fizică

Calculatoarele cuantice au fost prezentate de ani de zile drept mașinile viitorului. Li se atribuie capacitatea de a sparge orice criptare, de a simula molecule și de a accelera descoperirile științifice cu decenii. Dar există o problemă care a fost mult timp trecută sub tăcere. Aceste computere nu sunt aproape niciodată stabile.

Calculul cuantic se bazează pe qubiți - elemente care pot exista simultan în mai multe stări. Acest lucru face ca mașinile cuantice să fie atât de puternice. Dar le face și extrem de fragile. Cea mai mică perturbație - căldură, vibrații, zgomot electromagnetic - poate ruina calculul.

Prin urmare, principala cursă de astăzi în industria cuantică nu constă în creșterea vitezei, ci mai degrabă în prevenirea eșecului calculelor. Conform unei analize, corectarea erorilor a devenit principalul blocaj al întregii tehnologii.

De ce greșesc computerele cuantice mai des decât computerele obișnuite?

Un computer convențional funcționează previzibil. Dacă face o greșeală, este aproape întotdeauna o problemă de software. Un computer cuantic face greșeli dintr-un motiv diferit. Există literalmente la granița dintre calcul și haos.

Un qubit nu poate fi pur și simplu „atins” sau testat fără a-i distruge starea. În timp ce calculul este în desfășurare, qubiții trebuie să rămână într-o stare specială, instabilă. Cu cât calculul durează mai mult și cu cât sunt implicați mai mulți qubiți, cu atât este mai mare probabilitatea de eșec.

Inginerii și-au dat seama rapid că nu exista o soluție simplă. Nu se putea adăuga pur și simplu „verificarea erorilor” ca în sistemele convenționale. Orice verificare a erorilor în sine schimbă starea qubitilor. Așadar, dezvoltatorii au început să creeze circuite complexe care combină zeci de qubiti fizici într-un singur qubit logic. Acest qubit logic este mai stabil, dar la un cost uriaș. Uneori, un singur qubit fiabil necesită câteva zeci de qubiti reali. Acesta este motivul pentru care chiar și cele mai avansate computere cuantice de astăzi îndeplinesc o gamă foarte limitată de sarcini. Acestea petrec prea mult timp încercând să evite defectarea.

Piatra Rosetta și deciziile ciudate ale inginerilor

În 2025, cercetătorii din Australia au propus o abordare pe care au numit-o „Piatra Rosetta a calculului cuantic”. Această comparație nu este o coincidență. Piatra Rosetta a permis cândva descifrarea textelor antice. Ideea este similară aici - traducerea limbajului cuantic complex într-o formă mai ușor de gestionat.

În loc să crească numărul de qubiți, oamenii de știință au adoptat o abordare diferită. Au folosit un singur ion, ținut într-o capcană specială, și i-au valorificat vibrațiile ca purtător de informații. Un obiect - stări multiple.

Acest lucru a permis codificarea informațiilor cuantice mai compact și cu mai puține erori. Un avantaj important este că configurația funcționează la temperatura camerei, fără răcirea extremă necesară de majoritatea sistemelor cuantice.

Totuși, această abordare are limitări. Nu este potrivită pentru toate tipurile de probleme și nu permite crearea unui computer cuantic universal. Cu toate acestea, a demonstrat că drumul către sustenabilitate ar putea consta nu prin extindere, ci printr-o arhitectură mai sofisticată.

Magie fără basme: cum sunt purificate stările cuantice

În fizica cuantică, există un termen care sună aproape banal: „stări magice”. Dar are o idee foarte specifică în spate. Acestea sunt configurații cuantice care nu pot fi reproduse eficient pe computerele convenționale.

Acestea sunt cele care permit mașinilor cuantice să facă ceea ce mașinile clasice nu pot face. Problema este că astfel de stări sunt extrem de instabile. Ele generează zgomot, se dezintegrează și își pierd din precizie.

Soluția se numește distilare. Este un proces care preia multe stări slabe și zgomotoase și le extrage într-un număr mic de stări mult mai pure. Este similar cu distilarea alcoolului sau purificarea apei. În 2025, cercetătorii au demonstrat că această purificare poate fi aplicată qubiților logici, nu doar elementelor fizice individuale. Acesta a fost un pas semnificativ înainte. Potrivit dezvoltatorilor, rata de eroare a fost redusă de la una la o mie de operațiuni la una la un miliard. Pentru calculul cuantic, aceasta este practic o revoluție.

