Квантовое превосходство. Часть вторая

Новый китайский квантовый компьютер смог перейти в фазу квантового превосходства.

Всегда круто в чём-то превосходить других. И не так уж важно чем ты лучше. Может ты пропустил больше всех в семестре лекций по философии, у тебя самый большой размер ноги во дворе или ты счастливый обладатель самой большой коллекции скрепышей в классе. Главное, что твое превосходство над собратьями по разуму тотально и всеобъемлюще.

Вот и в мире компьютеров, особенно квантовых, есть фишка, которая называется квантовое превосходство. Это значит, что квантовый компьютер может совершать вычисления, которые недоступны обычным компьютерам в разумных пределах времени.

Фотонный квантовый компьютер из Китая выполнил расчёт, который невозможен для обычного компьютера, то есть перешёл в режим квантового превосходство. До этого такое случалось только раз в 2019 году на квантовом компьютере Google, что мы уже обсуждали тут. Принципиальная разница между этими квантовыми компьютерами в том, что компьютер Google создан на основе сверхпроводящих материалов, а китайский работает на фотонах.

В чём же суть квантового превосходства? Новый квантовый компьютер Цзючжан может за 200 секунд выполнить такие вычисления, которые на самом мощном классическом или неквантовом компьютере заняли бы более полумиллиарда лет!

Как же работает такая удивительная пепяка? Если квантовый компьютер Sycamore от Google основан на крошечных квантовых битах из сверхпроводящих материалов, которые проводят энергию без сопротивления, то Цзючжан состоит из сложного набора оптических устройств, перемещающих фотоны. Эти устройства включают источники света, сотни светоделителей, десятки зеркал и сто детекторов фотонов.

Сначала фотоны отправляются в сеть каналов. Там каждый фотон встречает серию светоделителей, каждый из которых направляет фотон по двум путям одновременно, в так называемую квантовую суперпозицию. Затем их пути сливаются вместе. Такая череда разделений и слияний заставляет фотоны интерферировать друг с другом по квантовым правилам.

Наконец, в конце измеряется количество фотонов в каждом из выходных каналов сети. При многократном повторении этот процесс даёт распределение чисел в зависимости от того, сколько фотонов было зарегистрировано на каждом выходе. Схематично этот процесс показан на картинке.

Если работать с большим количеством фотонов и множеством каналов, квантовый компьютер будет получать распределение чисел, которое слишком сложно для вычисления классическим компьютером. В новом эксперименте до 76 фотонов прошли через сеть из 100 каналов.

Однако, одним из ограничений Цзючжан является то, что он может выполнять только один тип задачи, а именно, выборку бозонов. В отличие от этого квантовый компьютер Google может быть запрограммирован на выполнение множества алгоритмов.

Так что помни, неравенство, доминирование и превосходство завладело умами не только людей, но теперь и машин. И казалось бы, кучка светодиодов, зеркал и детекторов – а туда же. Перешёл в фазу квантового превосходства над нашими любимыми Маками, Асерами и прочими неквантовыми старичками.
Инфа отсюда.
Полный текст статьи можно изучить тут.
#физика #техно

В среду SpaceX запустила свой последний прототип ракеты Starship SN8 на высоту 12,5 километров.

Прототип космического корабля под номером 8 плавно взлетел, выполнил несколько задач, включая проверку его аэродинамики, развернулся и пошёл на посадку.

Но при посадке, как мы видим, ракета взорвалась от удара. Так как это был тестовый образец, то на борту не было экипажа, и никто не пострадал.

Несмотря на такую зажигательную концовку полёта, Илон Маск полон оптимизма и объяснил причину крушения: «Давление в топливном баке при посадке было недостаточным, из-за чего скорость приземления была слишком высокой».

На самом деле, это уже восьмой прототип и можно догадаться что стало с предыдущими семью. За четвёртым мы наблюдали тут.
#техно

На протяжении десятилетий лазер успешно применяется в автомобильной и металлургической промышленности. Но почему бы его не использовать и в стекольном производстве? Как видим на гифке, с помощью лазера можно эффективно сваривать стеклянные части, если светить им в область шва. С другой стороны, с помощью лазера можно и отделять части стеклянных изделий.
#техно

2020 подошёл к своему завершению, и мы традиционно подводим итоги года подборкой самых самых постов года. В 2020 Телеграм ввёл статистику каналов, поэтому в этом году посты в топ отбирались по принципу – сколько раз ими поделились Посетители нашего Зоопарка. Кроме самых популярных постов по категориям, добавлены и самые понравившиеся Посетителям гифки. В общем, почитать и посмотреть будет что!

