کمک گرفتن از ربات ها در روزهای کرونایی (عکس)

پس از شیوع ویروس کرونا در بسیاری از کشورهای جهان، صدها ربات در بیمارستان‌ها، ساختمان‌های اداری و فرودگاه‌های سراسر جهان مستقر شده‌اند تا بتوانند در پیشگیری این بیماری کمک کنند.

 

منبع: مهر

دورنوردی کوانتومی: آیا فیزیکدانان در حال ساخت دستگاه "طی الارض" هستند؟

 

آیا فیزیکدانان در حال ساخت دستگاه "طی الارض" هستند؟

دانشمندان در تلاش هستند تا با استفاده از رایانه‌های کوانتومی و شبیه‌سازی سیاهچاله‌ها، یک کرم چاله دورنورد ایجاد کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی ای، طبق گزارش مجله Quanta، یک گروه از فیزیکدانان نظری در حال استفاده از رایانه‌های کوانتومی و استفاده از مدار کوانتومی که از سیاهچاله‌ها تقلید می‌کند، هستند تا به مدل سازی یک کرم چاله در زندگی واقعی بپردازند که راهی برای طی هر مسافتی در یک لحظه را ممکن می‌کند.

گرفتاری سیاه‌چاله
وقتی به سیاه چاله فکر می‌کنیم، معمولا یک تاریکی مطلق شیطانی را تصور می‌کنیم که همه چیز را به سمت خود می‌کشد و می‌خورد. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد اجرامی که به یک سیاه‌چاله می‌افتند، با یک سیاهچاله دیگر درگیر می‌شوند و به زمانی در فضا، در جایی در بی‌نهایت در کیهان منتقل می‌شوند.

نام دیگر این فرآیند، انتقال یا دورنوردی کوانتومی است که یک عامل بهره برداری کلیدی برای مهندسان در ساخت رایانه‌های کوانتومی است. درک فیزیک این رخداد سنگین است، اما واقعیت حرکت از یک سیاه چاله به سیاه چاله دیگر در تئوری هیچ فرقی با انتقال اطلاعات رمزگذاری شده بین دستگاه‌های دیجیتالی مرتبط ندارد.

دورنوردی(Teleportation) مفهومی است که به جابه‌جایی ماده بین دو نقطه بدون پیمودن متداول فضای بین دو نقطه مورد نظر، اشاره دارد. به عبارت دیگر انتقال یک ماده از یک نقطه به نقطه دیگر بدون عبور از فضای فیزیکی ما بین آنها است. این فناوری شامل تبدیل ماده به داده-نور، انتقال به مقصد و تبدیل مجدد به ماده اولیه است.

سیاهچاله‌ها در رایانه‌های کوانتومی

البته که مهندسی یک سیاهچاله فراتر از حد مهارت انسانی است، اما محققان دانشگاه مریلند به نام‌های "برایان سوئینگل" و "کریستوفر مونرو" می‌گویند که می‌توانند رایانه‌هایی با مدار کوانتومی به عنوان جایگزین بسازند که مانند سیاه چاله‌ها عمل می‌کنند.

به گفته آنها مدار کوانتومی می‌تواند درست مانند یک سیاه چاله کوچک عمل کند که اگر کار کند، این سیاه چاله مصنوعی هیچ تفاوتی با یک سیاه چاله واقعی نخواهد داشت.

در صورت موفقیت فیزیکدانان، آنها اطلاعات کوانتومی را لحظه‌هایی قبل از اینکه همان اطلاعات وارد مدار دوم شوند به یک "مدار سیاه چاله‌ای" ارسال می‌کنند که آن را می‌خورد و اطلاعات در مدار دوم به سرعت در لحظه جمع‌آوری و رمزگشایی می‌شوند.

این اتفاقی جدید است، زیرا اطلاعات منتقل شده به صورت رمزگذاری شده بیرون می آیند و وقت گیرنده را برای رمزگشایی می‌گیرد. در این حالت جدید، گیرنده یک رایانه کوانتومی است که دقت مطلوب را ارائه می‌دهد.

فناوری جدید دورنوردی
انتقال از راه دور بیشتر در داستان‌های علمی-تخیلی شایع است که از آن جمله می‌توان به جنگ ستارگان اشاره کرد. همچنین این مفهوم در باورهای عامیانه نوعی توانایی فرابشری به‌شمار می‌رفته‌ است و داستان‌های زیادی نیز در این زمینه بیان شده‌ است.

