Создан крошечный ускоритель на чипе.
Ученые из Стэнфордского университета и Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC американского Министерства энергетики (U.S. Department of Energy, DOE) создали совсем крошечный ускоритель частиц, основным рабочим телом которого является кристалл из кварцевого стекла, длиной всего в пять миллиметров. Несмотря на столь малые размеры, уровень ускорения электронов в таком ускорителе в 10 раз превышает уровень ускорения в существующих на сегодняшний день линейных ускорителях частиц. Согласно статье, опубликованной в последнем выпуске журнала Nature, разработанная учеными технология станет тем, что позволит создать сверхминиатюрные ускорители частиц и источники различных видов излучения для научных и медицинских целей."Также наша технология ускорения частиц с помощью света лазера позволит создать компактные ускорители электронов, которые обеспечат работу источников рентгеновского и других типов излучений для систем безопасности, для медицинской радиотерапии, для проведения съемки различных биологических структур и изучения всевозможных материалов".
Превращение такого ускорителя-на-чипе в законченный настольный ускоритель потребует разработки более компактного метода получения разогнанных до скорости света электронов, которые подаются в канал второй ступени ускорителя. Такое решение уже имеется в распоряжении ученых, а авторами этой разработки является группа ученых из Института квантовой оптики Макса Планка (Max Planck Institute of Quantum Optics) в Германии, которым с помощью света лазера удалось реализовать низкоэнергетический разгон электронов почти до скорости света.
Питер Хиггс и Франсуа Энгле стали лауреатами Нобелевской премии 2013 года по физике за открытие открытие бозона Хиггса.
84-летний Питер Хиггс (Peter Higgs), профессор теоретической физики из Эдинбургского университета, Великобритания, и 80-летний Франсуа Энгле (Francois Englert), профессор университета Либра, Брюссель, Бельгия, решением комиссии шведской Королевской Академии Наук стали лауреатами Нобелевской премии 2013 года в области физики. Этой чести они удостоились за сделанные ими теоретические открытия, обосновывающие существование бозона Хиггса, неуловимой частицы, которую называют "частицей Бога" и которая ответственная за наличие массы у всех других элементарных частиц.По всей видимости, основную роль в присуждении ученым Нобелевской премии сыграло обнаружение бозона Хиггса в прошлом году учеными Европейской организации ядерных исследований CERN, работающих на самом мощном из современных ускорителей частиц - на Большом Адронном Коллайдере (БАК).Хиггс и Энгле уже в 1960-х годах выдвигали предположения о существовании некоего поля и частицы, благодаря которым вся материя обретает свою массу. Они верили и доказывали, что существует крошечная частица, присутствие которой заставляет другие элементарные частицы, замедляться, "склеиваться" и формировать атомы вещества. Но прошло несколько десятилетий, прежде чем человечество, используя высокие энергии и сложнейшее оборудование, обрело возможность заглянуть в самую суть материи и подтвердить существование таинственной частицы.Обнаружение "частицы Бога" потребовало миллиардных вложений и упорного труда тысяч строителей, инженеров и ученых, которые собрали целые горы научных данных о процессах, происходящих в недрах 27-километрового туннеля Большого Адронного Коллайдера, способного сосредоточить в точке пространства энергию, которая могла наблюдаться только в промежутке между одной и двумя триллионными долями секунды после момента Большого Взрыва.Только одно из миллионов столкновений протонов в Большом Адронном Коллайдере "производило на свет" бозон Хиггса, из-за чего специалистам CERN потребовалось достаточно длительное время и сбор дополнительных доказательств для однозначного определения того, что обнаруженная ими частица является в действительности бозоном Хиггса, а не одной из разновидностей бозонов.
Ученые-физики с помощью электрических сигналов запутали на квантовом уровне микроскопические цилиндры
Ученые-физики из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) в ходе проведения своих экспериментов еще раз доказали, что явления, происходящие в квантовом мире, могут при определенных условиях проявляться и на более крупномасштабном уровне, на уровне классической физики, действующей в привычном нам мире. Этим доказательством послужил факт "запутывания" на квантовом уровне с помощью особых электрических сигналов микроскопических физических объектов - крошечных алюминиевых цилиндров, которые могут стать основой квантовых битов квантовых компьютеров, которые смогут в "три счета" решать задачи непосильные даже для самых мощных современных суперкомпьютеров. Квантовая запутанность является одной из главных особенностей квантового  мира, законы которого действуют, по крайней мере так считалось ранее, в  масштабах атомов и субатомных частиц. Но в последние годы ученые все чаще  и чаще натыкаются на следы явлений из квантового мира, в частности, квантовой запутанности, проявляющихся на больших уровнях. И это, естественно, вызывает немалый интерес, так как квантовая запутанность уже сейчас используется в практических целях, к примеру, для реализации квантовых вычислений, в работе алгоритмов коррекции ошибок и для телепортации квантовой информации из одного места в другое.Ученые NIST создали первые микроскопические алюминиевые цилиндры еще в 2011 году. Эти цилиндры, имеющие диаметр 15 микрон и высоту 100 нанометров, изначально были рассчитаны для того, чтобы стать узлами всевозможных микроэлектромеханических систем. Но, работая с такими системами, ученые заметили, что микроцилиндры демонстрируют два вида свойств - механические свойства, которые выражаются в способности совершать колебательные движения, и квантовые свойства, что проявлялось в способности хранения и передачи квантовой информации с помощью этих цилиндров.Проводя эксперименты, ученые NIST сделали микроцилиндры частью электромеханической схемы, которая реализует двухсторонний обмен квантовыми состояниями (информацией) между колеблющимся микроцилиндром и импульсами микроволнового излучения особой формы.
Микроволновый импульс, несущий определенную квантовую информацию, послужил причиной перехода колеблющегося цилиндра в самое низкое энергетическое состояние с точки зрения энергии его колебаний. После этого, с помощью электрического сигнала, пропущенного через электрические цепи схемы, ученым удалось запутать на квантовом уровне колеблющийся цилиндр с другим импульсом микроволнового излучения, введенным в область действия электромеханической схемы.
Колеблющийся цилиндр способен хранить квантовую информацию, представленную в виде энергии его колебаний, в течение 10 микросекунд, чего вполне достаточно для проведения экспериментов и измерений. Используя методы, подобные вышеописанному, методу ученые создавали достаточно сложные квантовые запутанные системы, в которых ключевую роль играл алюминиевый цилиндр, связанный (запутанный) с одним или несколькими импульсами микроволнового излучения. Анализируя полученные в результате 10 тысяч повторений одного и того же эксперимента данные, ученые выяснили, что наблюдаемые эффекты и явления имеют достаточно высокий уровень повторяемости, указывающий на то, что все элементы системы запутаны именно на квантовом уровне, а не обмениваются квантовой или физической информацией каким-нибудь другим путем.
Полученные учеными результаты указывают на то, что алюминиевые микроцилиндры можно всерьез рассматривать в качестве кандидатов на роль квантовых битов, кубитов, которые являются базовыми ячейками квантовых компьютеров, одновременно хранящими и обрабатывающими информацию. Помимо этого, принадлежность микроцилиндров сразу к квантовому и физическому мирам позволяет использовать их в качестве устройств-посредников, которые выполняют преобразование физических (электрических, световых или механических) сигналов в квантовую информацию и наоборот.