#химия
Высокая кухня в Зоопарке
Гиф

#физика
Металлический H₃O
Гиф

#космос
Космические сталкеры
Гиф

#нано
Кружится, вертится…
Гиф

#био
На кончиках пальцев
Гиф

#техно
Кое-что задаром?
Гиф

#медицина
Живая вода
Гиф

#гуманитарка
Кто тут самый умный?

В честь праздников снова открываем доступ и в наш маленький чатик.

И, конечно, хочется поблагодарить всех, кто в течение этого года был с нами в нашем Зоопарке. Отдельно отметим доблестных Патронов Зоопарка с Patreon: Alexey Buzmakov, Sergey, marina mariva и Valeria Donich.

А теперь праздновать! Всех с наступающим Новым годом!

Прозрачный, как деревяшка

Учёные могут получать прозрачную древесину. 

Дерево является неиссякаемым источником не только палочек для еды, буратин или топлива для единственного обогревательного прибора в доме - печи, но и для учёных, проводящих над ним нечеловеческие эксперименты. Эти яйцеголовые то делают дерево резиновым, то наномембраной для очистки воды, то сверхпрочным и бронебойным. А теперь ещё и прозрачным.

Передовые деревофилы Ся, Чен, Ли, Хэ, Гао, Ван и Ху (мир должен знать «Ху из ху»!) из провинциального американского Университета Мэриленда видят наше прекрасное будущем деревянным. В нём всё можно будет изготовить из дерева: автомобили, небоскребы и даже лазеры будут из дерева! Но для этого потребуется прозрачная древесина. Вот исследователи и предложили новый способ получения такого материала.

Метод основан на удалении структурного компонента древесины, называемого лигнином. Для этого нужно много разной химии и в процессе образуются жидкие отходы, которые трудно переработать. Кроме этого, такая технология может ослабить древесину.

Но наши доблестные учёные решили сделать лигнин прозрачным, удалив только те части его молекул, которые придают ему цвет. Они нанесли перекись водорода, которая часто используется в качестве дезинфицирующего средства, на поверхность древесины, а затем оставили её под УФ-лампой, имитирующей естественный солнечный свет. После замачивания древесины в этаноле – для удаления оставшегося мусора – исследователи заполнили поры в древесине прозрачной эпоксидной смолой, что также является частью процесса по созданию прозрачной древесины без лигнина.

Конечный продукт представляет собой кусок дерева (на КДПВ), который пропускает более 90% света, и который более чем в 50 раз прочнее прозрачного дерева с полностью удалённым лигнином. Прозрачное дерево стало легче и прочнее стекла. Теперь его можно использовать для изготовления окон, крыш и даже для создания прозрачного дома. Во всяком случае так думают исследователи.

Так что помни, пока 20% консервативного населения РФ проживают в обычных деревянных домах, прогрессивные учёные дарят им возможность построения современных и прозрачных деревянных домов, если уж так хочется жить в деревянной среде обитания.
Инфа отсюда.
Статья в открытом доступе тут.
#техно #химия

Сегодня о технике безопасности или какой огнетушитель выбрать, чтобы разговор с клиентом автосервиса не начался с фразы: Есть новость хорошая и плохая. Хорошая в том, что больше не нужно менять масло и аккумулятор…

Просмотр сегодняшнего видео удивляет: в огнетушители заправляют лак для волос? Нет, дорогие Посетители нашего Зоопарка, это не лак. Это углекислотный огнетушитель, который гасит пламя углекислым газом CO₂ за счёт понижением температуры очага возгорания и вытеснения кислорода из зоны горения негорючим CO₂. Это не самый лучший выбор при тушении бензина, потому что мощности огнетушителя может оказаться недостаточно для такого возгорания, как на гифке, и сила газовой струи разбрызгивает горящую жидкость и усиливает огонь, что мы и наблюдаем.

