science
Simulation informatique quantique avec circuits électroniques
Basés sur les étranges lois de la mécanique quantique, les ordinateurs quantiques sont largement considérés comme l’avenir de l’informatique et des technologies de l’information. La nature quantique de leurs qubits, qui peuvent exister sous forme de combinaisons arbitraires de 0 et de 1, leur permet de résoudre des problèmes et d’exécuter certains algorithmes un ordre de grandeur plus rapidement que leurs homologues classiques.
Cependant, jusqu’à présent, il était extrêmement difficile de construire un ordinateur quantique fonctionnel. Ils ont besoin d’équipements et de conditions spécialisés, tels que des températures proches du zéro absolu, pour maintenir leurs qubits dans leurs états quantiques fragiles. En tant que tels, ils peuvent être sujets aux erreurs et ne tolèrent pas les perturbations de l’environnement externe.
« Le principal obstacle à la création d’un ordinateur quantique évolutif est de surmonter les erreurs environnementales et de contrôle », a expliqué Xiangdong Zhang, professeur à l’Institut de technologie de Pékin, dans un e-mail. « Les États quantiques sont très vulnérables aux interférences environnementales, ce qui conduit à… [loss of quantum states] Et des erreurs. Jusqu’à présent, aucun ordinateur quantique universel et pratique n’a été mis en œuvre.
Mais et si l’informatique quantique pouvait être simulée à l’aide de matériel peu sophistiqué ?
Pour y parvenir, Zhang et ses collègues ont proposé une nouvelle façon d’exécuter des algorithmes qui étaient auparavant considérés comme possibles uniquement avec des ordinateurs quantiques. L’idée est d’utiliser un système dont le fonctionnement est basé sur des lois beaucoup plus simples de la physique classique, mais avec la capacité d’exécuter des algorithmes de la même manière qu’un ordinateur quantique complet.
Interrupteur classique
Améliorer la stabilité des qubits en les créant dans un système physique classique permettrait aux ordinateurs quantiques de fonctionner dans une large plage de températures, d’humidité et de pressions. Cette « conversion » est rendue possible par le fait que l’équation de Schrödinger, qui décrit le comportement des systèmes quantiques, est similaire à un ensemble d’équations appelées équations de Kirchhoff, qui décrivent comment la tension et le courant fonctionnent ensemble.
Cette similitude signifie qu’un ordinateur quantique pourrait théoriquement être simulé à l’aide de circuits électriques, éliminant ainsi les difficultés causées par les qubits spécialisés. Une façon d’y parvenir consiste à utiliser un schéma d’informatique quantique topologique, proposé par l’équipe en 2013. Leurs études Publié dans Systèmes intelligents avancés.
Les ordinateurs quantiques topologiques utilisent des matériaux topologiques, un type spécial de matériau qui possède des propriétés de transport électronique uniques liées à la disposition de ses atomes ou de ses électrons. L’essentiel est qu’ils peuvent conserver leurs propriétés particulières même dans des conditions fluctuantes, ce qui les rend très prometteurs pour l’informatique quantique.
Mais la construction d’un ordinateur quantique topologique efficace implique de nombreux défis techniques, dont certains dépassent nos capacités technologiques actuelles. Simuler son fonctionnement à l’aide d’un système beaucoup plus simple pourrait représenter un énorme pas en avant.
« Différents schémas théoriques ont été proposés pour construire des calculs quantiques topologiques », a écrit l’équipe dans son article. « Cependant, la mise en œuvre expérimentale a toujours été un défi majeur car il s’est avéré extrêmement difficile de créer et de manipuler des qubits topologiques dans des systèmes réels. »
Imitation de quasiparticules
Les qubits formés dans les ordinateurs quantiques topologiques ne sont pas des particules élémentaires, comme les électrons, les ions ou les photons utilisés dans certains ordinateurs quantiques, mais plutôt des quasiparticules appelées anyons. « Le calcul quantique topologique vise à utiliser des quasiparticules anioniques […] « Encoder et traiter les informations quantiques de manière tolérante aux pannes », a ajouté Zhang.
En général, les quasiparticules sont l’excitation collective de nombreux électrons dans la masse de la matière, comme des ondes à la surface d’un liquide constitué d’un grand nombre d’atomes. Les anyons ont la capacité unique de « se souvenir » de la trajectoire de leurs mouvements les uns autour des autres, ce qui leur permet de stocker de la mémoire à utiliser dans un système informatique quantique topologique.
