每日簡報:LIGO 將巨大的鏡子變成量子物體,以突破精度極限

2021-01-09 EdgingCatalysis

每日簡報: LIGO 將巨大的鏡子變成量子物體，以突破精度極限

扁蟲的眼睛是如何再生的

扁蟲具有不可思議的再生能力: 它們可以再生成一個完整的有機體，從一個身體小到原來大小的1 / 279。 現在，研究人員已經證明，隱藏在身體各處的特殊細胞可以作為再生的指南。 當淡水扁蟲淡水扁蟲長出新的眼睛時，這些細胞幫助眼神經元與大腦建立連接。 生物學家彼得 · 雷迪恩說，在許多動物的胚胎發育過程中，類似的標杆細胞起著重要作用，但在典型的成年生物體中卻不存在。

民主黨提出了雄心勃勃的氣候計劃

一個由民主黨人領導的負責提出詳細氣候計劃的美國政府委員會發布了拯救世界的建議。 該報告的總體目標之一是美國在2050年前實現二氧化碳淨零排放。 為了實現這一目標，報告提出了12個「支柱」 ，包括投資綠色技術產業和加強對氣候科學研究的支持。 能源政策研究員利亞斯託克斯(Leah Stokes)表示: 「看到委員會提出的細節和雄心壯志，我感到非常振奮。」她在 Twitter 上友好地分析了這份500多頁的報告。 該計劃的實施在多大程度上取決於即將在11月舉行的美國大選的結果。

群體免疫的棘手問題

群體免疫的概念相當簡單。 當有足夠多的人對新型冠狀病毒肺炎免疫時---- 無論是通過接種疫苗還是通過從感染中倖存下來---- 傳播開始減緩，因為沒有足夠的人來傳染。 但是，有多少人需要在這種情況發生之前獲得免疫呢？ 這是一個棘手的問題，特別是當保護是自然獲得的，而不是通過免疫。 人們對感染的敏感性在生理上是不同的。 你住在哪裡，你的生活條件也會有所不同。 在人口密集的城市，這個門檻可能要高得多ーー而世界上受災最嚴重的地區可能已經接近這個門檻了。

一個簡單的、可衡量的生物多樣性目標？

上個月，一個研究小組提議創建一個標題數字來衡量我們保護生物多樣性的程度。 他們建議，各國應該將物種滅絕的目標保持在「遠低於」全球每年20個已知物種的水平。 《自然》雜誌的一篇社論認為，這個想法值得認真考慮和全面評估。

數位相機是如何改變我們的

預計到2020年，全人類將拍攝超過1.4萬億張照片，其中絕大多數是通過手機拍攝的，而且幾乎所有照片都是數碼照片。 1974年，一位名叫史蒂文 · 薩森(Steven Sasson)的年輕工程師發明了第一臺原型數位相機: 一臺100 * 100像素的烤麵包機大小的設備，可以在盒式磁帶上記錄圖像。自那時以來，這項技術已經取得了長足的進步。 歷史學家艾利森 · 馬什寫道: 數字圖像對於學者們的工作已經變得如此重要，以至於一些人開始懷疑他們是否應該接受數字攝影的正式培訓。 「如今，人們不再只是關注歷史。 他們正在實時記錄和分享這些信息。」

LIGO克服了量子限制

雷射幹涉引力波天文臺的工作原理是不斷監測相互對視的鏡子之間的距離，這些鏡子相距數公裡。 它的探測器在反射鏡之間反射雷射，從而感受到距離的變化，這個距離大約是1022年的一部分。 由於量子不確定性定律，即物體的位置和動量不能同時測量到任意精度，提高 LIGO 靈敏度的努力遇到了瓶頸。 為了突破這個極限，LIGO 和它的姊妹天文臺 Virgo 的物理學家們最近調整了他們的雷射器，在鏡子和雷射的位置之間引入量子關聯。 現在，LIGO 的物理學家已經證明他們的40公斤重的鏡子確實可以作為量子物體。 物理學家 Valeria Sequino 和 Mateusz Bawaj 寫道: 「這是顯著的，因為這種漲落髮生在與基本粒子尺寸相當的尺度上。」。

