученых, будет менее 1 мм.

Новая технология может использоваться на очень больших межпланетных расстояниях, причем для нее не нужны сверхмощные лазеры и крупные телескопы, например на отрезке Земля-Юпитер или Земля-Марс достаточно наземного телескопа с диаметром зеркала 1 м и космического с диаметром зеркала 15 см.

Высокоточное измерение расстояния между небесными телами позволит проводить важнейшие эксперименты в области фундаментальной физики и динамики Солнечной системы. Например можно будет провести эксперименты по проверке принципа эквивалентности, который является основой общей теории относительности Эйнштейна. Также можно будет проверить возможность существования дополнительных измерений, изучить гравитацию, в частности на предмет нарушения или дополнений к общей теории относительности. Кроме того, новая лазерная технология позволит ответить и на вопросы планетологов, например имеет ли Марс жидкое ядро.

http://rnd.cnews.ru/natur_science/physics/news/line/index_science.shtml?2013/07/15/535315
 

Inquisitor

Ословед
Метаповерхность позволяет связать свет и поверхностные плазмоны

Посмотреть вложение 2947160
Изображения метаповерхности, полученное при помощи сканирующего туннельного микроскопа.

Совместная группа ученых из Великобритании, Китая и Германии нашла новый способ связывания света и однонаправленных поверхностных плазмонов поляритонов с использованием метаповерхностей. Предложенная ими техника может быть полезна для создания сложных плазмоных схем, которыми можно будет управлять при помощи электрического поля.

Поверхностные плазмоны-поляритоны – это квазичастицы, введенные для математического описания квантовых явлений, возникающих в результате взаимодействия света с электронами проводимости в металле. Плазмоны поляритоны с одной стороны, состоят из света, с другой – из коллективных колебаний электронного газа в металле; при этом они существенно ограничены в пространстве – сосредоточены у поверхности металла. Поверхностные плазмоны-поляритоны переходят в возбужденное состояние при взаимодействии со светом. Но проблема заключается в том, что затем они свободно распространяются в случайном направлении вдоль поверхности металла, причем их движением не так просто управлять. Этот факт ограничивает диапазон возможных практических применений данных структур.

В своей последней работе группа ученых из University of Birmingham (Великобритания) и их коллеги из других научных организаций серьезно продвинули вперед экспериментальные техники, показав, что поверхностные плазмоны поляритоны могут двигаться вдоль некого выделенного направления на поверхности металла, при условии существования на этой поверхности определенных структур (в их эксперименте – наноразмерных прямоугольных отверстий, ориентированных в пространстве). Надо отметить, что подобные структуры носят название метаповерхностей. С их помощью, ученые в первый раз показали, что направление, в котором плазмоны поляритоны распространяются вдоль поверхности металла, может быть выбрано за счет правильного выбора направления круговой поляризации падающего света. Как считают ученые, связано это с тем, что нанообъекты на поверхности металла локально возбуждают плазмоны поляритоны с определенной задержкой фазы (которая, в свою очередь, зависит от ориентации объектов). При определенной ориентации объектов относительно направления падающего света, ученым удалось создать градиент фазы для света круговой поляризации. Это нарушило симметрию возбуждения поверхностных плазмонов поляритонов, что обеспечило возможность возбуждения квазичастиц только вдоль одного направления (на определенной длине волны). При этом изменить направление распространения поверхностных плазмонов поляритонов можно было за счет переключения направления круговой поляризации на входе.

Учитывая способность так просто контролировать направление распространения поверхностных плазмонов поляритонов, у исследователей возникла идея расставить на поверхности металла так называемые модуляторы поляризации, построив с их помощью простейшую плазмонную цепь. К счастью, состояние поляризации света может легко контролироваться с помощью оптоэлектронной техники.

В ближайшем будущем команда планирует оптимизировать структуру и улучшить связь поверхностных плазмонов поляритонов с характеристиками падающего света. Кроме того, у них есть планы включить в метаповерхность устройств на жидких кристаллах, что позволит контролировать электрическое возбуждение квазичастиц. Таким образом, они надеются разработать более сложные плазмонные схемы с расширенными функциональными возможностями.

Детали проделанной учеными работы опубликованы в журнале Light: Science and Applications.

http://sci-lib.com/article1763.html
 

Inquisitor

Ословед
Ученые создали ячейки памяти на основе полимерных пленок

Посмотреть вложение 2947163
Схематическое изображение структуры дельта-поливинилиденфторида, а также его петля гистерезиса.