Cependant, manipuler les anions pour effectuer un calcul quantique est extrêmement difficile, ce qui rend la simulation de ce processus à l’aide d’un autre système très intéressante.
Les modes zéro de type Majorana sont un type de quasiparticule qui peut être utilisé pour imiter le comportement des anyons, en particulier leurs propriétés de tressage, qui font référence à la façon dont certains types de particules quantiques changent d’état quantique lorsqu’elles se déplacent les unes autour des autres dans l’espace.
« Les modes zéro de type Majorana sont expérimentalement la réalisation la plus simple de tous ceux qui peuvent traiter les informations quantiques de manière non triviale », a écrit l’équipe. « Cependant, la mise en œuvre pilote a été confrontée à des défis importants. »
La simulation du calcul quantique topologique nécessite que les modes zéro soient tressés plusieurs fois, un exploit qui dépasse souvent les capacités des simulateurs classiques connus.
« Non seulement le condensateur variable et l’inductance doivent être réglés avec précision en même temps, mais l’ensemble du processus d’épissage doit également être réalisé dans un délai très court », a écrit l’équipe. « C’est très difficile à réaliser expérimentalement. Comment simuler expérimentalement le calcul quantique topologique est encore un problème ouvert.
Le circuit électronique apporte la solution
Pour résoudre ce problème, l’équipe a proposé un circuit unique composé des composants habituels des ordinateurs, tels que des résistances et des condensateurs, qui imiterait le fonctionnement d’un ordinateur quantique topologique tout en étant plus résistant aux influences environnementales.
« Nous avons construit un circuit résistance-condensateur (RC) au lieu d’un circuit inductance-condensateur (LC) », ont-ils écrit. « Dans nos circuits RC conçus, la tâche ne peut être accomplie qu’en ajustant la résistance, sans ajuster soigneusement les capacités et les inductances en même temps. »
L’équipe a montré que leur configuration était effectivement capable d’exécuter des programmes informatiques adaptés aux ordinateurs quantiques, simulant avec succès un ordinateur quantique topologique. Ils ont testé ses performances en exécutant l’algorithme de Grover, un algorithme de recherche dans une base de données que d’autres ordinateurs quantiques ont pu exécuter plus rapidement et plus efficacement que les ordinateurs classiques fonctionnant sur les bits de 1 et 0.
Plus important encore, leur configuration était tolérante aux perturbations environnementales simulées en déviant intentionnellement la tension dans leur circuit de la valeur optimale, garantissant ainsi qu’il continuait à fonctionner comme prévu.
De plus, leur ordinateur est très petit, mesurant seulement 30 x 35 cm. Le premier système quantique d’IBM Environ dix fois plus grand. De plus, alors que l’ordinateur quantique d’IBM doit fonctionner à des températures milliKelvin (inférieures à -275 degrés Celsius), le circuit développé dans la présente étude peut fonctionner à température ambiante, ouvrant ainsi la porte à des applications commerciales et industrielles.
« La technologie des circuits classiques étant relativement mature, si des algorithmes quantiques peuvent être réalisés à l’aide de circuits électriques, cela devrait éviter certains des problèmes rencontrés par les schémas quantiques, tels que l’évolutivité », a déclaré Zhang. « [Our] Ce travail prouve seulement que des schémas de simulation classiques efficaces peuvent être mis en œuvre. Nous explorerons ensuite comment créer ce type de diagramme informatique. [realizable]. Nous pensons que le délai de mise en œuvre ne sera pas long. »
« Nous pensons que les résultats de notre enquête sont particulièrement importants pour le traitement des informations du Big Data, en particulier à l’ère du Big Data où la demande en puissance de calcul est urgente », a conclu Zhang. « Sur la base des travaux existants, la construction de systèmes pratiques et robustes pour un traitement rapide de l’information au service de la société est la tendance future. »
Référence : Dewan Zhou, et al., Simulation expérimentale de l’informatique quantique topologique avec des circuits classiques, Systèmes intelligents avancés (2023). est ce que je: 10.1002/aisy.202300354
Crédit image : Geralt sur Pixabay
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
29 août 2024
Le chef du commandement spatial américain espère que la prochaine fois que la Chine lancera un missile laissant derrière elle des débris spatiaux de longue durée, Pékin avertira Washington à l’avance, plutôt que de laisser les États-Unis découvrir par eux-mêmes le chaos orbital.