تا پیش از کشف کوانتوم، دورنوردی از دیدگاه فیزیک غیرمنطقی و خرافی انگاشته می‌شد. با این حال سال‌ها طول کشید تا پس از کشف فوتون و خاصیت دوگانه موجی - ذره‌ای نور الکترومغناطیس، وجود دورنوردی در ذرات بنیادین به اثبات برسد. این اکتشافات باعث آغاز پژوهش‌ها در این زمینه شد. هم‌اکنون در بسیاری از گروه‌های فیزیک کوانتوم و ذرات بنیادین در این زمینه تحقیق می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه فناوری "دلفت" هلند در ماه مه ۲۰۱۴ برای نخستین‌بار موفق به دورنوردی اتم‌ها بین دو نقطه در فاصله سه متری از یکدیگر شدند که می‌تواند به معنای امکانپذیر بودن دورنوردی انسان در آینده باشد.

در این پژوهش، اطلاعات رمزگذاری شده به ذرات زیراتمی را بین دو نقطه در فاصله سه متری از یکدیگر با دقت صد درصدی منتقل کردند. اطلاعات به راحتی از یک سمت به سمت دیگر منتقل شد و هیچ عاملی نتوانست این فرآیند را مختل کند. این دستاورد نخستین گام برای توسعه شبکه‌های شبه‌اینترنت بین رایانه‌های کوانتومی فوق‌سریع محسوب می‌شود.

"رونالد هنسون" سرپرست این تحقیقات گفت: آنچه ما دورنوردی می‌کنیم، حالتی از ذره است. اگر اعتقاد داشته باشیم که ما چیزی جز مجموعه‌ای از اتم‌های به هم متصل نیستیم، از نظر اصولی، می‌توانیم خود را از یک نقطه ‌به‌ نقطه دیگر دورنوردی کنیم. اما این فرآیند نه تنها در عمل امری بسیار بعید به نظر می‌رسد بلکه انجام آن نیز بسیار خطرناک است. با این حال با توجه به اینکه هیچ قانون فیزیک بنیادی مانع از این فرآیند نیست، دورنوردی را نمی‌توان منتفی دانست. اما زمان چنین کاری در آینده بسیار دور خواهد بود.

اکنون تحقیق فیزیکدانان دانشگاه مریلند در مورد گرفتاری و درهم تنیدگی سیاه چاله در بدترین حالت به پیشرفت فناوری محاسبات کوانتومی کمک خواهد کرد.

"نورمن یائو" دانشمند دانشگاه کالیفرنیا برکلی معتقد است کشاندن یک سیاه چاله به سمت سیاه چاله دیگر امکان دورنوردی را در سریع ترین زمان ممکن فراهم می کند.

لینک کوتاه: asriran.com/0030ZN

Detection of very high frequency magnetic resonance could revolutionize electronics

January 27, 2020
University of California - Riverside

A team of physicists has discovered an electrical detection method for terahertz electromagnetic waves, which are extremely difficult to detect. The discovery could help miniaturize the detection equipment on microchips and enhance sensitivity.

Terahertz is a unit of electromagnetic wave frequency: One gigahertz equals 1 billion hertz; 1 terahertz equals 1,000 gigahertz. The higher the frequency, the faster the transmission of information. Cell phones, for example, operate at a few gigahertz.

The finding, reported today in Nature, is based on a magnetic resonance phenomenon in anti-ferromagnetic materials. Such materials, also called antiferromagnets, offer unique advantages for ultrafast and spin-based nanoscale device applications.

The researchers, led by physicist Jing Shi of the University of California, Riverside, generated a spin current, an important physical quantity in spintronics, in an antiferromagnet and were able to detect it electrically. To accomplish this feat, they used terahertz radiation to pump up magnetic resonance in chromia to facilitate its detection.

In ferromagnets, such as a bar magnet, electron spins point in the same direction, up or down, thus providing collective strength to the materials. In antiferromagnets, the atomic arrangement is such that the electron spins cancel each other out, with half of the spins pointing in the opposite direction of the other half, either up or down.

The electron has a built-in spin angular momentum, which can precess the way a spinning top precesses around a vertical axis. When the precession frequency of electrons matches the frequency of electromagnetic waves generated by an external source acting on the electrons, magnetic resonance occurs and is manifested in the form of a greatly enhanced signal that is easier to detect.

In order to generate such magnetic resonance, the team of physicists from UC Riverside and UC Santa Barbara worked with 0.24 terahertz of radiation produced at the Institute for Terahertz Science and Technology's Terahertz Facilities at the Santa Barbara campus. This closely matched the precession frequency of electrons in chromia. The magnetic resonance that followed resulted in the generation of a spin current that the researchers converted into a DC voltage.

"We were able to demonstrate that antiferromagnetic resonance can produce an electrical voltage, a spintronic effect that has never been experimentally done before," said Shi, a professor in the Department of Physics and Astronomy.

Shi, who directs Department of Energy-funded Energy Frontier Research Center Spins and Heat in Nanoscale Electronic Systems, or SHINES, at UC Riverside, explained subterahertz and terahertz radiation are a challenge to detect. Current communication technology uses gigahertz microwaves.