Группе ученых из Германии впервые удалось создать тонкие сегнетоэлектрические пленки из дельта-поливинилиденфторида (одной из модификаций привычного поливинилиденфторида или ПВДФ). Стоит отметить, что данный материал идеально подходит для хранения данных и других приложений, связанных с пластиковой электроникой, поскольку ему свойственна би-стабильная остаточная поляризация, которая может повторно «включаться» с помощью электрического поля.

Поливинилиденфторид – весьма удачный материал для многих практических применений. С одной стороны, он может выдерживать большие температуры, оставаясь при этом химически нейтральным. С другой, он достаточно дешев в производстве.

Обычно поливинилиденфторид производится при комнатной температуре. В этих условиях на выходе технологи получают сравнительно грубый материал, не имеющий «специальных» свойств, в частности, сегнетоэлектрических. Связано это с тем, что в процессе производства ПВДФ кристаллизуется в неполярной фазе (одной из четырех различных кристаллических фаз этого материала). Однако еще в 1980-х годах было предсказано, что другие кристаллические фазы поливинилиденфторида могут обладать сегнетоэлектрическими свойствами. Если бы ученым удалось получить подобную «версию» поливинилиденфторида, материал был бы идеален для применений в микроэлектронике. Но до недавнего времени подобные рассуждения можно было рассматривать, как мечты.

В своей последней работе совместная группа ученых из University of Groningen и Max Planck Institute for Polymer Research (Германия) обнаружила, что создать искомый материал с сегнетоэлектрическими свойствами можно решить с помощью его обработки на этапе производства высокими температурами. По их данным, последующее применение к пластику коротких электрических импульсов индуцирует в ПВДФ сегнетоэлектрическую полярную дельта-фазу. Иными словами, при высоких температурах поливинилиденфторид превращается в гладкую тонкую пленку, которая становится сегнетоэлектриком после короткого электрического импульса. До сих пор подобные свойства у данного материала не фиксировались на эксперименте.

Группа ученых уже представила в рамках своей работы блок энергонезависимой памяти на основе тонкой сегнетоэлектрической пленки из дельта-поливинилиденфторида. По словам ученых, данное устройство может программироваться с помощью напряжений, превышающих коэрцитивную силу материала, при этом считываться записанное значение будет при помощи меньших напряжений.

Хотя на данный момент пластиковые ячейки памяти уже существуют, они создаются при помощи специальных сополимеров поливинилиденфторида с трифторэтиленом. Этот материал крайне дорог в производстве. Кроме того, он теряет свои сегнетоэлектрические свойства при температуре более 80 градусов по Цельсию. При этом, естественно, теряются и все сохраненные данные. В отличие от таких ячеек памяти, пленки из дельта-поливинилиденфторида сохраняют любую записанную информацию вплоть до температуры 170 градусов по Цельсию. Таким образом, они идеально подходят на роль ячеек памяти в современной электронике. Стоит отметить, что пленки из дельта-поливинилиденфторида могут быть использованы не только в компьютерных чипах памяти, но и, к примеру, для производства «умной» упаковки для пищевых продуктов (упаковки, которая отслеживает срок годности товара), переносных мониторов здоровья и т.п.

Как считают исследователи, рабочее напряжение сегнетоэлектрической ячейки памяти на основе дельта-поливинилиденфторида может быть существенно снижено за счет уменьшения толщины пленки материала. Таким образом, сейчас исследователи работают над созданием менее гладких, но более тонких пленок из данного полимера. Конечная цель – создание функционального устройства памяти, которое может записываться с помощью напряжения менее 5 В.

Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале Nature Materials.

http://sci-lib.com/article1762.html
 

Inquisitor

Ословед
Физики уточнили ключевой параметр превращения нейтрино

Новое, более точное значение одного из ключевых параметров осцилляции нейтрино - превращения этих частиц из одного типа в другой - в частности, поможет ученым лучше понять свойства антиматерии.

Посмотреть вложение 2947166

Физики, участвующие в нейтринном эксперименте "Дайя-бэй" (Daya Bay Reactor Neutrino Experiment) в Китае получили новое, более точное значение одного из ключевых параметров осцилляции нейтрино — превращения этих частиц из одного типа в другой, что, в частности, поможет ученым лучше понять свойства антиматерии.

Нейтрино — электрически нейтральная элементарная частица. Физиков интересует так называемая осцилляция нейтрино — способность менять "аромат", которых известно три: электронные (рождаются в ядерных реакторах), мюонные (при распаде пионов) и тау-нейтрино (возникают при столкновении частиц в ускорителях). Участники эксперимента "Дайя-бэй" исследуют переход электронного нейтрино, которые исходят от реакторов электростанций на юге Китая, в тау- и мюонные нейтрино.

