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La première démonstration du contrôle universel des qubits de spin codés

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La première démonstration du contrôle universel des qubits de spin codés
Dispositif de traîneau à six points
Rendu d’un dispositif SLEDGE à six points en silicium, qui implémentait une logique générale à l’aide d’un qubit Spin codé. Crédit : Laboratoires HRL

Le calcul quantique (QC) présente des exemples connus d’accélération matérielle pour des problèmes spécifiques, mais est difficile à mettre en œuvre en raison de sa sensibilité à de petites erreurs dues au bruit ou à un contrôle incomplet. Les principes de tolérance aux pannes peuvent permettre une accélération des calculs à l’aide d’un matériel imparfait, mais ils imposent des exigences strictes sur la nature et l’interdépendance des erreurs.

Pour de nombreuses technologies qubit, certains des défis liés à la tolérance aux pannes peuvent être attribués aux erreurs associées résultant de la nécessité de contrôler le qubit par des injections résonnantes de qubits correspondants d’énergie micro-ondes. HRL Laboratories, LLC, a publié la première démonstration complète de contrôle des qubits de spin codés. L’expérience a démontré un contrôle global des qubits codés, ce qui signifie que les qubits peuvent être utilisés avec succès pour tout type d’implémentation d’algorithme de calcul quantique.

Cette nouvelle approche émergente du calcul quantique utilise une nouvelle architecture de dispositif qubit à base de silicium qui piège les électrons uniques dans des points quantiques. Trois de ces électrons isolés ont des états de qubit gradués en énergie régis par des interactions de contact avec le plus proche voisin qui échangent partiellement des états de spin voisins.

Étant donné que l’expérience a montré que leurs qubits codés peuvent être contrôlés universellement, toute technique de calcul quantique peut être efficacement mise en œuvre à l’aide de qubits. Les qubits quantiques pour les points quantiques silicium/silicium-germanium utilisent trois spins d’électrons et une technique de contrôle par laquelle les tensions appliquées aux grilles métalliques commutent partiellement les directions de spin de ces électrons sans les aligner dans un ordre.

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Lors de la présentation, des dizaines d’impulsions de tension soigneusement calibrées ont été appliquées les unes après les autres à très grande proximité pendant quelques millionièmes de seconde.

Le silicium enrichi en isotopes, le contrôle électrique complet des processus d’échange partiel avec un faible chevauchement, l’insensibilité configurable du codec à des sources d’erreur spécifiques et la cohérence quantique qu’il fournit fonctionnent tous ensemble pour fournir une voie vitale vers une tolérance aux erreurs évolutive et des calculs de caractéristiques, qui sont essentiels étapes vers un ordinateur quantique commercial. .

Aaron Weinstein, scientifique et auteur principal de HRL, a déclaré: « En plus des défis évidents de conception et de fabrication, de nombreux logiciels robustes ont dû être écrits, par exemple, pour affiner et calibrer notre système de contrôle. Des efforts considérables ont été consacrés au développement de procédures automatisées et efficaces pour déterminer la tension appliquée qui en résultait. dans le degré d’échange partiel. Puisqu’il n’était pas nécessaire d’effectuer des milliers de ces opérations pour déterminer les niveaux d’erreur, chaque processus doit être précis. Nous avons travaillé dur pour que tout ce contrôle fonctionne avec une grande précision.

