Создан первый твердый квантовый процессор

Ученым удалось создать первый твердый квантовый процессор. Предыдущие модели представляли собой, например, ионы, размещенные в магнитных ловушках, в то время как новая модель напоминает существующие полупроводниковые микрочипы. Об этом сообщает Nature News, а статья исследователей появилась в журнале Nature.

В рамках работы исследователи создали устройство, состоящее из двух кубитов - квантовых аналогов бита, способных находиться не только в состоянии нуль или один, но и в их суперпозиции. Работа кубитов, разделенных специальным зазором, контролировалась при помощи источника микроволнового излучения.

В исследовании использовались кубиты, которые представляют собой небольшие кусочки сверхпроводника, состоящего из тонкой пленки ниобия, нанесенной на пластину из оксида алюминия с щелью. Кодирование состояний подобного устройства осуществляется распределением так называемых куперовских пар - квазичастиц, состоящих из двух электронов. Функционируют подобные кубиты при температуре чуть выше абсолютного нуля (минус 273,15 градуса по Цельсию).

В рамках работы исследователи использовали пару кубитов, чтобы реализовать решения некоторых теоретических задач. Первое из них - алгоритм Гровера для поиска в неупорядоченной базе данных. Этот вероятностный (как и все квантовые) алгоритм ищет элемент в базе данных из N записей за kN^0.5 шагов, где k - некоторая константа. Примерно в 80 процентах случаев поиск оказывался успешным.

Кроме этого исследователи запускали на квантовом процессоре алгоритм Дойче-Джоза. Это теоретический алгоритм, который по данной последовательности нулей и единиц четной длины отвечает на вопрос: верно ли, что все значения в наборе нули, единицы или нулей и единиц одинаковое количество. При этом заранее известным полагается, что последовательность имеет один из трех данных видов. Этот алгоритм выдает ответ всего за один шаг, в то время как классический алгоритм требует 2^{n - 1} + 1 шагов, где n - длина последовательности.

Сами исследователи считают, что их устройство требует сложной системы охлаждения и использует всего два кубита, поэтому не может считаться полноценным квантовым компьютером. Однако они отмечают, что их процессор может рассматриваться как важный шаг на пути к практической реализации подобных устройств.

Раз в 100 миллионов лет Солнце оставляет Землю без защиты

Американские исследователи установили, что примерно раз в 100 миллионов лет диаметр гелиосферы становится меньше диаметра земной орбиты. В результате Земля оказывается беззащитна перед межзвездными лучами и пылью, что может приводить к ледниковым периодам. Об этом сообщает New Scientist, а статья исследователей появится в журнале Astrobiology. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

В рамках исследования ученые построили компьютерную модель изменений гелиосферы - региона, где солнечный ветер движется со сверхзвуковой скоростью, при прохождении Солнечной системы через галактические регионы различной плотности. В результате им удалось установить, что при встрече с особенно плотным сгустком пыли (частота таких событий - примерно 10 на миллиард лет) диаметр гелиосферы может значительно уменьшаться.

В результате атмосфера Земли оказывается беззащитна перед космическими лучами (обычно от них спасает граница гелиосферы), которые повреждают озоновый слой, а также межзвездной пылью. Скопление последней в верхних слоях атмосферы приводит к снижению количества солнечного тепла, попадающего на поверхность Земли, и, возможно, возникновению очередного ледникового периода.

По словам исследователей, аналогичные расчеты, проведенные для красных карликов - самого многочисленного класса звезд из известных, показывают, что эти светила защищают собственные планеты лучше Солнца. Так, например, планета в пригодной для обитания зоне (регионе системы, где на поверхности планеты теоретически может существовать вода) у подобной звезды никогда не оказывается вне границ ее "гелиосферы". Это связано с тем, что данная зона располагается у красных карликов ближе, чем у желтых карликов (к которым относится Солнце).

Однако это не означает, что красные карлики более пригодны для существования жизни. Недавнее исследование, проведенное группой астрономов из Университета Вилланова, показало, что оранжевые карлики являются, вероятно, самыми пригодными для поиска вокруг них планет, на которых может существовать жизнь. Оказалось, что красные карлики часто испускают потоки заряженных частиц, которые жизнь, в привычном нам понимании, не способна выдержать.