Parlez dans L’efficacité du Mitchell Institute for Aerospace Studies Lors d’une réunion à la base spatiale Peterson, au Colorado, le 28 août, le général Stephen N. Whiting a souligné deux incidents récents impliquant des débris spatiaux chinois comme étant une source de préoccupation et la nécessité d’améliorer la communication à l’avenir.
« Nous venons de voir le lancement de leur version de Constellation du soleil « Cela a laissé plus de 300 débris en orbite – une fusée Longue Marche 6A », a déclaré Whiting. « Il y a moins de deux ans, ils avaient une autre fusée, qui a mis plus de 500 débris à longue durée de vie… J’espère que la prochaine fois. que « Dans un missile comme celui-ci, il laisse beaucoup de débris. Ce ne sont pas nos capteurs qui détectent cela en premier, mais nous obtenons des communications qui nous aident à comprendre cela, tout comme nous communiquons avec les autres. »
L’incident le plus récent impliquant une fusée Longue Marche 6A s’est produit au début du mois, lorsque le lanceur transportait les 18 premiers satellites d’une constellation de communications prévue pour rivaliser avec Starlink. La fusée s’est brisée en orbite terrestre basse (LEO) quelques jours plus tard, répandant des débris et suscitant des inquiétudes parmi les experts. La société privée de suivi spatial a rapporté que la désintégration pourrait produire plus de 10… 900 épaves shrapnel.
Whiting a noté que les débris provenaient de l’étage supérieur de la fusée après le lancement des satellites, indiquant que la mission était « généralement réussie ». Cependant, à des altitudes plus élevées, les débris resteront en orbite plus longtemps.
« Nous ne voulons certainement pas voir ce genre de débris », a ajouté Whiting.
Les débris se trouvent généralement sur des orbites inférieures à 600 km (373 miles). Il revient sur Terre après quelques annéesÀ une altitude de 800 km, sa décomposition peut prendre des siècles. Avec de plus en plus de satellites en orbite terrestre basse et des débris persistants provenant de lancements peu judicieux, La probabilité de collisions continue d’augmenter.
Selon le général à la retraite Kevin Shelton, directeur du Centre d’excellence sur l’énergie spatiale du Mitchell Institute, les États-Unis ont déjà eu des problèmes similaires avec des débris à haute altitude, mais ont commencé à évacuer le carburant et les gaz des étages de fusée avant d’entrer en orbite. Cette pratique réduisait les débris et le risque de désintégration, et la Russie l’adopta peu après. Whiting a déclaré qu’on ne savait pas actuellement si la Chine utilisait cette méthode.
« Depuis des décennies, les États-Unis s’intéressent tellement à l’espace que nous avons mis la grande majorité de nos données de suivi à la disposition du monde entier », a déclaré Whiting. « Chaque jour, nous analysons tous les satellites actifs à la recherche de tous ces débris, et nous en informons tout le monde, y compris les Chinois et les Russes… parce que nous ne voulons pas que les satellites heurtent des débris et laissent derrière eux d’autres débris. »
Le développement rapide des capacités spatiales et l’augmentation significative des déploiements de satellites par la Chine et la Russie restent une préoccupation majeure quant à la manière dont les États-Unis abordent le domaine spatial. Chef adjoint des opérations spatiales, le général Michael A. Gotlin a souligné que les récentes mesures prises par ces pays prouvent leur intention d’opérer de manière dangereuse dans ce domaine.
« Ils créent beaucoup de débris et d’orbites que nous devons contourner, ou ils mettent en danger des choses comme la Station spatiale internationale », a déclaré Gotlin lors du Sommet AFCEA/INSA sur le renseignement et la sécurité nationale à Rockville, Maryland, le 28 août. Il a ajouté : « Ils ne se soucient même pas de la sécurité des astronautes. Si ce n’est pas dangereux et non professionnel, je ne sais pas ce que c’est. »
En novembre 2021, la Russie a procédé à un test de missile antisatellite, aboutissant à la création d’un Grande quantité de débris En orbite terrestre basse, ce qui présente un danger pour la Station spatiale internationale et incite l’équipage à prendre des mesures de précaution. En outre, Moscou a également été témoin Une série de fuites de liquide de refroidissement Ces dernières années, la Chine a lancé son propre vaisseau spatial. Même s’il n’y a pas de négociations prévues avec la Russie sur le développement spatial, les espoirs sont grands d’une communication plus active avec Pékin sur les alertes spatiales.