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    他們建議，各國應該將物種滅絕的目標保持在&34;全球每年20個已知物種的水平。 《自然》雜誌的一篇社論認為，這個想法值得認真考慮和全面評估。數位相機是如何改變我們的預計到2020年，全人類將拍攝超過1.4萬億張照片，其中絕大多數是通過手機拍攝的，而且幾乎所有照片都是數碼照片。
  • 40千克的鏡子被量子力學「踢了一腳」,科學家首次發現宏觀物體量子波動 | Nature
    但問題在於，真空之中存在量子漲落現象，這就會「擠壓」鏡子，造成鏡子的位移，產生背景噪聲。當LIGO試圖探測宇宙更深處、更微弱的引力波信號時，由於量子噪聲和引力波信號間的信噪比太低，引力波引號就會被淹沒在量子噪聲中。那麼，量子噪聲能被具體測出來嗎？
  • Nature：量子波動對宏觀物體影響確實可測
    ，並足以將40公斤重的大型反射鏡移動10^(-20)m的位移。量子壓縮的總體思想是，將量子噪聲表示為沿相位和振幅兩個主軸的不確定性範圍。並且僅靠量子噪聲，就使鏡子移動了10^(-20)米。也就是說，宏觀物體的量子波動被觀測到了，並且是在室溫條件下！
  • 40千克鏡子被量子力學「踢了」,首現宏觀物體量子波動|Nature
    △ 測不準原理然而，事實證明，量子波動的確對宏觀物體產生了影響，並足以將40公斤重的大型反射鏡移動10^(-20)m的位移。這麼小的位移，科學家們究竟是怎麼測出來的？這就必須得提到LIGO的神奇技術了。
  • 突破！量子磁力儀測量磁場矢量最終理論精度極限找到
    每經編輯：彭水萍近日，中國科大官網信息顯示，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、項國勇研究組與合作者合作，在量子磁力儀同時測量磁場矢量三個分量的平行糾纏方案中，找到了平衡不同參數測量精度間的最小制衡方法，首次給出同時測量磁場矢量三分量的最終理論精度極限。研究成果日前在線發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。
  • 華中科大提出量子傳感新方法 為突破海森堡極限測量精度提供可能
    量子科學與技術是二十一世紀的重要研究領域，引領著物質科學和信息技術的巨大變革。量子傳感與精密測量作為量子信息領域的重點研究方向之一，在現實世界有著極富前景的應用。如何利用量子資源突破標準量子極限測量精度是這一研究方向的關鍵科學問題。
  • 小小量子漲落,撼動大大物體
    | 圖片來源：Derek Leinweber 根據不確定性原理，我們無法同時絕對精確地測量一對物理量（比如粒子的位置和速度），這限制了我們以更高精度測量微小的力和位移。在一項新研究中，來自麻省理工學院的科研團隊首次測量了量子漲落對人類尺度物體的影響，得到了突破量子極限的微小位移測量。
  • 第一次,在人體大小的物體上測得量子漲落
    | 圖片來源：Derek Leinweber根據不確定性原理，我們無法同時絕對精確地測量一對物理量（比如粒子的位置和速度），這限制了我們以更高精度測量微小的力和位移。在一項新研究中，來自麻省理工學院的科研團隊首次測量了量子漲落對人類尺度物體的影響，得到了突破量子極限的微小位移測量。
  • MIT設計出新的量子糾纏原子鐘，進一步推動計時精度的極限
    但總是有改進的空間，麻省理工學院（MIT）的研究人員現在已經用一種新的量子糾纏原子鐘證明了這一點。現在，麻省理工學院的一個物理學家團隊設計出了一種新型的原子鐘，它可以進一步推動精度的極限。理想情況下，跟蹤單個原子的振動應該能最精確地保持時間，但不幸的是，隨機的量子波動會使測量結果混亂。這就是所謂的標準量子極限。
  • 物理學家已經證明,量子波動會影響宏觀物體
    但是，光的量子性質對此類測量的精度提出了固有的限制。《自然》雜誌刊發的論文稱，使用雷射幹涉儀重力波天文臺（LIGO）進行的實驗已克服了這一限制。此外，論文作者報告了在室溫下測量量子漲落對宏觀物體的影響。幹涉儀用於測量由重力波引起的微小距離變化。
  • 量子漲落影響巨大,在人體大小物體上測得數據,結果讓人吃驚不小