В свободном полете нейтрино представляет собой "комбинацию" этих ароматов, их "пропорция" определяется так называемыми углами смешивания тета-12, тета-23 и тета-13. Первые два значения уже известны, а значение третьего было впервые измерено на "Дайя-бэй" в марте 2012 года.


Тогда ученые установили, что квадрат синуса удвоенного угла тета-13 равен 0,092 плюс-минус 0,016. Новое, более точное значение составляет 0,090 плюс-минус 0,009. "Повышение точности стало результатом анализа большего объема данных и дополнительных измерений того, как осцилляция зависит от энергии нейтрино", — говорится в сообщении проекта.

Ненулевое значение угла тета-13 означает, в частности, что существует асимметрия между нейтрино и антинейтрино — так называемое CP-нарушение. Этот факт позволит объяснить, почему антиматерия во Вселенной исчезла, а материя сохранилась — ведь сразу после Большого взрыва антиматерия и материя должны были появиться в одинаковых долях.

В эксперименте "Дайя-бэй", в котором участвуют физики из Китая, США, Чехии и РФ, используются 8 детекторов, помещенных глубоко под землей в трех экспериментальных залах. Они фиксируют антинейтрино, которые генерирует реакторы АЭС Дайя-бэй и Лин Ао.

http://ria.ru/science/20130822/9580...o=login&action=removeClass&value=registration
 

Inquisitor

Ословед
Ученые нашли новый способ создать шаровую молнию

Американские ученые разработали более эффективный способ создать подобие шаровой молнии в лаборатории.

Посмотреть вложение 2947169
Светящееся облако плазмы выделяется на время, не превышающее полсекунды.

Группа ученых из Академии военно-воздушных сил США в штате Колорадо научилась выделять светящиеся облака плазмы из специального раствора и поддерживать их на протяжении почти полсекунды.
В природе шаровую молнию можно увидеть летящей над полями, проходящей сквозь здания или даже прыгающей по проходу между сидениями в самолете.

Но это природное явление происходит настолько редко, что его крайне сложно изучать. Ученые из Колорадо, чье исследование опубликовано в Journal of Physical Chemistry ("Журнал физической химии"), надеются, что их подход сможет помочь науке лучше понять шаровую молнию.

"Термин "шаровая молния" используется как общий термин для описания явлений, увиденных в природе, которые нельзя описать как обычную молнию, четочную молнию или такие вещи, как огни святого Эльма или полярное сияние", - говорит руководитель проекта Майк Линдси.

"И скорее всего, это не одно явление, а несколько, обладающих похожими отличительными признаками", - добавляет он.

Тлеющий разряд

По некоторым данным, знаменитый сербский ученый и изобретатель Никола Тесла смог создать шаровую молнию в своей лаборатории в 1899-1900 годы. Но если даже это так, он не оставил описаний своего метода, которые могли бы помочь кому-либо другому повторить эксперимент.

Свидетельства очевидцев о шаровой молнии серьезно различаются в вопросах размера шара, как долго он держится в воздухе и как двигается.

Рис Филлипс, исследователь молний и научный тележурналист, отмечает: "По крайней мере для меня, молния - это не [лучшее] слово для того, о чем мы тут говорим. Мы понимаем молнию как очень быстрый разряд тока между одной и другой точкой - например, от облака к Земле, а наблюдения в [данном] исследовании не говорят об этом".

Термин "шаровая молния" используется как общий термин для описания явлений, увиденных в природе, которые нельзя описать как обычную молнию, четочную молнию или такие вещи, как огни святого Эльма или полярное сияние"

Майк Линдси,
Академия военно-воздушных сил США в Колорадо

Но Линдси не согласен с такой оценкой.

В своей научной статье он и его коллеги описывают предыдущие исследования, для которых создавался "тлеющий разряд" плазмы (заряженного газа) над раствором электролитов.

В новых экспериментах они использовали те же методы, но изменяли условия, чтобы шар плазмы держался как можно дольше.

Линдси объясняет: "Я не думаю, что мы создали молнию, хотя начальные стадии электрического заряда, во время которых создается "плазмоид", во многом похожи на молнию. Это просто электрические дуги - в данном случае, электрические дуги к поверхности раствора электролитов. А потом оттуда возникает плазмоид".

"Поэтому я бы согласился, что, если мы говорим о стандартном понятии молнии, - нет, это ни одно и то же", - говорит он.

