Znacznie szybciej niż światło
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
- Poprzednia
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- Dalej
- Strona 7 z 8
Rekomendowane odpowiedzi
- Poprzednia
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- Dalej
- Strona 7 z 8
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z University of Birmingham opublikowali na łamach Physical Review Letters artykuł, w którym niezwykle szczegółowo opisali naturę fotonów, ich interakcję z materią oraz sposób, w jaki są emitowane przez atomy i molekuły oraz kształtowane przez środowisko. W ten sposób mogli precyzyjnie opisać kształt pojedynczego fotonu. Zadanie to przekraczało dotychczas możliwości nauki, gdyż foton może propagować się w środowisku na niezliczoną liczbę sposobów, przez co trudno jest modelować interakcje, w jakie wchodzi.
Nasze obliczenia pozwoliły nam na przełożenie pozornie nierozwiązywalnego problemu w coś, co można obliczyć. A produktem ubocznym naszego modelu jest możliwość stworzenia obrazu pojedynczego fotonu, czego dotychczas nikt nie dokonał, mówi doktor Benjamin Yuen z Wydziału Fizyki i Astronomii University of Birmingham.
Współautorka badań, profesor Angela Demetriadou stwierdziła: geometria i właściwości optyczne środowiska mają olbrzymi wpływ na sposób emitowania fotonów, definiują ich kształt, barwę, a nawet to, z jakim prawdopodobieństwem istnieją.
Praca brytyjskich uczonych pogłębia naszą wiedzę na temat wymiany energii pomiędzy światłem a materią, pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób światło wpływa na bliższe i dalsze otoczenie. Pozwolą lepiej manipulować interakcjami światła z materią, a więc przyczynią się do udoskonalenia czujników, ogniw fotowoltaicznych czy komputerów kwantowych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z University of Washington zauważyli, że są w stanie wykryć „atomowy oddech” czyli wibracje mechaniczne pomiędzy dwiema warstwami atomów. Dokonali tego obserwując światło emitowane przez atomy wzbudzone laserem. Odkryte zjawisko można wykorzystać do zakodowania i przesłania informacji kwantowej. Uczeni zbudowali urządzenie, które może stać się elementem składowym przyszłych technologii kwantowych.
To nowa platforma w skali atomowej, która wykorzystuje optomechanikę, szereg zjawisk w których ruch światła i ruch mechaniczny są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Mamy tutaj efekty kwantowe, które możemy wykorzystać do kontrolowania pojedynczego fotonu przemieszczającego się przez zintegrowane obwody optyczne, mówi profesor Mo Li, który stał na czele grupy badawczej.
Ostatnie badania bazowały na wcześniejszych pracach związanych z ekscytonami. To kwazicząstki w których można zakodować informację kwantową, a następnie przesłać ją w postaci fotonu, którego właściwości kwantowe (jak polaryzacja czy długość fali) pełnią rolę kubitu. A jako że kubit ten jest niesiony przez foton, informacja przemieszcza się z prędkością światła. Fotony są naturalnym wyborem jako nośnik informacji kwantowej, gdyż potrafimy przesyłać je za pomocą światłowodów szybko na duże odległości, nie tracą przy tym zbyt wielu informacji, dodaje doktorantka Adina Ripin.
Naukowcy pracowali w ekscytonami chcąc stworzyć urządzenie emitujące pojedyncze fotony. Obecnie w tym celu używa się atomowych macierzy, takich jak np. znajdujące się w diamentach. Jednak w macierzach takich występują naturalne defekty, które zaburzają pracę tego typu urządzeń. Naukowcy z Uniwersity of Washington chcieli precyzyjnie kontrolować miejsce, z którego będzie dochodziło do emisji fotonu.
Wykorzystali w tym celu nałożone na jednoatomowe warstwy diselenku wolframu. Dwie takie warstwy nałożyli na podłoże, na którym znajdowały się setki kolumienek o szerokości 200 nanometrów każda. Diselenek wolframu przykrył te kolumienki, a ich obecność pod spodem doprowadziła do pojawienia się niewielkich naprężeń w materiale. W wyniku naprężeń znajdujących się w miejscu każdej z kolumienek powstała kropka kwantowa. I to właśnie te kropki są miejscem, w którym dochodzi do emisji. Dzięki precyzyjnemu impulsowi laserowemu naukowcy byli w stanie wybić elektron, tworząc w ten sposób ekscytony. Każdy z ekscytonów składał się z ujemnie naładowanego elektronu z jednej warstwy diselenku wolframu i dodatnio naładowanej dziury z drugiej warstwy. Po chwili elektron wracał w miejsce, w którym przed chwilą się znajdował, a ekscyton emitował foton z zakodowaną informacją kwantową.