    量子研究在科學界一直是一個重中之重，特別是量子力學在實際操作方面，確實給人類帶來了很大的好處，所以如果能夠把量子研究，和傳統的物理學統一起來，那麼將會給人類社會帶來巨大的幫助。當然，這一笑研究並非那麼簡單，因為現在量子力學和我們傳統意義上的物理科學是完全不同，想要將兩者統一起來，這需要一次巨大的發現，當然這種發現目前正在不斷地推進。科學家試圖努力找到，量子力學中的一些深層次奧秘，這樣就能夠讓量子力學更好服務於人類。朋友們喜歡最新科學研究的文章，可以加我粉絲和關注，美女小倩每天都會給大家推出相關文章，希望朋友們能夠喜歡，作為一種茶餘飯後的樂趣。
  • 在遙遠的大物體之間實現量子糾纏
    它可以被理解為兩個物體之間的量子連接，使它們表現為一個單一的量子物體。研究人員成功地在機械振蕩器(一種振動的介電膜)和原子云之間製造了糾纏，每一個原子都扮演著一個小磁鐵的角色，物理學家稱之為「自旋」。這些非常不同的實體可以通過與光子(光的粒子)連接而糾纏在一起。原子在處理量子信息方面很有用，而膜(通常是機械量子系統)在存儲量子信息方面很有用。
  • 量子漲落可以搖動人類尺度上的物體
    事實證明，LIGO探測器中的量子噪聲足以使大鏡片移動10-20米——這是量子力學預測的這種尺寸物體的位移，但之前從未被測量過。「氫原子的長度是10-10米，所以鏡子的位移對於氫原子來說就像氫原子對於我們一樣，我們測量了這一點，」麻省理工學院天體物理和空間研究Kavli研究所的研究員Lee McCuller說。
  • 中國科大找到量子磁力儀測量磁場矢量的最終理論精度極限
    我校郭光燦院士團隊在量子精密測量研究中取得重要理論進展。該團隊李傳鋒、項國勇研究組與香港中文大學袁海東教授在量子磁力儀同時測量磁場矢量三個分量的平行糾纏方案中，找到了平衡不同參數測量精度間的最小制衡方法，首次給出同時測量磁場矢量三分量的最終理論精度極限。該研究成果於7月8日在線發表在國際知名期刊《物理評論快報》上。
  • 光量子擠壓器：室溫下降低量子噪聲的新技術
    在任意給定的時間內，雷射中到達探測器的的光子數量會圍繞著一個平均值上下波動，這與它的振幅有關，存在難以預測的量子漲落。與此類似，光子到達探測器的時間與它的相位有關，也會圍繞著一個平均值上下波動。其中，測量光相位時的誤差會產生散粒噪聲，測量光振幅時的誤差會產生輻射壓噪聲。這兩者合起來被稱為量子噪聲，它決定了任何測量可以實現的最高精度都不能超過標準量子極限。
  • 宏觀量子物體時代正在到來
    是時候重新思考量子力學了。理論本身並沒有錯，它在幫助我們了解原子和亞原子行為方面，表現得相當好。問題在於當我們談論量子力學時，通常會固執地認為它很古怪：波會變成粒子；一個物體或事件，會同時出現在兩個地方，或表現為兩種狀態；幽靈般的超距作用……等等。總而言之，這個理論看起來相當神秘。
  • 中國科技大學學者實現高精度量子相位測量
    本報訊 日前，中國科學技術大學中科院量子信息重點實驗室郭光燦院士領導的量子光學小組實現了高精度的量子相位測量，衝破了「標準量子極限」，並十分接近於量子力學的理論極限——海森堡極限。這種新穎的相位測量方案原則上突破了因測量引發光子數損耗的局限，可望在其他物理量的高精度測量中得到重要應用。
  • 量子壓縮器能極大提高探測器精度,識別出更多黑洞碰撞的引力波!
    海森堡測不準原理指出，物體的位置不能無限精確地知道，因為物體動量是完全不確定的。這種動量不確定性隨後導致未來測量中的位置不確定性。當連續測量物體的位置時，這種被稱為反向作用的量子效應限制了可達到的精度。
  • 量子網絡高效數據機獲突破
    馬普所（Max Planck Institute）的一份研究最近獲得首個突破，設計出一種既簡單又高效的連接技術，最明顯的優勢是，這種量子數據機可以集成接入現有的光纖網絡。量子數據機需要合適的接口才能處理極其敏感的量子信息，也是現在設計面臨的巨大挑戰。他們必須保證「本地量子比特」和「傳輸中的量子比特」可以有效地互動，在長距離傳輸過程中不會破壞量子信息。
  • 潘建偉:量子計算正從「玩具」變成「工具」
    在這一領域，我國已經取得了一系列重要科學問題和關鍵核心技術突破，並在部分方向實現國際領先。我國量子科技將如何深化發展，自主創新科技體系將如何構建，從基礎研究到實用化、工程化的轉化之路將如何實現引領性突破？科技日報記者對中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉進行了專訪，請他談談對量子科技發展的思考。