Продлить время

Используя камеры ускоренной съемки для наблюдения за своими экспериментами, исследователи обнаружили, что изменяя кислотность раствора электролитов, можно создать более устойчивые шары плазмы.

Чем дольше держится шар, тем больше времени есть у ученых, чтобы исследовать его свойства.

Помимо видеокамер, ученые использовали другие методы для наблюдения - рассматривали шары плазмы через инфракрасный свет, следили, как со временем изменяются их плотность и структура.

По их данным, внутри подобия шаровой молнии содержится водяной пар и углекислый газ - наряду с другими, еще неизвестными субстанциями.

Хотя ученые признают, что репрезентативность их экспериментов остается "открытым вопросом", увеличение "продолжительности жизни" подобия молний достаточно, чтобы следующие исследовали могли лучше их изучить и найти более убедительный ответ.

"Я должен быть честным: мы не уверены, что это тот же феномен, что и шаровая молния", - отмечает Линдси.

"У них много сходств, причем это явно не похоже на более изученные явления – такие как огни святого Эльма или четочная молния, которые мы хорошо понимаем в природе", - подчеркивает исследователь.

"Наше исследование показало, что еще есть возможность увеличить продолжительность жизни [подобия молний], и мы сейчас продолжаем улучшать эти условия. Нам нужно приобрести больше оборудования, чтобы достичь этого", - сказал Линдси в беседе с Би-би-си.

http://www.bbc.co.uk/russian/science/2013/08/130819_ball_lightning_new_insights.shtml
 

    Dimonver

    очки: 9.999
    Нет комментариев

маска

Человек Сверх-я (с)Фрейд.Прогнил
Модератор
Итальянские школьники построили реактор холодного синтеза и подарили его Миру
UhZkbWgRtqk]ФЕНОМЕН ФИЗИКИ КОТОРЫЙ СКРЫВАЮТ часть вторая
qUk-kdhSkS8#t=12m20s]Наследие Атлантиды (Сергей Салль) СМОТРЕТЬ ВСЕМ!
1)(на 55:33)E=mc² появилась в 1873 году,за 30 лет до Энштейна и написал её Умов Николай Алексеевич
0avatarsya_3197011_18116878.jpg
,Впервые, ещё в 1873 году, указал на зависимость энергии от массы (E=mc^2), впоследствии использованную Эйнштейном в специальной теории относительности (СТО).wpP0jMcIhQ8]Ложь теории относительности.
 
Последнее редактирование:

Stirik

Воин бога
Исследователи из Великобритании создали способ хранения цифровых данных миллиарды лет без их разрушения при 190 °C. При комнатной температуре информация сможет храниться бесконечно долго, утверждают они.
Прорыв в хранении данных
Исследователи из Центра исследования оптоэлектроники при Саутгемптонском университете в Великобритании разработали метод записи и чтения информации «в 5D-структуре» с помощью фемтосекундного лазера, сообщает ScienceDaily.
Впервые новая память была продемонстрирована в 2013 г. Тогда в рамках лабораторного эксперимента исследователи поместили в 5D-структуру компьютерный тестовый файл объемом 300 Кб. А недавно ученые представили в Мексике на обозрение ЮНЕСКО Всеобщую декларацию прав человека, записанную в 5D-структуре.
Вечное хранение
Разработанная технология позволяет хранить на одном оптическом диске стандартных размеров 360 ТБ цифровой информации по сравнению с 50 ГБ в современных Blu-ray-дисках. Такой носитель будет сохранять информацию без потерь при температуре до 190 °C в течение 13,8 млрд лет и неисчислимо долго при комнатной температуре. Максимальная кратковременно выдерживаемая температура без разрушения данных при этом составляет 1000°C.
Технические детали
Информация записывается в кварцевое стекло с помощью сверхбыстрой лазерной установки, которая испускает луч высокой интенсивности на очень короткие промежутки времени. Данные записываются лазером в три уровня, в результате чего образуется трехэтажная структура наноточек. Расстояние между слоями составляет 5 мкм.
Образованные точки меняют путь прохождения света через толщу стекла, изменяя его поляризацию. Величину изменения считывается оптическим микроскопом.
Под пятью измерениями подразумеваются: координаты точки в трехмерном пространстве, ее размер и направление поляризации.
Сферы применения
Новая память может стать полезной для крупных архивов, таких как национальные архивы, музеев, библиотек и других организаций, деятельность которых включает архивирование больших объемов информации, подчеркивают участники проекта.
Теперь такие важные документы человеческой истории, как Всеобщая декларация прав человека, «Оптика, или Трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света» Исаака Ньютона (Isaac Newton), Великая хартия вольностей и Библия короля Якова, могут быть сохранены на многие поколения вперед и фактически стать бессмертными, отмечают авторы работы.
«Новая технология позволит сохранить доказательства существования нашей цивилизации: все, что мы изучили, никогда не будет забыто», — прокомментировал Питер Казанский (Peter Kazansky), сотрудник Центра исследования оптоэлектроники.
В настоящее время исследователи ищут партнеров для дальнейшего изучения и тестирования технологии. Они планируют представить результаты своей работы 17 февраля 2016 г. на конференции International Society for Optical Engineering в Сан-Франциско, США.
 