Okazało się jednak, że poza fotonami i ekscytonami jest coś jeszcze. Powstawały fonony, kwazicząstki będące produktem wibracji atomowych.
W ten sposób po raz pierwszy zaobserwowano fonony w emiterze pojedynczych fotonów w dwuwymiarowym systemie atomowym. Bliższe analizy wykazały, że każdy foton emitowany w ekscytonu był powiązany z jednym lub więcej fononami. Naukowcy postanowili więc wykorzystać to zjawisko. Okazało się, że za pomocą napięcia elektrycznego mogą wpływać na energię interakcji pomiędzy fotonami i fononami. Zmiany te są mierzalne i można je kontrolować.
To fascynujące, że możemy tutaj obserwować nowy typ hybrydowej platformy kwantowej. Badając interakcję pomiędzy fononami a kwantowymi emiterami, odkryliśmy zupełnie nową rzeczywistość i nowe możliwości kontrolowania i manipulowania stanami kwantowymi. To może prowadzić do kolejnych odkryć w przyszłości, dodaje Ruoming Peng, jeden z autorów badań.
W najbliższym czasie naukowcy chcą stworzyć falowody, za pomocą których będą przechwytywali wygenerowane fotony i kierowali je w wybrane miejsca. Mają tez zamiar skalować swój system, by jednocześnie kontrolować wiele emiterów oraz fonony. W ten sposób poszczególne emitery będą mogły wymieniać informacje, a to będzie stanowiło podstawę do zbudowania kwantowego obwodu. Naszym ostatecznym celem jest budowa zintegrowanego systemu kwantowych emiterów, które mogą wykorzystywać pojedyncze fotony przesyłane za pomocą przewodów optycznych oraz fonony i używać ich do kwantowych obliczeń, wyjaśnia Li.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego przygotowali raport o konsumpcji informacji przez Amerykanów w 2008 roku [PDF]. Wynika z niego, że mieszkańcy USA w ciągu 12 miesięcy "użyli" 3,6 zettabajtów (1021, bilion gigabajtów) informacji i niemal 11 biliardów wyrazów. Oznacza to, że przeciętny mieszkaniec tego kraju "konsumował" każdego dnia 34 gigabajty informacji i 100.500 wyrazów. Dane takie uzyskano na podstawie analizy ponad 20 źrodeł informacji. Od książek i gazet po przenośne gry komputerowe, radio satelitarne i internetowy przekaz wideo. W badaniach nie uwzględniono informacji "konsumowanej" w czasie pracy.
Uczeni zdefiniowali "informację" jako przepływ danych docierających do ludzi i policzyli bajty, słowa oraz czas spędzany na konsumpcji.
Najbardziej rozpowszechnionym sposobem korzystania z informacji jest przekaz obrazkowy. Około 2 zettabajtów pozyskano z gier wideo, a 1,3 ZiB z telewizji. Widać tutaj wyraźny wzrost w porównaniu z poprzednimi badaniami z roku 2000 i 2003.
Uczeni zauważają, że liczba godzin spędzanych na konsumpcji informacji rośnie w latach 1980-2008 w tempie 2,8% rocznie. Przed 28 laty przeciętny Amerykanin "konsumował" informacje średnio przez 7,4 godziny na dobę. Obecnie jest to 11,8 godziny.
Wśród źródeł informacji nadal dominuje radio i telewizja. Naukowcy wyliczyli, że 60% czasu konsumpcji jest związane właśnie z tymi mediami. Amerykanie spędzają przy źródłach nie związanych z komputerem ponad 75% czasu związanego z konsumpcją informacji.
Jednocześnie jednak widać, że komputery zmieniają sposób przyswajania informacji. Przed ich pojawieniem się jedynym interaktywnym źródłem informacji był telefon. Dzięki komputerom 33% słów i ponad 50% bitów jest odbieranych w sposób interaktywny. Komputery przyczyniły się też do zwiększenia, zagrożonego przez telewizję, czytelnictwa, gdyż słowo pisane jest głównym sposobem komunikacji z maszyną.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy udało się dwukrotnie wykryć poruszający się pojedynczy foton, nie niszcząc go przy tym. To ważna osiągnięcie, gdyż dotychczas foton ulegał zwykle zniszczeniu podczas jego rejestrowania. Najnowsze osiągnięcie może przyczynić się do powstania szybszych i bardziej odpornych na zakłócenia sieci optycznych i komputerów kwantowych.