Le chef du groupe HRL et co-auteur, Mitch Jones, a déclaré : « Il s’agissait d’un travail d’équipe. Le travail d’habilitation d’équipes talentueuses de logiciels de contrôle, la théorie, la croissance du matériel et la fabrication étaient essentiels. De plus, de nombreuses mesures d’instruments ont été nécessaires pour comprendre suffisamment la physique interne et développer des procédures pour mieux contrôler ces interactions mécaniques quantiques. » fiable. Ce travail et cette illustration sont l’aboutissement de ces mesures, rendues encore meilleures en travaillant aux côtés de certains des scientifiques les plus brillants que j’ai rencontrés. « 

Thaddeus Ladd, chef de groupe HRL et co-auteur Il a ditEt « Il est difficile de déterminer la meilleure technologie qubit, mais je pense que les qubits uniquement en silicium sont au moins les meilleurs. Il reste encore de réels défis à relever pour améliorer l’erreur, la mise à l’échelle, la vitesse, l’uniformité, la diaphonie et d’autres aspects, mais rien de tout cela ne nécessite un miracle. Pour de nombreux autres types de qubits, au moins un aspect semble encore difficile. »

S’ils sont mis à l’échelle, les ordinateurs quantiques seront différents des superordinateurs traditionnels en ce sens qu’ils utiliseront une propriété fragile de la physique quantique connue sous le nom d’intrication quantique pour effectuer certains calculs qui prendraient normalement des années ou des décennies pour les ordinateurs conventionnels. La simulation du comportement des macromolécules est l’un de ces calculs parmi de nombreuses applications envisageables.

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Référence de la revue :

  1. Aaron J. Weinstein et al. Logique universelle avec des qubits rotationnels codés dans du silicium Nature (2023). EST CE QUE JE: 10.1038 / s41586-023-05777-3

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Rapport : Stratégies, priorités de recherche et défis auxquels est confrontée l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse

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Rapport : Stratégies, priorités de recherche et défis auxquels est confrontée l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse

Stratégies, priorités de recherche et défis liés à l'exploration spatiale au-delà de l'orbite terrestre basse – NASA

Le groupe de travail sur l'instrumentation et la science au-delà de l'orbite terrestre basse (LEO) (BLISS-SWG) a été créé en décembre 2020 pour fournir au programme de biologie spatiale de la NASA la contribution soutenue d'un groupe d'experts en la matière de la communauté des biosciences spatiales.

Le groupe de travail scientifique fournit son expertise à la NASA pour développer des priorités de recherche et des outils d'exploration au-delà de l'orbite terrestre basse.

Un bref résumé du rapport annuel du groupe de travail scientifique BLISS a été récemment publié et est maintenant disponible Disponible au public en ligne Dans le Journal de la gravité et de la recherche spatiale.

Ce rapport couvre l'accent récemment mis par la NASA sur l'exploration humaine de la Lune et, éventuellement, de Mars. Cela nécessitera de déplacer l’orientation de la recherche en biosciences du LEO vers des plateformes au-delà du LEO. Des questions fondamentales de recherche demeurent sur la manière dont les humains peuvent vivre dans l’espace lointain.

Opérer au-delà de l’orbite terrestre basse nécessitera un changement dans le développement technologique et la nécessité de développer des expériences indépendantes, en particulier à court terme. Sept domaines prioritaires et questions de recherche pertinentes ont été identifiés pour la recherche au-delà de l'orbite terrestre au cours des deux à cinq prochaines années.

Ce premier rapport annuel résume les organismes expérimentaux appropriés et les besoins en matière de développement technologique pour la recherche visant à répondre à ces questions.

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Astrobiologie et biologie spatiale

Membre de l'Explorers Club, ancien directeur de charge utile/astrobiologiste de la Station spatiale américaine, ExoTeams, journaliste, Violator Climber, Synesthète, Na'Vi-Jedi-Freman-Buddhist-mix, ASL, vétéran de l'île Devon et du camp de base de l'Everest, (il/Il) 🖖 🏻

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BepiColombo détecte la fuite d'oxygène et de carbone dans la magnétosphère de Vénus

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BepiColombo détecte la fuite d'oxygène et de carbone dans la magnétosphère de Vénus

Une visite éphémère de l'Agence spatiale européenne et de la mission BepiColombo de la JAXA sur Vénus a révélé des informations surprenantes sur la manière dont les gaz sont extraits des couches supérieures de l'atmosphère de la planète.