Inquisitor

Ословед
Forever quantum: physicists demonstrate everlasting quantum coherence

Посмотреть вложение 3212204

(a) Preparation of two-qubit states in a chloroform molecule that exhibit quantum coherence for an arbitrarily long time. (b) Visual representation and (c)-(f) tomographies of the state dynamics. Credit: Silva et al. ©2016 American Physical Society
Read more at: http://phys.org/news/2016-10-quantum-physicists-everlasting-coherence.html#jCp


(Phys.org)—Physicists have implemented the first experimental demonstration of everlasting quantum coherence—the phenomenon that occurs when a quantum system exists in a superposition of two or more states at once. Typically, quantum coherence lasts for only a fraction of a second before decoherence destroys the effect due to interactions between the quantum system and its surrounding environment.

The collaboration of physicists, led by Gerardo Adesso at The University of Nottingham and with members from the UK, Brazil, Italy, and Germany, have published a paper on the demonstration of the extreme resilience of quantum coherence in a recent issue of Physical Review Letters.
"Quantum properties can be exploited for disruptive technologies but are typically very fragile," Adesso told Phys.org. "Here we report an experiment which shows for the first time that quantum coherence in a large ensemble of nuclear spins can be naturally preserved ('frozen') under exposure to strong dephasing noise at room temperature, without external control, and for timescales as long as a second and beyond."
Quantum coherence is an inherently quantum property that arises due to the wave-like nature of matter. Most importantly for potential applications, quantum coherence allows a quantum system to occupy a superposition of states. This trait leads to quantum parallelism, which is the key ingredient that allows some quantum devices to outperform classical ones in a wide range of applications. For instance, many research groups are currently working on harnessing quantum coherence to develop quantum algorithms, quantum cryptography, quantum metrology, and other quantum technologies.
However, a major obstacle to developing these technologies is to overcome the fragile, fleeting nature of quantum coherence. While researchers have developed methods to slow down or correct the effects of decoherence, these methods are generally very resource-demanding.
The method presented in the new study does not attempt to slow down or correct decoherence, but instead it reveals a natural mechanism under which resilience to decoherence spontaneously emerges. The results show that, under certain conditions, quantum coherence remains completely unaffected by common mechanisms of decoherence that typically destroy coherence. The new mechanism was predicted to exist in a study published last year by some of the same authors.
In the new study, the researchers have experimentally observed this effect for the first time. The scientists demonstrated the mechanism in composite systems whose subsystems are all affected by decoherence, yet the overall composite system maintains its quantum coherence for as long as desired.

"The trick lies in the fact that local decoherence acts in a preferred direction, which is perpendicular to the one in which coherence is measured," Adesso explained. "Consequently, the resulting quantum states are overall degraded by such noise, but their observed coherence remains unaffected during the dynamics if the initial conditions are suitably chosen."
The researchers implemented the method using set-ups that involve room-temperature liquid-state nuclear magnetic resonance (NMR) quantum simulators, and demonstrated the effect in two- and four-qubit ensembles.
"We used two different NMR set-ups," said first author Isabela Silva, at the University of São Paulo and The University of Nottingham. "The first, owned by Ivan Oliveira's group in Brazil, consisted of a simple chloroform sample labeled with Carbon-13 to encode the two-qubit system in the hydrogen and carbon nuclei. The four-qubit system was instead a heteronuclear sample specially developed in Steffen Glaser's group in Germany. To manipulate this four-channel heteronuclear system independently, a prototype NMR probe head was also developed. Both systems are affected by natural and independent dephasing channels. Therefore, once initial quantum states satisfying special constraints are prepared, the quantum coherence freezing can be automatically observed, with no need for external control."
The researchers predict that the surprising effect can occur in larger systems composed of any even number of qubits. Odd-numbered qubit systems do not exhibit the resilience because the specific initial conditions supporting the phenomenon cannot be met due to the different geometry of quantum states in such instances.
The researchers also showed that the mechanism appears to be universal, since it does not depend on the specific measure used to quantify the amount of coherence. The researchers expect that this trait will make the mechanism especially useful for future applications.
"The universality paves the way toward designing a novel generation of quantum-enhanced devices able to harness coherence for unscathed performance in realistic and adverse conditions," Adesso said.
Besides technological innovations, the results may also shed light on the quantum coherence that occurs naturally in biological systems, such as the light-harvesting systems in plants. Previous research has shown that some biological systems can maintain quantum coherence for very long times in certain noisy environments.
"The new study raises the possibility that these systems may have evolved an ability to harness natural mechanisms for coherence protection, similar to the one reported here," said coauthor Rosario Lo Franco at the University of Palermo in Italy.
Explore further: Physicists quantify the usefulness of 'quantum weirdness'
More information: Isabela A. Silva et al. "Observation of time-invariant coherence in a room-temperature quantum simulator." Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.160402
Also at arXiv:1511.01971 [quant-ph]