"For higher bandwidth, however, the trend is to move toward terahertz microwaves," Shi said.  "The generation of terahertz microwaves is not difficult, but their detection is. Our work has now provided a new pathway for terahertz detection on a chip."

Although antiferromagnets are statically uninteresting, they are dynamically interesting. Electron spin precession in antiferromagnets is much faster than in ferromagnets, resulting in frequencies that are two-three orders of magnitude higher than the frequencies of ferromagnets—thus allowing faster information transmission.

"Spin dynamics in antiferromagnets occur at a much shorter timescale than in ferromagnets, which offers attractive benefits for potential ultrafast device applications," Shi said.

Antiferromagnets are ubiquitous and more abundant than ferromagnets. Many ferromagnets, such as iron and cobalt, become antiferromagnetic when oxidized. Many antiferromagnets are good insulators with low dissipation of energy. Shi's lab has expertise in making ferromagnetic and antiferromagnetic insulators.

Shi's team developed a bilayer structure comprised of chromia, an antiferromagnetic insulator, with a layer of metal on top of it to serve as the detector to sense signals from chromia.

Shi explained that electrons in chromia remain local. What crosses the interface is information encoded in the precessing spins of the electrons.

"The interface is critical," he said. "So is spin sensitivity."

The researchers addressed spin sensitivity by focusing on platinum and tantalum as metal detectors. If the signal from chromia originates in spin, platinum and tantalum register the signal with opposite polarity. If the signal is caused by heating, however, both metals register the signal with identical polarity.

"This is the first successful generation and detection of pure spin currents in antiferromagnetic materials, which is a hot topic in spintronics," Shi said. "Antiferromagnetic spintronics is a major focus of SHINES."

---

Jing Shi is a professor in the Department of Physics and Astronomy at UC Riverside. Credit: I. Pittalwala, UC Riverside.

---

More information: Spin current from sub-terahertz-generated antiferromagnetic magnons, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-1950-4 , https://nature.com/articles/s41586-020-1950-4

Journal information: Nature

Provided by University of California - Riverside

انجام "دورنوردی کوانتومی" میان دو تراشه برای اولین بار

محققان دانشگاه‌های "بریستول" و "دانشگاه فنی دانمارک" برای اولین بار موفق به انجام "دورنوردی کوانتومی"( Quantum teleportation) میان دو تراشه رایانه‌ای شدند.

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ،" دورنوردی کوانتومی" فرایند جابجایی یک کوبیت(واحد پایه اطلاعات کوانتومی) از یک محل به محل دیگر بدون پیمایش فاصله بین آن دو محل است. 

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه‌های "بریستول" و "دانشگاه فنی دانمارک" توانستند اطلاعات کوانتومی را از یک تراشه به تراشه‌ای دیگر منتقل کنند و این کار در حالی انجام شد که این تراشه‌ها هیچ اتصال فیزیکی و یا الکتریکی به هم نداشتند.

این اقدام دانشمندان یک شاهکار در عرصه رایانه‌ها و اینترنت کوانتومی به حساب می‌آید.

این نوع از "دورنوردی" توسط پدیده‌ای تحت عنوان "در هم تنیدگی کوانتومی"(quantum entanglement) میسر شده است که طی آن دو ذره به اندازه‌ای در هم تنیده می‌شوند که می‌توانند در مسافت‌های طولانی با هم ارتباط برقرار کنند.

در این میان تغییر خصوصیات یک ذره باعث می‌شود که ذره دیگر دچار تغییرات شود. در هم تنیدگی برای ذراتی همچون فوتون‌ها، الکترون‌ها و حتی مولکول‌ها رخ می‌دهد. این اندرکنش فیزیکی مربوط به خواصی نظیر مکان، تکانه، اسپین و قطبش و... است به گونه‌ای که با تعیین هر یک از خواص برای یکی از دو ذره، همان خاصیت در دیگری تعیین می‌شود. 

به طور فرضی، هیچ محدودیتی برای مسافت دورنوردی کوانتومی وجود ندارد و این امر پیامدهای عجیبی را به وجود می‌آورد که حتی خود "آلبرت اینشتین" را هم به تحیر واداشت.

درک فعلی ما از فیزیک بیانگر این است که هیچ چیز نمی‌تواند سریع‌تر از  سرعت نور حرکت کند ولی به نظر می‌رسد اطلاعات با استفاده از "دورنوردی کوانتومی" رکورد این سرعت را بشکنند.

استفاده از این پدیده می‌تواند مفید باشد و مطالعه جدید دانشمندان کمک می‌کند که به واقعیت نزدیک‌تر شود.

تیم تحقیقاتی این پروژه فوتون‌های در هم تنیده را روی تراشه‌ها قرار دادند و سپس یک اندازه‌ی کوانتومی از آن ساختند.