Des découvertes dans une région jusqu'alors inexplorée de l'environnement magnétique de Vénus montrent que le carbone et l'oxygène accélèrent à des vitesses qui leur permettent d'échapper à la gravité de la planète. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans la revue Nature Astronomy.

« C'est la première fois que des ions carbone chargés positivement sont observés s'échappant de l'atmosphère de Vénus », a déclaré Lina Hadid, chercheuse au Centre national de recherche scientifique du Laboratoire de physique des plasmas (LPP) et auteur principal de l'étude. « Ce sont des ions lourds et ils se déplacent généralement lentement. » « Nous essayons donc toujours de comprendre les mécanismes qui jouent un rôle dans ce phénomène. Il peut s'agir de « vents » électrostatiques qui l'éloignent de la planète, ou il pourrait être accéléré par des processus centrifuges. »

Contrairement à la Terre, Vénus ne génère pas de champ magnétique intrinsèque en son noyau. Cependant, une faible « magnétosphère induite » en forme de comète est créée autour de la planète par l’interaction de particules chargées émises par le Soleil (le vent solaire) avec des particules chargées électriquement dans la haute atmosphère de Vénus. Autour de la zone magnétique se trouve une zone appelée « magnétosphère » où le vent solaire est ralenti et réchauffé.

Le 10 août 2021, BepiColombo est passé près de Vénus pour ralentir et ajuster sa trajectoire vers sa destination finale, Mercure. Le vaisseau spatial a plongé sur la longue queue de la magnétosphère de Vénus et a émergé à travers l'avant des régions magnétiques les plus proches du Soleil. Pendant 90 minutes d'observations, les instruments de BepiColombo ont mesuré le nombre et la masse des particules chargées rencontrées, capturant des informations sur les processus chimiques et physiques qui conduisent à la fuite atmosphérique du côté de la magnétosphère.

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Au début de son histoire, Vénus présentait de nombreuses similitudes avec la Terre, notamment de grandes quantités d’eau liquide. Les interactions avec le vent solaire ont éliminé l’eau, laissant une atmosphère composée principalement de dioxyde de carbone et de plus petites quantités d’azote et d’autres espèces traces. Des missions précédentes, notamment l'orbiteur Pioneer Venus de la NASA et Venus Express de l'Agence spatiale européenne, ont réalisé des études détaillées sur le type et la quantité de particules chargées et de particules perdues dans l'espace. Cependant, les trajectoires orbitales des missions ont laissé certaines régions autour de Vénus inexplorées et de nombreuses questions restent sans réponse.

Les données de l'étude ont été acquises par un analyseur de spectromètre de masse (MSA) et un analyseur d'ions mercure (MIA) de BepiColombo lors du deuxième survol de Vénus par le vaisseau spatial. Les deux capteurs font partie de l’ensemble d’instruments Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), transporté par Mio, l’orbiteur magnétosphérique à mercure dirigé par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale.

« Décrire la perte d'ions lourds et comprendre les mécanismes de fuite sur Vénus est crucial pour comprendre comment l'atmosphère de la planète a évolué et comment elle a perdu toute son eau », a déclaré Dominique Delcourt, chercheur au LPP et chercheur principal de l'instrument MSA.

Les outils de modélisation de la météo spatiale SPIDER d'Europlanet ont permis aux chercheurs de suivre la façon dont les particules se propagent dans la magnétosphère de Vénus.

Nicolas André, de l'Institut de recherche en astrophysique et physique planétaire (IRAP) et chef de l'équipe de recherche, a déclaré : « Ce résultat montre les résultats uniques qui peuvent résulter de mesures effectuées lors d'un survol planétaire, où le vaisseau spatial peut se déplacer à travers des régions. qui ne sont généralement pas accessibles. » Par des vaisseaux spatiaux en orbite autour de lui. Du service Spider.