Journal reference: Physical Review Letters



Read more at: http://phys.org/news/2016-10-quantum-physicists-everlasting-coherence.html#jCp
 

Inquisitor

Ословед
Close to absolute zero, electrons exhibit their quantum nature

Посмотреть вложение 3213392
Keeping a close eye on everything: Christian Ast checks the connections of the scanning tunneling microscope (top). Researchers in the Nanoscale Science Department conduct their experiments in this instrument at lowest temperatures of a fifteen thousandth of a degree above absolute zero. The principle is always the same (bottom): A tunneling current (illustrated by the transparent bar) flows between an ultrafine tip and the sample, providing information about the properties of the sample. At these low temperatures the tunneling current reveals all of its quantum properties. Credit: Tom Pingel (top), MPI for Solid State Research (bottom)
Read more at: http://phys.org/news/2016-11-absolute-electrons-quantum-nature.html#jCp

What would happen if an electric current no longer flowed, but trickled instead? This was the question investigated by researchers working with Christian Ast at the Max Planck Institute for Solid State Research. Their investigation involved cooling their scanning tunnelling microscope down to a fifteen thousandth of a degree above absolute zero. At these extremely low temperatures, the electrons reveal their quantum nature. The electric current is therefore a granular medium, consisting of individual particles. The electrons trickle through a conductor like grains of sand in an hourglass, a phenomenon that can be explained with the aid of quantum electrodynamics.

Flowing water from a tap feels like a homogeneous medium - it is impossible to distinguish between the individual water molecules. Exactly the same thing is true about electric current. So many electrons flow in a conventional cable that the current appears to be homogeneous. Although it is not possible to distinguish individual electrons, quantum mechanics says they should exist. So how do they behave? Under which conditions does the current not flow like water through a tap, but rather trickles like sand in an hourglass?
The hourglass analogy is very appropriate for the scanning tunnelling microscope, where a thin, pointed tip scans across the surface of a sample without actually touching it. A tiny current flows nevertheless, as there is a slight probability that electrons "tunnel" from the pointed tip into the sample. This tunnelling current is an exponential function of the separation, which is why the pointed tip is located only a few Ångström (a ten millionth of a millimetre) above the sample.
Minute variations in the tunnelling current thus allow researchers to resolve individual atoms and atomic structures on surfaces and investigate their electronic structure. Scanning tunnelling microscopes are therefore some of the most versatile and sensitive detectors in the whole of solid state physics.
Even under these extreme conditions – a tiny current of less than one billionth of the current that flows through a 100-watt light bulb – billions of electrons per second still flow. This is too many to discern individual electrons. The temperature was down at around a fifteen thousandth of a degree above absolute zero (i.e. at minus 273.135°C or 15 mK) before the scientists saw that the electric current consists of individual electrons.
At this low temperature, very fine structures, which the researchers had not expected, appear in the spectrum. "We could explain these new structures only by assuming that the tunnelling current is a granular medium and no longer homogeneous," says Ast, who heads the group working with the scanning tunnelling microscope. This is thus the first time that the full quantum nature of electronic transport in the scanning tunnelling microscope has shown itself.