А нужен в такой ситуации огнетушитель порошковый с зарядом классов ABCE. В них пожаротушение происходит с помощью мелкораздробленных минеральных солей. С таким огнетушителем погасить огонь было бы довольно просто.
#техно #химия

Микропивовары

Учёные разработали новый способ проведения чрезвычайно малых пивоваренных экспериментов – микроэкспериментов. 

Количество пивняков на квартал обычного российского города наводит на мысль, что пивоварение занятие крайне простое и лёгкое. Но это не так. Пивоварение – это целая наука, а значит наш Зоопарк пристально следит за последними новостями из мира хмеля, солода и лагеров с портерами.

Благодаря использованию современных методов аналитической химии и микробиологии, пивоварение, как наука, переживает ренессанс. Но, как и раньше, чтобы сварить новое пиво нужны приличные объёмы сырья, громоздкое оборудование и особые условия.

Как-то пивные учёные из Aвстралии захотели опубликовать статью в приличном журнале об изменениях белка ячменя на стадии затирания пива – это процесс смешивания дробленного солода с водой и нагревания полученной смеси до температуры от 40 до 80ºC. Но тут один из рецензентов журнала спросил, были ли эти изменения вызваны температурой или временем, затраченным на затирание ячменя?

– Хороший вопрос, – с лёгким австралийским акцентом согласились пивофилы из страны динго и кенгуру. Но чтобы это выяснить, нужно варить пиво заново. При этом для аппарата, вмещающего не менее 23 литров пива, нужно минимум пяти килограммов солода для каждого нового пивного образца… Австралийцы посчитали и прослезились – им для таких экспериментов понадобится ещё три месяца пахать без выходных и пятничных пивных вечеринок у декана…

В общем, им стало лень так париться, и они решили попробовать провести исследования в более скромных масштабах.

Оказалось, что процесс пивоварения можно воспроизвести в 1,5-миллилитровой пробирке, используя только одно ячменное семечко и обычный лабораторный настольный шейкер/инкубатор. На КДПВ как раз и показано, что результаты микропивоварения и обычного процесса демонстрируют эквивалентные профили ферментируемого сахара и свободных аминокислот.

Так что помни, тестирование эффективности сортов ячменя при пивоварении может вполне приводиться в микромасштабах. И хотя 1,5 миллилитра нового пива получить удобнее, быстрее и дешевле, но какой смысл в такой работе, если его нельзя продегустировать?!
Инфа отсюда.
Полная версия статьи в открытом доступе тут.
#техно #химия

Конечно, нельзя было обойти нашим вниманием посадку на Марс 18 февраля марсохода Perseverance. Это выдающее достижение, которое, по счастью, мы можем наблюдать на видео.

Посадку снималась с нескольких камер. На видео вначале отстреливается тепловой щит, который защищал Perseverance от разогрева при входе в марсианскую атмосферу, и мы видим поверхность Марса с высоты нескольких километров.

Марсоход покачивается на парашюте и быстро приближается к поверхности. Затем начинает работу «реактивный ранец» марсохода, который замедляет падение с помощью ракетных двигателей. Их работу хорошо видно по шлейфу камней и пыли с поверхности Марса на точке приземления. Реактивный ранец отделяется от Perseverance (наблюдаем слева на камерах: на камере наверху марсохода и на нижней камере самого ранца) и опускает марсоход на тросах на поверхность. А сам ранец скромно удаляется.
Красотища!
#космос #техно

Ребята, ну удивительно же выглядит полёт прототипа Starship! Я всё не могу отделаться от ощущения нереальности происходящего. Да, 10-й прототип Starship впервые смог успешно приземлиться. И чёрт с ним, что через восемь минут после посадки прототип взорвался. Это нормальный процесс поиска нужных решений и проверок на прочность. Причём процесс с явно выраженной успешной динамикой.
#техно

Дорожные маски

Исследователи показали, что одноразовые маски можно использовать при строительстве дорог.