Prețul progresului și limitele posibilului

Totuși, această magie vine cu un preț. Pentru a atinge o stare magică stabilă, multe altele trebuie sacrificate. O parte semnificativă din resursele unui computer cuantic nu este cheltuită pentru rezolvarea problemelor, ci pentru întreținerea sa.

De fapt, mașinile cuantice moderne își petrec cea mai mare parte a timpului corectându-și propriile erori. Dar încă nu există o alternativă. Fără aceasta, nu vor putea merge mai departe de experimentele de laborator.

Cercetătorii sunt de acord că stările magice și metodele de eliminare a acestora vor forma fundamentul viitoarelor arhitecturi cuantice, chiar dacă acestea sunt costisitoare, complexe și ineficiente conform standardelor actuale.

Însă istoria tehnologiei arată că tocmai aceste decizii ciudate și stângace devin adesea baza unor descoperiri inovatoare.

Calculatoarele cuantice sunt încă departe de a fi utilizate în viața de zi cu zi. Dar, pentru prima dată după mult timp, a devenit clar că există o cale către o adevărată supremație cuantică. Și aceasta nu constă în viteză, ci în controlul erorilor.

Gravitația distruge toate obiectele. Curbura spațiu-timpului transformă în cele din urmă materia în radiație. Lucrarea a fost publicată pe serverul de preprint arXiv și descrisă într-un articol din Phys.org.

Până acum, se credea că doar găurile negre se evaporă. Stelele neutronice și piticele albe erau considerate stabile. Noi calcule infirmă această noțiune. Chiar și fără un orizont al evenimentelor, materia este sortită pieirii.

Sfârșitul excepționalismului găurilor negre

În 1974, Stephen Hawking a demonstrat că găurile negre radiază și pierd masă. Acest proces a fost asociat cu un orizont al evenimentelor. Se credea că fără acesta, evaporarea era imposibilă. Heino Falcke, Michael Vondrak și Walter van Suylek au reconsiderat această abordare. Ei au demonstrat că curbura spațiului este factorul decisiv. Gravitația puternică însăși declanșează crearea cuantică a particulelor.

Gravitația ca distrugător universal

Cercetătorii au comparat gravitația cu efectul Schwinger din electrodinamica cuantică. Acolo, un câmp electric puternic sfâșie particule virtuale în vid. Gravitația acționează similar, dar prin forțe mareice. În apropierea stelelor neutronice, vidul creează particule reale. Unele dintre acestea transportă energia în spațiu. Restul încălzesc obiectul din interior. Steaua pierde încet din masă și strălucește chiar și în universul rece.

Matematica sfârșitului inevitabil

Oamenii de știință au elaborat o formulă care leagă durata de viață a unui obiect de densitatea sa. Cu cât materia este mai densă, cu atât evaporarea este mai rapidă. Procesul este extrem de lent, dar de neoprit. Stelele neutronice vor dispărea în aproximativ 10⁶⁸ ani. Piticele albe vor exista timp de aproximativ 10⁷⁸ ani. Chiar și găurile negre supermasive vor dispărea în 10⁹⁶ ani. Acest lucru schimbă înțelegerea „morții termice” a Universului.

Cosmologia modernă s-a confruntat cu o defecțiune sistemică. Conform unui studiu publicat în revista Nature Astronomy, calculele evoluției Universului nu mai corespund observațiilor reale. Oamenii de știință recunosc că, atunci când extrapolează date din cosmosul timpuriu, cu miliarde de ani în viitor, teoria dă un rezultat diferit față de telescoape.

Fizicienii au o hartă extrem de precisă a Universului timpuriu. Aceasta se bazează pe radiația cosmică de fond și este considerată standardul. Cu toate acestea, folosind Modelul Standard și ecuațiile lui Einstein, cosmosul modern ar trebui să fie mai „neuniform”. Realitatea s-a dovedit a fi diferită.

Tensiunea S8: Unde teoria se prăbușește

Cosmologii își testează modelele în două moduri. Prima se bazează pe o analiză a radiației cosmice de fond înregistrate de satelitul Planck. Aceste date descriu universul de acum 380.000 de ani și le permit să calculeze viitorul acestuia.

A doua metodă este observarea directă a Universului modern. Aceasta folosește metoda lentilei gravitaționale slabe. Masa, în principal materia întunecată, deformează spațiu-timpul și distorsionează lumina galaxiilor îndepărtate. Aceste distorsiuni sunt folosite pentru a construi o hartă a distribuției materiei.