The electric charge must therefore be quantized as well if this quantum mechanical phenomenon is to be fully explained. "The theory on which this is based was developed back at the beginning of the 1990s. Now that conceptual and practical issues relating to its application to scanning tunnelling microscopes have been solved, it is nice to see how consistently theory and experiment fit together," says Joachim Ankerhold from the University of Ulm, who contributed the theoretical basis.
In addition to a detailed theory, experiments of this type require an adapted laboratory environment which reduces external disturbances to a large extent. Since the end of 2012, a new precision laboratory has been in operation on the campus of the Max Planck Institutes in Stuttgart; it provides an almost disturbance-free laboratory environment for highly sensitive experiments such as the mK scanning tunnelling microscope.
The instrument is located in the precision laboratory in a box equipped with both acoustic and electromagnetic shielding on a vibration-decoupled concrete base. "We want to use it to venture into new, unknown territory – which we did very successfully with this experiment," says Klaus Kern, Director at the Max Planck Institute for Solid State Research.
Electrons have already demonstrated their quantum nature. As they are transported through quantum dots, for example, the current flow is specifically blocked so that the electrons appear individually. This effect became evident in the scanning tunnelling microscope simply by cooling it to extremely low temperatures, however. "The tunnel effect has definitely reached the quantum limit here," says team member Berthold Jäck. The researchers do not want to view this as a limitation, however. "These extremely low temperatures open up an unexpected richness of detail which allows us to understand superconductivity and light-matter interactions much better," says Christian Ast.
Explore further: Scientists visualise quantum behaviour of hot electrons for first time
More information: Christian R. Ast et al. Sensing the quantum limit in scanning tunnelling spectroscopy, Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms13009

Journal reference: Nature Communications
Provided by: Max Planck Society



Read more at: http://phys.org/news/2016-11-absolute-electrons-quantum-nature.html#jCp
 

    Dimonver

    очки: 9.999
    Нет комментариев

Stirik

Воин бога

A successful quantum communication network will rely on the ability to distribute entangled photons over large distances between receiver stations. So far, free-space demonstrations have been limited to line-of-sight links across cities or between mountaintops. Scattering and coherence decay have limited the link separations to around 100 km. Yin et al. used the Micius satellite, which was launched last year and is equipped with a specialized quantum optical payload. They successfully demonstrated the satellite-based entanglement distribution to receiver stations separated by more than 1200 km. The results illustrate the possibility of a future global quantum communication network.
Long-distance entanglement distribution is essential for both foundational tests of quantum physics and scalable quantum networks. Owing to channel loss, however, the previously achieved distance was limited to ~100 kilometers. Here we demonstrate satellite-based distribution of entangled photon pairs to two locations separated by 1203 kilometers on Earth, through two satellite-to-ground downlinks with a summed length varying from 1600 to 2400 kilometers. We observed a survival of two-photon entanglement and a violation of Bell inequality by 2.37 ± 0.09 under strict Einstein locality conditions. The obtained effective link efficiency is orders of magnitude higher than that of the direct bidirectional transmission of the two photons through telecommunication fibers.
Если коротко:
Ученые Научно-технического университета Китая выполнили рекордную квантовую телепортацию на расстояние 1,2 тысячи км. Благодаря эксперименту удалось увеличить эффективность передачи данных на 17 порядков в сравнении с показателями распространенных коммерческих оптико-волоконных кабелей.
До этого ученые пробовали провести квантовую телепортацию на 30 километров при использовании устройств синхронизации и обратной связи.
 

Stirik

Воин бога

Вода — привычная нам живительная жидкость, которая, казалось бы, изучена вдоль и поперёк, продолжает удивлять исследователей.Не так давно химики открыли абсолютно новое состояние молекул H2O, а также впервые заморозили воду при температуре кипения.

Но и это не все сюрпризы. Международная команда учёных выяснила, что вода, оказывается, ведёт двойную жизнь.Если более конкретно: у воды в жидком состоянии есть две различные фазы, заметно отличающиеся друг от друга по структуре и плотности вещества. В целом известно более 70 различных свойств воды, которые отличают её от большинства жидкостей.В данном случае всё началось с понимания того факта, что лёд существует в двух формах: упорядоченной кристаллической и аморфной, причём лёд второго типа может иметь как высокую, так и низкую плотность. Более того, эти формы обладают взаимной конвертацией, то есть могут превращаться друг в друга.

Исследователи предполагали, что обе эти фазы могут быть связаны с низко- и высокоплотными формами жидкой воды, однако доказать это экспериментально до этого никому не удавалось.
Пока не было проведено сразу два исследования: первое — с использованием рентгеновских лучей — в Аргоннской Национальной лаборатории близ Чикаго, а второе — в Исследовательском центре по физике частиц (DESY) в Гамбурге.В ходе первой работы были продемонстрированы различные структуры жидкости, во второй — динамика перехода. Как выяснилось, аморфный лёд — это стеклообразная форма воды. При низкой температуре (минус 163 градуса по Цельсию) учёные проследили за его переходом из этого состояния в вязкую плотную жидкость, которая при дальнейшем нагревании превратилась в ещё более вязкую жидкость меньшей плотности.
Это происходит почти мгновенно, но при температуре минус 143 градуса по Цельсию скорость перехода заметно снизилась.Хотя эксперименты проводились при низкой температуре, авторы работы полагают, что и при комнатной температуре вода представляет собой некое сочетание двух жидкостей и не может «выбрать», какую форму ей принять.Авторы работы отмечают, что другим независимым группам теперь необходимо будет провести собственную проверку исследований, чтобы подтвердить открытие, прежде чем придётся переписывать школьные учебники.