Zwykle wykrycie fotonu wiąże się z jego zaabsorbowaniem. Jednak foton może nieść ze sobą cenne informacje, a w takich przypadkach specjaliści woleliby mieć możliwość odczytania tych danych i przepuszczenia fotonu dalej, do miejsca docelowego. Żadna metoda detekcji nie jest w 100% skuteczna, zawsze istnieje ryzyko, że coś się prześliźnie niewykryte, mówi jeden z autorów badań, Stephan Welte, fizyk kwantowy z Instytutu Optyki Kwantowej im. Maxa Plancka w niemieckim Garching. Dlatego też możliwość niedestrukcyjnego wykrywania fotonów jest tak ważna – ustawienie detektorów jeden za drugim zwiększa szanse, że wykryjemy wszystkie interesujące nas fotony.
Dotychczas opracowano różne sposoby wykrywania fotonu bez jego niszczenia. Często polegają one na interakcji fotonu z jonem, nadprzewodzącym kubitem lub innymi systemami kwantowymi. Jednak w ten sposób możemy albo wykonać pojedynczą niedestrukcyjną rejestrację poruszającego się fotonu, albo liczne niedestrukcyjne odczyty stacjonarnego fotonu uwięzionego we wnęce.
Teraz naukowcy z Niemiec dwukrotnie wykryli pojedynczy foton wędrujący światłowodem. Wykorzystali w tym celu skonstruowany przez siebie niedestrukcyjny detektor zbudowany z pojedynczego atomu rubidu uwięzionego w odbijającej wnęce. Foton, wpadając do wnęki, odbija się od jej ścian, zmieniając stan kwantowy atomu, co można wykryć za pomocą lasera. Uczeni umieścili dwa takie detektory w odległości 60 metrów od siebie. Wykryły one ten sam foton, nie absorbując go. Welte mówi, że teoretycznie można w ten sposób wykryć pojedynczy foton nieskończoną liczbę razy, jednak w praktyce istnienie 33-procentowe ryzyko, że użycie detektora spowoduje utratę fotonu.
Nowa technologia może w przyszłości pozwolić na śledzenie trasy fotonów. Pozwoli to na przyspieszenie pracy systemów kwantowych, gdyż będziemy w stanie upewniać się, że zakodowane w fotonach informacje dotrą tam, gdzie powinny.
Powiedzmy, że chcesz wysłać kwantową informację z Monachium do Nowego Jorku. Możesz w międzyczasie wielokrotnie sprawdzać, czy foton nie został po drodze utracony, np. sprawdzając, czy dotarł do Paryża. Jeśli okaże się, że foton zgubił się po drodze, można będzie natychmiast wysłać go ponownie. Nie trzeba będzie czekać na zakończenie całej transmisji, by upewnić się, że wszystko poszło tak, jak powinno, wyjaśnia główny autor badań, Emanuele Distante.
Twórcy nowych detektorów uważają, że nie można ich będzie wykorzystać do podsłuchania kwantowej komunikacji. To jak śledzenie przesyłek. Możesz dowiedzieć się, gdzie jest paczka, ale nic nie wiesz o jej zawartości. Foton zawiera w sobie pewną kwantową informację. Możesz w sposób niedestrukcyjny go wykryć, ale nie odczytać, stwierdza Welte.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jak się okazuje, do rozwoju wielkich cywilizacji ludzkości potrzebny był nie tylko miecz i pług, ale również pióro. Autorzy najnowszej analizy dowodzą, że o być albo nie być protopaństw i pierwszych cywilizacji decydowała technologia informacyjna.
Analiza danych zgromadzonych w ramach projektu „Seshat: Global History Databank” dowodzi, że na pewnym etapie rozwoju rodzące się państwa napotykały wąskie gardło w postaci konieczności wymiany informacji. Te, które sobie z tym poradziły, mogły rozwijać się dalej.
Jaeweon Shin z Rice University, Michael Holton Price, David Wolpert, Hajime Shimao i Brendan Tracey z Santa Fe Institute oraz Timothy Kohler z Washington State University dowodzą, że każda cywilizacja rozwijała się w trzech etapach.