Problema este că metodele nu mai sunt concorde. Măsurătorile moderne arată o distribuție mai uniformă a materiei. Valoarea parametrului S8 este mai mică decât cea așteptată. Discrepanța ajunge la 2-3 sigma. Pentru fizică, aceasta indică fie o eroare sistematică, fie un model incomplet.

Un sector întunecat cu o conexiune neașteptată

În cosmologia standard, materia întunecată este considerată rece și pasivă. Ea interacționează cu lumea înconjurătoare aproape exclusiv prin gravitație. Neutrinii sunt, de asemenea, considerați a fi particule practic independente, care pătrund liber în spațiu.

Autorii noii lucrări au propus un scenariu diferit. Ei au admis împrăștierea elastică între materia întunecată și neutrini. În universul timpuriu, neutrinii erau extrem de denși și rapizi. Chiar și interacțiunea slabă le permitea să transfere impuls particulelor de materie întunecată.

Acest proces duce la un fenomen numit amortizare a difuziei. Gravitația tinde să colecteze materia întunecată în halouri dense, în timp ce împrăștierea neutrinilor împiedică acest lucru. Drept urmare, creșterea structurilor încetinește, iar fluctuațiile mici de densitate sunt atenuate.

Conform calculelor, acest lucru este ceea ce scade parametrul S8. Universul apare astăzi mai omogen decât a prezis modelul standard fără interacțiuni.

Date, simulări și limitele descoperirii

Pentru a testa ipoteza, oamenii de știință au combinat mai multe surse independente de observații:

• Datele satelitului Planck
• Măsurători de înaltă rezoluție unghiulară cu telescop ACT
• Harta distribuției materiei DES Y3

Analiza a inclus modelare computerizată complexă și luarea în considerare a gravitației neliniare. Analiza statistică a arătat că modelul Lambda-CDM standard oferă o descriere slabă a setului de date. Un model cu interacțiuni între materia întunecată și neutrini rezolvă discrepanța.

Intensitatea optimă de interacțiune este estimată la aproximativ 10^-4. Semnificația statistică atinge nivelul de 3 sigma. În fizică, aceasta este considerată o dovadă serioasă, dar nu este încă o descoperire.

Dacă descoperirile se confirmă, materia întunecată va înceta să mai fie un fenomen de fond pasiv. Va deveni un participant activ la procesele din Univers. Observațiile viitoare ale Observatorului Vera Rubin și ale telescopului CSST ar trebui să ofere răspunsul final.

Conform Comitetului Nobel, Premiul Nobel pentru Fizică din 2025 a fost acordat britanicului John Clarke, americanului John M. Martinis și francezului Michel H. Devore.

Oamenii de știință au demonstrat pentru prima dată că efectele mecanicii cuantice se pot manifesta în sisteme macroscopice – sisteme atât de mari încât pot fi ținute literalmente în mână.

Cercetătorii au demonstrat fenomenul de tunelare macroscopică mecanică cuantică și cuantizare a energiei într-un circuit electric. Până acum, se credea că astfel de efecte sunt posibile doar la nivelul atomilor și particulelor subatomice.

Comunicatul de presă subliniază faptul că una dintre întrebările centrale din fizică este dimensiunea maximă a unui sistem în care legile mecanicii cuantice se aplică în continuare. Aceste experimente ne-au adus mai aproape de răspunsul la această întrebare. Sistemul cuantic creat de laureați a demonstrat că granițele dintre lumea „micro” și cea „macro” nu sunt atât de de netrecut.

John Clark, originar din Cambridge și acum profesor la Universitatea din California, Berkeley, și-a dedicat viața studiului supraconductivității și efectelor cuantice. Michel H. Devore, parizian de origine, lucrează la Universitatea Yale și la Universitatea din California, Santa Barbara. Americanul John M. Martinis, profesor la Santa Barbara, este cunoscut pentru dezvoltarea procesoarelor cuantice.

Trioul de oameni de știință a devenit un simbol al unei noi ere în fizică - o eră în care linia dintre fenomenele cuantice și viața de zi cu zi începe să se estompeze. Descoperirile lor sunt deja numite fundamentul viitoarelor tehnologii cuantice.

După cum se arată în revista Physical Review Letters, oamenii de știință au întâlnit din nou semnale radio misterioase provenind... de sub gheața Antarcticii.