« Nous donnons ces avis aux Chinois, et au cours de l’année dernière, nous avons vu à plusieurs reprises qu’ils nous ont donné quelques avis en retour, et je pense que c’est une chose positive. Nous n’avons aucune discussion. prévu avec la Russie », a déclaré Whiting.
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science
À la recherche de pierres précieuses : caractérisation de six planètes géantes en orbite autour de naines froides
Données d’imagerie à contraste élevé pour toutes les cibles. Dans chaque panneau, nous montrons la limite de contraste de 5σ atteinte en fonction de la séparation angulaire de l’étoile hôte pour chaque ensemble de données à contraste élevé. Nous traçons également des cachets postaux de 1,4″ × 1,4″ d’images NESSI reconstruites en bande z (encadré à droite dans chaque panneau) pour toutes les cibles et des images AO (encarts à gauche) pour TOI-5414, TOI-5616, TOI-5634A et TOI-6034. — astro-ph.EP
Les exoplanètes géantes transitant autour d’étoiles naines de type M (GEMS) sont rares, en raison de la faible masse de leurs étoiles hôtes. Cependant, la couverture de l’ensemble du ciel par TESS a permis d’en détecter un nombre croissant pour permettre des enquêtes statistiques telles que le GEMS Search Survey.
Dans le cadre de cet effort, nous décrivons les observations de six planètes géantes en transit, qui incluent des mesures de masse précises pour deux GEMS (K2-419Ab, TOI-6034b) et une validation statistique de quatre systèmes, qui incluent une vérification et des limites de masse supérieures pour trois d’entre elles. (TOI-5218b, TOI-6034b). 5616b, TOI-5634Ab), tandis que le quatrième système – TOI-5414b – est classé comme « planète potentielle ».
Nos observations incluent les vitesses radiales du Habitable Zone Planet Finder sur le télescope Hobby-Eberly et de l’observatoire Maroon-X sur Gemini-North, ainsi que la photométrie et l’imagerie à contraste élevé provenant de plusieurs installations au sol. En plus de la photométrie TESS, K2-419Ab a également été observé et validé statistiquement dans le cadre de la mission K2 au cours des campagnes 5 et 18, qui fournit des contraintes orbitales et planétaires précises malgré la faible luminosité de l’étoile hôte et la longue période orbitale d’environ 20,4 jours.
Avec une température d’équilibre de seulement 380 K, K2-419Ab est l’une des planètes en transit les plus froides et les mieux caractérisées connues. TOI-6034 a un compagnon tardif de type F à environ 40 secondes d’arc, ce qui en fait la première étoile hôte GEMS à avoir un ancien compagnon binaire sur la séquence principale. Ces confirmations s’ajoutent au petit échantillon existant de planètes en transit GEMS confirmées.
Shubham Kanodia, Arvind F. Gupta, Caleb I. Canas, Lea Marta Bernabo, Varghese Reggie, T. Hahn, Madison Brady, Andreas Seyfart, William D. Cochrane, Nydia Morrell, Ritvik Basant, Jacob Bean et Chad F. Bender, Zoé L. De Bors, Alison Perella, Alexina Birkholz, Nina Brown, Franklin Chapman, David R. Ciardi, Catherine A. Clark, Ethan J. Cotter, Scott A. Diddams, Samuel Halverson, Susan Hawley, Leslie Hebb, Ray Holcomb, Steve B. Howell, Henry A. Kobolnicki, Adam F. Kowalski, Alexander Larsen, Jessica Libby Roberts, Andrea S. J. Lin, Michael B. Lund, Raphael Locke, Andrew Munson, Joe B. Ninan, Brooke A. Parker, Nishka Patel, Michael Rudrak, Gabrielle Ross, Arpita Roy, Christian Schwab, Jomundur Stefansson, Aubrey Thoms, Andrew Vanderberg
Commentaires : Accepté dans AJ
Sujets : Astrophysique terrestre et planétaire (astro-ph.EP)
Citer ce qui suit : arXiv:2408.14694 [astro-ph.EP] (ou arXiv :2408.14694v1 [astro-ph.EP] (pour cette version)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.14694
Concentrez-vous pour en savoir plus
Date de publication
De : Shubham Kanodia
[v1] Lundi 26 août 2024, 23:47:24 UTC (5 169 Ko)
https://arxiv.org/abs/2408.14694
Astrobiologie
« Spécialiste de la télévision sans vergogne. Pionnier des zombies inconditionnels. Résolveur de problèmes d’une humilité exaspérante. »
science
La Federal Aviation Administration des États-Unis a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX dans l’attente d’une enquête sur un rare accident d’atterrissage au large des côtes.