Na początkowym etapie rozwój protopaństwa napędzany był samym wzrostem liczby ludności. Osiadły tryb życia, udomowienie roślin i zwierząt pojawiły się niezależnie w wielu miejscach na Ziemi. W wielu społeczeństwach doszło też do znacznej zmiany mobilności ich członków. Wraz z pojawianiem się nadwyżek żywności, przekazywaniem zgromadzonych dóbr kolejnym pokoleniom rosły nierówności, pojawiały się i umacniały ośrodki władzy.
Powstawały protopaństwa, a wzrost ich siły był napędzany wzrostem liczby ludności. Niemal wszędzie obserwuje się występowanie takich powiązanych ze sobą zjawisk jak wzrost produkcji rolnej, wzrost liczby ludności, pojawianie się zaczątków miast, rozwój hierarchii politycznej i coraz większe nierówności majątkowe. Na wszystkich kontynentach gdzie pojawiło się rolnictwo zauważalny jest wysoki stopień podobieństwa zarówno w sposobie formowania się społeczności ludzkich, od niewielkich grup łowców-zbieraczy po ostatnią znaną nam formę czyli wielkie społeczeństwa miejskie.
Naukowcy chcieli sprawdzić, co powoduje, że społeczeństwa rozwijają się w tak bardzo podobny sposób. W tym celu wzięli na warsztat bazę Seshat. To ambitny projekt, w którym pod uwagę branych jest ponad 1500 zmiennych, za pomocą których opisano ponad 400 społeczeństw z 6 kontynentów na przestrzeni ostatnich 10 000 lat historii.
Na podstawie wykonanej analizy autorzy badań doszli do wniosku, że po początkowej pierwszej fazie rozwoju protopaństw wzrost liczby ludności przestaje wystarczać i pojawia się wąskie gardło. Jest nim konieczność opracowania efektywnego systemu wymiany informacji i przeprowadzania transakcji handlowych. Istnieje bardzo silny związek pomiędzy sposobem, w jaki społeczeństwa przetwarzają informacją, a tym, jak duże mogą się stać. Wydaje się, że wcześnie dokonany postęp w przetwarzaniu informacji, a zatem np. pojawienie się pisma czy pieniądze, był dla rozwoju tamtych społeczeństw równie ważny, jak dla nas ważny jest dzisiaj internet, mówi Tim Kohler. Dopiero, gdy w takim protopaństwie pojawi się pismo i pieniądz, społeczeństwo może nadal się rozwijać i przejść do fazy trzeciej.
Nasze analizy wykazały, że starożytne cywilizacje, po osiągnięciu pewnej wielkości, natykały się na informacyjne wąskie gardło. To punkt zwrotny naszej skali rozwoju społeczeństw. Bardzo rzadko zdarzało się, by bez pisma lub pieniądza, mogły nadal się rozwijać. Jednak tam, gdzie dokonano tych wynalazków, narodziły się wielkie imperia, dodaje Kohler.
Badania Kohlera i jego kolegów dostarczają też możliwego wyjaśnienia różnic technologicznych, jakie widzimy pomiędzy cywilizacjami Starego i Nowego Świata. Ich praca dowodzi bowiem, że bardzo mało cywilizacji obu Ameryk było w stanie dotrzeć do punktu zwrotnego. W związku z tym istniała tam mniejsza presja na rozwój pisma i innych form informacji, które przyniosły postęp technologiczny w Europie i Azji.
Jednym z głównych powodów, dla których cywilizacje Ameryki nigdy nie osiągnęły punktu zwrotnego był brak koni, wołów i innych dużych zwierząt zdolnych do przenoszenia ludzi i ładunków. Takie zwierzęta pozwalały na powstanie nadwyżek żywności, ułatwiały handel i umożliwiały ekspansję imperiów w Azji i Europie, dodaje Kohler.
Naukowcy mają nadzieję, że analiza bazy Seshat da też odpowiedź na inne interesujące pytania, jak np. dlaczego niektóre cywilizacje upadły, mimo że nie widać żadnych zewnętrznych przyczyn ich porażki. Mamy nadzieję, że z czasem, gdy do Seshat będzie trafiało coraz więcej danych, uda nam się odpowiedzieć na tego typu pytania, mówi Kohler.
Obecnie posiadamy nowe niezwykłe możliwości przechowywania i przetwarzania danych. Większe niż kiedykolwiek wcześniej. Czy to oznacza, że przed nami nowy etap rozwoju ludzkiej cywilizacji? A jeśli tak, to jak będzie on wyglądał, zastanawia się uczony.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.