Problema este că acestea nu se încadrează în niciun model cunoscut al fizicii particulelor moderne. Analiza care a implicat date de la Observatorul Pierre Auger din Argentina nu a făcut decât să complice situația.

Unul dintre cele 1.600 de rezervoare de detectoare de la Observatorul Pierre Auger

Semnalele au fost detectate pentru prima dată de proiectul ANITA al NASA - antene de pe baloane stratosferice care plutesc la altitudini de până la 40 de kilometri deasupra Antarcticii. De obicei, acestea recepționează unde radio de la razele cosmice, dar unele semnale veneau... de jos. Păreau să fie generate de neutrini care au călătorit prin întregul Pământ - cel puțin 6.000-7.000 de kilometri de materie planetară.

Totuși, pentru ca astfel de neutrini să ajungă la antene, fluxul lor ar trebui să fie colosal. Atunci ar fi fost detectați de detectorul IceCube, situat tot în Antarctica. Dar IceCube a rămas tăcut.

Oamenii de știință au efectuat simulări, inclusiv cu energii ale particulelor de până la 10 exelectronvolți. Cu toate acestea, niciunul dintre observatoarele existente, cu excepția ANITA, nu a înregistrat semnale similare. Nici măcar Observatorul Pierre Auger nu a reușit să confirme prezența unor anomalii similare. Acest lucru pune la îndoială posibilitatea reflexiei sau re-reflecției undelor în gheață.

Concluzia autorilor studiului este clară: modelul standard nu explică anomalia. Este posibil să fie vorba de un fenomen neobișnuit, cum ar fi interferența complexă a undelor radio în interiorul gheții, dar nici măcar astfel de scenarii nu sunt susținute de calcule.

Semnalul ANITA este considerat în prezent „anomal” și necesită observații suplimentare. Un nou observator în emisfera sudică, PUEO, este deja construit în acest scop. Cu toate acestea, oamenii de știință îndeamnă la prudență, amintind de cazuri anterioare - cum ar fi alarma falsă privind detectarea neutrinilor superluminici în experimentul OPERA, care s-a dovedit a fi o eroare a echipamentului.

Un grup de credincioși ai Pământului plat a fost trimis în Antarctica ca parte a unui experiment numit „Experimentul Final”, organizat de pastorul din Colorado, Will Duffy.

Scopul proiectului a fost de a pune capăt dezbaterilor despre forma Pământului. Participanților li s-au prezentat fenomene naturale unice, inclusiv o zi solară de 24 de ore, care este posibilă doar pe o planetă sferică.

Trei credincioși ai Pământului plat, ale căror călătorii au fost plătite de organizator, și doisprezece tradiționaliști, care și-au plătit singuri călătoria, au participat la experiment. Potrivit lui Duffy, acest lucru era necesar pentru obiectivitate.

Rezultatele au fost mixte. Unul dintre cei mai proeminenți teoreticieni ai Pământului plat, Geran Campanella, a recunoscut că a greșit, remarcând: „Uneori în viață, greșești. Soarele chiar se comportă așa cum susțineau teoreticienii Pământului plat”. Cu toate acestea, alți participanți și-au menținut opinia, numind observațiile „un singur punct de date”.

În ciuda dovezilor clare, scepticii continuă să ignore faptele evidente care confirmă forma Pământului, subliniind dificultatea combaterii credințelor pseudoștiințifice.

Omul de știință a fost implicat în dezvoltarea sistemelor hipersonice.

La Sankt Petersburg, fizicianul Alexander Kuranov, care a dezvoltat sisteme hipersonice, a fost condamnat la șapte ani într-o colonie penitenciară de maximă securitate, sub acuzația de trădare. De asemenea, trebuie să plătească o amendă de 100.000 de ruble. Procesul a avut loc cu ușile închise, din cauza clasificării sale drept „strict secret”. Cazul a fost audiat în două ședințe, iar judecătorul a aplicat termenul de prescripție pentru o pedeapsă mai blândă, potrivit serviciului comun de presă al instanțelor din Sankt Petersburg.

Alexander Kuranov, doctor în științe inginerești și fost director general și proiectant șef al Hypersonic Systems Research Enterprise, a fost reținut în 2021.Interfax, citând surse, a relatat că acesta a transmis informații clasificate despre evoluțiile tehnologiei hipersonice unui cetățean străin. Potrivit agenției, omul de știință dezvolta aeronava hipersonică Ayaks, un proiect care a atras interesul SUA și Chinei.

Citește sursa