COVID-19 – великий уравнитель и главный хайп 21-го века. И среди главных прихожан церкви святого Ковидия – производители одноразовых лицевых масок. Если ещё год назад большинство, из читающих это, ни разу в жизни масок не надевали, то за последний год каждый из нас их использовал сотни. А во всём мире ежедневно используется около 6,8 миллиарда одноразовых масок. Конечно, наших особенно бережливых и стильных сограждан на мякине не проведёшь, поэтому они нас радуют свежевыстиранными масками из старых батиных трусов и рваных юбок Dolce & Gabbana.

В этой связи, по мнению учёных из Мельбурнского королевского технологического института, остро встаёт вопрос утилизации одноразовых масок. Вот австралийские исследователи почесали репу и придумали: «Давайте из масок делать дороги!» (на КДПВ как раз весь цикл переработки масок)

Дороги состоят из нескольких слоёв: земляного слоя, основания и асфальта сверху. Все слои должны быть прочными и гибкими, чтобы выдерживать давление тяжёлых транспортных средств и предотвращать растрескивание. Австралийцы решили, что обработанный строительный щебень, известный как рециркулированный бетонный заполнитель (RCA), потенциально может использоваться для основных слоёв дорожного покрытия.

И тут исследователи из страны утконосов и диких собак динго обнаружили, что добавление измельчённых одноразовых масок к бетонному заполнителю RCA улучшает материал, одновременно решая экологические проблемы по двум направлениям: утилизация средств индивидуальной защиты и строительного мусора.

Исследование определило оптимальную смесь – 1% измельченных лицевых масок и 99% бетонного заполнителя. Эта смесь обеспечивает прочность при сохранении хорошего сцепления между двумя материалами. Смесь хорошо показывает себя при испытаниях на устойчивость к нагрузкам, кислотам и воде, а также на прочность, деформацию и динамические свойства, отвечая всем соответствующим спецификациям гражданского строительства.

Так что помни, для одного километра двухполосной дороги потребует около 3 миллионов масок, что предотвратит попадание 93 тонн отходов на свалки. Одно непонятно, почему дороги? У нас уже полно материалов, которые мы перерабатываем в дороги?
Инфа отсюда.
#техно

Сегодня настоящая рабочая гифка – сварка неплавящимся электродом в атмосфере защитного газа. При этом электрическая дуга зажигается между электродом и свариваемыми материалами. Возникающее тепло расплавляет кромки свариваемых деталей и вместе с ними — присадочный материал (пруток на гифке справа). В такой сварке используют вольфрамовые электроды и инертные газы, которые защищают как сварочную ванну, так и собственно электрод. Обычно используют аргон или гелий.
Для ненастоящих сварщиков уточним – на гифке где-то одна секунда реального времени.
#техно

Нажми на кнопку, получишь результат…

Ученые разработали устройство, которое может обмениваться электрическими сигналами с растениями. 

Венерины мухоловки не дают учёным спокойно спать. Только что измеряли их биомагнетизм, а теперь можно с ними «пообщаться».

Биотехнологи из Наньянского технологического университета в Сингапуре создали «коммуникационное» устройство, которое обменивается электрическими сигналами с венериной мухоловкой. Для этого они прикрепили электрод (кусок проводящего материала) к поверхности венериной мухоловки с помощью мягкого и липкого клея - гидрогеля. С помощью этого электрода исследователи смогли достичь двух целей: улавливать электрические сигналы, чтобы отслеживать, как растение реагирует на окружающую среду, и передавать растению электрические сигналы, чтобы оно закрыло свои листья.

Используя смартфон для управления передачей электрических импульсов с определенной частотой, команда заставила венерину мухоловку закрывать свои ловушки за 1,3 секунды, как видим на видео (видео при закрытии замедленно).

Также исследователи прикрепили растение к роботизированной руке и с помощью смартфона и устройства «коммуникации» стимулировали мухоловку на то, чтобы она закрылась и схватила кусок проволоки диаметром полмиллиметра.

По словам разработчиков, их устройство крайне перспективно для будущего проектирования технологических систем на основе растений.

Так что помни, электричество – великая сила, которая может не только питать смартфоны и компьютеры, чтобы вы могли читать наш Зоопарк, но также током можно бить, принуждать и заставлять делать то, что не хочешь. Теперь и растения.
Инфа отсюда.
#техно

Остаётся только изумляться и радоваться, что на Марсе летают уже вертолёты! Ну, как летают? Дрон NASA Изобретательность или Индженьюити (Ingenuity) взлетел на высоту трёх метров над поверхностью Марса и продержался так 30 секунд. Потом примарсился.