«Никто не понимает воду, — признался редактор-консультант журнала Nature и автор книги „Биография воды” Филип Бол (Philip Ball). — Неловко признаться в этом, но жидкость, которая покрывает две трети нашей планеты, по-прежнему остаётся загадкой. Хуже того, чем больше мы смотрим, тем больше накапливается вопросов».
«Особенно интересно, что новая информация была получена благодаря рентгеновским лучам, ведь пионер этого метода Вильгельм Рентген также предполагал, что вода может существовать в двух разных формах, а взаимодействие между ними может привести к проявлению её необычных свойств», — добавляет Даниэль Мариэдаль (Daniel Mariedahl) из Стокгольмского университета.

Оригинал статьи по адресу: https://www.nature.com/articles/ncomms9998
 

    Quiz

    очки: 9.999
    Нет комментариев

Inquisitor

Ословед

Вода — привычная нам живительная жидкость, которая, казалось бы, изучена вдоль и поперёк, продолжает удивлять исследователей.Не так давно химики открыли абсолютно новое состояние молекул H2O, а также впервые заморозили воду при температуре кипения.

Но и это не все сюрпризы. Международная команда учёных выяснила, что вода, оказывается, ведёт двойную жизнь.Если более конкретно: у воды в жидком состоянии есть две различные фазы, заметно отличающиеся друг от друга по структуре и плотности вещества. В целом известно более 70 различных свойств воды, которые отличают её от большинства жидкостей.В данном случае всё началось с понимания того факта, что лёд существует в двух формах: упорядоченной кристаллической и аморфной, причём лёд второго типа может иметь как высокую, так и низкую плотность. Более того, эти формы обладают взаимной конвертацией, то есть могут превращаться друг в друга.

Исследователи предполагали, что обе эти фазы могут быть связаны с низко- и высокоплотными формами жидкой воды, однако доказать это экспериментально до этого никому не удавалось.
Пока не было проведено сразу два исследования: первое — с использованием рентгеновских лучей — в Аргоннской Национальной лаборатории близ Чикаго, а второе — в Исследовательском центре по физике частиц (DESY) в Гамбурге.В ходе первой работы были продемонстрированы различные структуры жидкости, во второй — динамика перехода. Как выяснилось, аморфный лёд — это стеклообразная форма воды. При низкой температуре (минус 163 градуса по Цельсию) учёные проследили за его переходом из этого состояния в вязкую плотную жидкость, которая при дальнейшем нагревании превратилась в ещё более вязкую жидкость меньшей плотности.
Это происходит почти мгновенно, но при температуре минус 143 градуса по Цельсию скорость перехода заметно снизилась.Хотя эксперименты проводились при низкой температуре, авторы работы полагают, что и при комнатной температуре вода представляет собой некое сочетание двух жидкостей и не может «выбрать», какую форму ей принять.Авторы работы отмечают, что другим независимым группам теперь необходимо будет провести собственную проверку исследований, чтобы подтвердить открытие, прежде чем придётся переписывать школьные учебники.

«Никто не понимает воду, — признался редактор-консультант журнала Nature и автор книги „Биография воды” Филип Бол (Philip Ball). — Неловко признаться в этом, но жидкость, которая покрывает две трети нашей планеты, по-прежнему остаётся загадкой. Хуже того, чем больше мы смотрим, тем больше накапливается вопросов».
«Особенно интересно, что новая информация была получена благодаря рентгеновским лучам, ведь пионер этого метода Вильгельм Рентген также предполагал, что вода может существовать в двух разных формах, а взаимодействие между ними может привести к проявлению её необычных свойств», — добавляет Даниэль Мариэдаль (Daniel Mariedahl) из Стокгольмского университета.

Оригинал статьи по адресу: https://www.nature.com/articles/ncomms9998

Интересно, идею работы понял, в детали не углублялся. Слишком много специфики в тех методах, которые они использовали.
 

    Stirik

    очки: 9.999
    Нет комментариев
Сверху