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Une flotte de vaisseaux spatiaux explorera Vénus au cours de la prochaine décennie, notamment la mission Envision de l'Agence spatiale européenne, l'orbiteur VERITAS et la sonde DAVINCI de la NASA, ainsi que la sonde indienne Shukrayaan. Ensemble, ces vaisseaux spatiaux fourniront une image complète de l'environnement de Vénus, de la magnétosphère à la surface et à l'intérieur en passant par l'atmosphère.

« Les derniers résultats indiquent que l'échappement atmosphérique de Vénus ne peut pas expliquer entièrement la perte de sa teneur historique en eau. Cette étude est une étape importante dans la découverte de la vérité sur l'évolution historique de l'atmosphère de Vénus, et les missions à venir contribueront à combler de nombreuses lacunes,  » a ajouté le co-auteur Moa. Persson de l'Institut suédois de physique spatiale.

/Publication générale. Ce matériel provenant de l'organisation/des auteurs d'origine peut être de nature chronologique et est édité pour des raisons de clarté, de style et de longueur. Mirage.News ne prend pas de position ni de parti d'entreprise, et toutes les opinions, positions et conclusions exprimées ici sont uniquement celles du ou des auteurs. Voir en intégralité ici.

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L’étude a révélé que les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, tout comme les humains.

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L’étude a révélé que les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, tout comme les humains.

NéandertalLoin d'être primitifs, ils organisaient leurs espaces de vie à la manière des espaces modernes. Humains Faites-le, révèle une nouvelle étude.

Les chercheurs analysent les artefacts et les caractéristiques trouvés sur le site Reparo Bomberini, dans le nord-ouest Italie Des modèles communs d’établissement ont été trouvés parmi les populations.

Ils ont dessiné une carte de répartition Outils de pierreDes os d'animaux, de l'ocre et des coquillages se trouvent à la surface de deux couches du site lorsque les deux groupes y vivaient.

Les scientifiques peuvent modéliser les caractéristiques spatiales du site et identifier les modèles d’utilisation de l’espace par ces anciens humains et les activités qu’ils y menaient.

L’analyse a permis de dresser un tableau complet des similitudes et des différences de comportement entre ces populations anciennes.

Les chercheurs ont découvert que les Néandertaliens et les Homo sapiens faisaient preuve d’une utilisation structurée de l’espace, organisant leurs espaces de vie en zones d’activité distinctes de haute et de faible intensité.

Cela suggère que ces populations anciennes possédaient une capacité cognitive similaire en matière d’organisation spatiale.

Les deux groupes ont également montré des tendances similaires en matière d'occupation de l'espace, telles que l'installation fréquente de foyers internes au site ainsi qu'une fosse à déchets continue sur les deux niveaux.

À l’instar des humains modernes, les Néandertaliens semblent également avoir planifié leur occupation des espaces en fonction de la durée pendant laquelle ils prévoyaient d’y rester, des types d’activités qu’ils espéraient y mener et du nombre de personnes avec lesquelles ils partageaient l’espace.

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Les scientifiques ont également constaté des différences dans la manière dont les deux groupes utilisaient le site.

Par exemple, il y avait moins de collections d’objets dans les strates néandertaliennes.

Alors que les humains alternaient entre une utilisation du site à court et à long terme, les Néandertaliens semblent l’avoir utilisé par intermittence.

Dans l’ensemble, les résultats révèlent que les deux groupes avaient une « logique de base » quant à la façon dont ils utilisaient leur espace, suggérant des « capacités cognitives similaires » à celles des humains modernes et des Néandertaliens.

« Comme Homo sapiens, les Néandertaliens organisaient leur espace de vie de manière ordonnée, en fonction des différentes tâches qui s'y déroulaient et en fonction de leurs besoins. C'est une autre étude qui suggère que les Néandertaliens étaient plus 'humains' », a déclaré Amélie Valerand, co- auteur de l’étude de l’Université de Montréal au Canada. qu’on ne le pense généralement.

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