Важно понимать, что плотность атмосферы на Марсе почти в 100 раз ниже, чем на Земле. Поэтому Инженьюити оснащен двумя винтами диаметром 120 сантиметров. Это первый в истории атмосферный летательный аппарат на Марсе. Ура!
#космос #техно

И на Марсе будут яблони цвести

NASA впервые получило кислород на Марсе.

Новости с Марса сейчас зачастили. Только наблюдали посадку марсохода Perseverance (Настойчивость), затем марсианский вертолёт Ingenuity (Изобретательность) совершил полёт, а теперь и последняя новость – успешно стартовал эксперимент MOXIE.

Атмосфера Марса на 96 % состоит из углекислого газа. Поэтому, если когда-нибудь на Марс отправят астронавтов, то им придётся брать кислород с собой. Кроме этого, кислород является важным компонентом большинства ракетных топлив, а значит и его надо везти с собой. По оценкам NASA, чтобы доставить четырех астронавтов с Марса домой, потребуется около 25 тонн кислорода…

Вот 20 апреля на марсоходе «Perseverance» (на картинке) и стартовал эксперимент по получению кислорода – MOXIE. Суть его в том, что углекислый газ из марсианской атмосферы всасывается, а затем нагревается до температуры около 800 ° C. В результате происходит отрыв одного атома кислорода от СО₂, а оставшийся угарный газ СО отправляется обратно в марсианскую атмосферу.

Первое испытание позволило получить около 5 граммов кислорода, что эквивалентно примерно десяти минутам пригодного для дыхания воздуха для астронавта.

Так что помни, настойчивость – вещь жизненно необходимая в современном мире. А особенно важная – на Марсе. Тем более, если тебя именно так и зовут, и у тебя куча дел на этом самом Марсе.
Инфа отсюда.
#космос #техно

Стыковка Crew Dragon от SpaceX c МКС выглядит очень круто. Но ещё круче, когда это можно сделать самому. Да, именно самому. Тут выложили симулятор стыковки Dragon с МКС, и каждый может потренироваться. Удачи!
#космос #техно

Вместе весело шагать по просторам

Экзоскелет может снижать нагрузку на ноги при ходьбе. 

Мы знаем, что экзоскелеты разрабатываются, чтобы сделать людей сильнее или эффективнее. Некоторые из них имеют источники энергии и активно помогают движению наших конечностей. Но исследователи из Королевского университета в Кингстоне, Канада, создали полностью пассивную систему, которая снижает усилия, необходимые для ходьбы.

Новое устройство весит около килограмма и помещается в небольшой рюкзак. Из него выходят два тонких кабеля, которые обвязываются вокруг щиколоток. Когда ступня движется вперед во время шага, этот кабель немного сопротивляется, вращая электрический генератор. То есть устройство слегка препятствует движению ноги вперед во время шага и замедляет его до того момента, как ступня коснется земли. Обычно этим должно заниматься ахиллово сухожилие.

Учёные потестили своё устройство на беговой дорожке с 10 ходящими мужчинами (схема на картинке) и обнаружили, что оно снижает метаболические усилия при ходьбе на 3,3%, а также преобразовывает удалённую энергию примерно в 0,25 Вт. Это, конечно очень немного, но исследователи верят, что с небольшими улучшениями устройства преобразованной энергии хватит для зарядки небольших устройств, таких как смартфон.

Так что помни, в прекрасном нанобудущем экзоскелеты будут не только помогать нам более эффективно размахивать конечностями, но и позволят зарядить наш севший телефон, чтобы мы и дальше могли заниматься действительно важными вещами – лайкать инсте подружек и слушать Моргенштерна. Красота!
Инфа отсюда.
#техно

Это просто колдунство какое-то! Из старого пластикового кресла новое за считанные секунды!