این وضعیت فوتون‌ها را تغییر می‌دهد و این تغییرات بلافاصله بر روی فوتون شریک در تراشه دیگر اعمال می‌شوند.

"دان لیولن"(Dan Llewellyn) محقق ارشد پروژه اظهار کرد، ما در آزمایشگاه توانستیم یک پیوند در هم تنیدگی میان دو تراشه ایجاد کنیم.

سپس هر تراشه به طور کامل برنامه‌ریزی شد تا طیفی از نشانه‌ها که در پدیده درهم تنیدگی استفاده می‌شوند را اجرایی سازد.

تیم تحقیقاتی پروژه گزارش دادند که صحت انجام دورنوردی کوانتومی در مطالعه آن‌ها با دقت ۹۱ درصد انجام شد و این موفقیت در آینده، برای محاسبات کوانتومی دیگر هم حائز اهمیت خواهد بود.

پیش از این اطلاعات در مسافت‌های بیشتری دورنوردی شده بود. در ابتدا در یک اتاق و سپس در یک مسافت ۲۵ کیلومتری. پس از آن این میزان به ۱۰۰ کیلومتر رسید و در نهایت با استفاده از ماهواره‌ها در مسافت هزار و ۲۰۰ کیلومتر انجام شد.

همچنین دورنوردی کوانتومی میان نقاط مختلف یک تراشه رایانه‌ای هم انجام شده بود ولی این برای اولین بار است که دورنوردی کوانتومی میان دو تراشه گوناگون صورت می‌گیرد و موفقیتی چشمگیر را در عرصه محاسبات کوانتومی رقم می‌زند

اتحاد 4 غول فناوری دنیا برای یک استاندارد جهانی برای ساخت خانه های هوشمند

اتحاد 4 غول فناوری دنیا برای ساخت خانه های هوشمند

چهار غول فناوری دنیای امروز یعنی شرکت‌های اپل، سامسونگ، آمازون و گوگل به منظور ابداع یک استاندارد جهانی برای خانه‌های هوشمند همکاری خواهند کرد.

به گزارش ایسنا و به نقل از انگجت، وسایل هوشمند خانه یک موهبت برای افراد پر مشغله یا افراد بی نظم و تنبل است، اما هنوز هم برخی بلند شدن و رسیدن به آنها برای روشن کردنشان را تاب نمی‌آورند و می‌خواهند همه چیز با یک کنترل مدیریت شود.

در حال حاضر برخی از محصولات هوشمند یک برند با سایر برندها کار می‌کنند، در حالی که برخی دیگر فقط روی پلت‌فرم‌های خاص خود کار می‌کنند. بنابراین حتی تصمیم گیری در وهله اول برای انتخاب دستگاه‌های هوشمند می‌تواند یک دردسر باشد. اما اکنون سه نام از بزرگترین نام‌ها در عرصه فناوری با یکدیگر متحد شده‌اند تا یک استاندارد جهانی برای خانه‌های هوشمند ابداع کنند.

وقتی این همکاری به نتیجه برسد، دیگر همه وسایل هوشمند خانه بر روی یک پلت‌فرم کار خواهند کرد و استفاده از همه آنها با یک روش واحد ممکن خواهد شد.

گوگل، آمازون، سامسونگ و اپل به علاوه سایرین یک کارگروه همکاری موسوم به "Zigbee Alliance" ایجاد کرده‌اند که بر اساس پروتکل اینترنت (IP) در حال ایجاد یک استاندارد اتصال جدید برای خانه‌های هوشمند است.

برای مصرف کنندگان، این بدان معنی است که همه وسایل هوشمند با یک شیوه و بر روی یک پلت‌فرم واحد کار خواهند کرد، اما این یک مزیت برای توسعه دهندگان نیز خواهد بود. زیرا وجود یک استاندارد جهانی، توسعه محصولات را بهبود می‌بخشد و هزینه‌ها را نیز کاهش می‌دهد.

سایر شرکت های عضو این کارگروه شامل "IKEA" و "Signify" (نام جدید "Philips Lighting") هستند. همه این شرکت‌ها برای کمک به توسعه یک "استاندارد اتصال بدون حق امتیاز" همکاری می‌کنند.

در حال حاضر این کارگروه هیچ نقشه راه یا جدول زمانی منتشر نکرده است، اگرچه تحولات و پیشرفت‌های بزرگ هر وقت رخ دهد، اعلام خواهد شد.

نکته مهم این است که اکنون بازیگرهای اصلی صنعت خانه‌های هوشمند در حال همکاری با یکدیگر برای ایجاد یک سیستم واحد هستند که به ادغام فناوری خانه‌های هوشمند و کمک بیشتر آنها به زندگی روزمره مردم کمک می‌کند.