La Federal Aviation Administration a immobilisé les fusées Falcon 9 de SpaceX en attendant une enquête visant à déterminer pourquoi le propulseur du premier étage s’est arrêté. Collision avec un bateau de débarquement tôt mercredi après avoir contribué au lancement d’un autre lot de satellites Internet Starlink.
après Se lever Après avoir reporté mardi soir le lancement du vaisseau spatial avec équipage Polaris Dawn en raison de prévisions météorologiques à long terme défavorables, SpaceX a continué à travailler sur le premier des lancements consécutifs de satellites Starlink, un depuis la Floride et un depuis la Californie.
Mais le deuxième vol a été annulé après que le premier étage utilisé lors du lancement en Floride s’est brisé et est tombé dans l’océan Atlantique alors qu’il tentait d’atterrir sur un drone SpaceX stationné à des centaines de kilomètres au nord-est de Cap Canaveral.
EspaceX
La FAA a déclaré qu’elle ordonnerait une enquête, immobilisant efficacement les fusées Falcon 9 de SpaceX – y compris la fusée Polaris Dawn – jusqu’à ce que l’enquête soit terminée et que les mesures correctives soient approuvées.
« Le retour en vol de la fusée Falcon 9 dépend de la détermination par la FAA que tout système, processus ou procédure lié à l’anomalie n’a pas d’impact sur la sécurité publique », a déclaré la FAA dans un communiqué.
« En outre, SpaceX devra peut-être demander et obtenir l’approbation de la FAA pour modifier sa licence qui inclut des actions correctives et satisfaire à toutes les autres exigences de licence », a ajouté l’agence.
Mardi soir, SpaceX a reporté un lancement prévu mercredi Mission Aube PolarisLe lancement d’un vol commercial comprenant la première sortie dans l’espace par une organisation non gouvernementale a été reporté à vendredi au plus tôt en raison des conditions météorologiques attendues à la fin de la mission. Le lancement a été suspendu indéfiniment dans l’attente d’une enquête sur l’accident à l’atterrissage.
L’échec de l’atterrissage a mis fin à une séquence de 267 récupérations consécutives réussies de boosters remontant à février 2021. Cependant, le deuxième étage de la fusée Falcon 9 a réussi à transporter 21 satellites Starlink sur leur orbite prévue.
L’atterrissage du premier étage semblait normal jusqu’au moment de l’atterrissage, lorsque plus de flammes que d’habitude sont apparues autour de la base de la fusée à l’approche du pont de la fusée. L’une des jambes d’atterrissage s’est effondrée immédiatement après l’atterrissage et la fusée d’appoint, masquée par le feu et la fumée, s’est renversée par-dessus le côté de la péniche de débarquement dans l’océan Atlantique.
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« Après une ascension réussie, le premier étage d’une fusée Falcon 9 s’est retourné après son atterrissage sur le vaisseau spatial sans pilote ‘Zero Gravity' », SpaceX Il a dit sur les réseaux sociaux« Les équipes évaluent les données de vol et l’état du missile. »
Il s’agissait du 23e premier étage de la fusée B1062, qui s’est avéré être son dernier lancement et atterrissage, un nouveau record de réutilisabilité. SpaceX autorise les premiers étages de la fusée Falcon 9 pour un maximum de 40 vols par étage.
Peu de temps après le déploiement des satellites Starlink en Floride, la société a annulé le lancement en Californie, qui était prévu à 5 h 58 HAE, pour donner aux ingénieurs plus de temps pour examiner la télémétrie et les séquences vidéo, à la recherche de tout signe de problème. affecter d’autres missiles.
« Retrait de notre deuxième lancement @Starlink la nuit pour donner à l’équipe le temps d’examiner les données d’atterrissage du booster du lancement précédent », a déclaré SpaceX. Il a dit« Une nouvelle date de lancement cible sera partagée une fois disponible. »
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