И у этого волшебства есть название – полировка пламенем. Такой метод используют при полировке материала (стекла или термопласта) посредством пламени или тепла. Когда поверхность пластика на короткое время плавится, поверхностное натяжение сглаживает эту поверхность. И тут самое главное опыт и умение оператора, иначе можно всё испортить.
#техно #физика

Да, с такой краской на ласточке ты всегда будешь первым парнем на районе. А всё дело в том, что эта краска термохромная.

В термохромных красках используется технология жидких кристаллов или лейкокрасителя. После поглощения определенного количества тепла кристаллическая или молекулярная структура пигмента обратимо изменяется таким образом, что он поглощает и излучает свет с другой длиной волны, чем при более низких температурах. А когда температура возвращается к исходной - молекулярная структура и цвет также меняются на те, что были до нагревания.
#техно #химия

Белки на ощупь

Новый метод микроскопии сверхвысокого разрешения позволяет рассматривать биологические объекты с атомарным разрешением.

Как гласит народная мудрость: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. А ещё лучше пощупать!» Именно этим и занимается атомно-силовая микроскопия – метод, когда иголка с остриём в несколько нанометров «ощупывает» поверхность и позволяет получить изображение даже атомов!

Атомно-силовая микроскопия хорошо работает с твёрдыми объектами, атомы в которых достаточно жёстко закреплены в кристаллической решётке. Но при работе с биологическими молекулами, имеющими множество мелких частей, которые непрерывно двигаются и шевелятся, происходит размытие изображения. А это сильно ограничивает применение атомно-силовой микроскопии в биологии.

Но американские учёные решили дать атомно-силовой микроскопии ещё один шанс и разработали вычислительную технику, которая значительно увеличивает разрешение атомно-силовой микроскопии.

Смысл новой техники довольно прост: много раз получаем изображение колеблющихся атомов, а затем усредняем все полученные во времени изображения. Получаем объекты со сверхразрешением (слева на картинке объект с таким разрешением, а справа его структура). Ну, это я, конечно, сильно упростил, но тем не менее этот метод позволяет выявлять детали белков и других биологических структур в нормальных физиологических условиях на атомарном уровне, что открывает новое окно в клеточной биологии, вирусологии и других микроскопических процессах.

Так что помни, двигаться на ощупь не слишком удобно, если ты не зонд атомно-силового микроскопа, щупающего белки.
Инфа отсюда.
#нано #био #техно

Еда из воздуха

Получение пищи из воздуха гораздо эффективнее, чем выращивание её в поле.

Окружающий нас воздух – просто кладезь для разной халявы. Из воздуха можно получать кислород, и удобрения, и топливо, и пластик, да много чего. А теперь ещё и еду!

В последние годы умами многих завладела идея выращивания «пищи из воздуха». Идея в том, что, сочетая возобновляемые источники топлива с углеродом из воздуха, можно создать пищу для бактерий, которые производят съедобный белок. Вот европейские исследователи и решили сравнить эффективность выращивания сои с выращиванием продуктов питания из воздуха.

Чтобы провести сравнение, исследователи использовали систему «пища из воздуха», в которой солнечные панели используются для производства электричества. Полученная энергия в сочетании с углекислым газом из воздуха позволила получить питательную среду для микробов, выращиваемых в биореакторе. Затем производимый микробами белок обрабатывался для удаления нуклеиновых кислот и сушился для получения порошка, который могут употреблять люди и животные.

Учёные сравнили эффективность такой системы с полем сои площадью 10 квадратных километров. Их анализ показал, что выращивание пищи из воздуха было в 10 раз эффективнее, чем выращивание сои в земле. Другими словами, они предположили, что участок земли площадью 10 квадратных километров в Амазонии, который использовался для выращивания сои, можно было бы превратить в участок земли площадью один квадратный километр для выращивания пищи из воздуха, а остальные девять квадратных километров можно оставить дикой природе. Исследователи также отмечают, что белок, произведенный с использованием подхода «пища из воздуха», имел вдвое большую калорийность, чем большинство культурных злаков, таких как кукуруза, пшеница и рис.

Так что помни, пища из воздуха уже почти реальность. И следующим шагом нужно научить (или модернизировать) людей так вдыхать воздух, чтобы часть его сама перерабатывалась в еду. Вот тогда и заживём!
Инфа отсюда.
#техно #химия