Cubits, Νετρίνα, Τομακακ.
Στο Nema Science n.38 γράφουμε για τις εξελίξεις στους κβαντικούς υπολογιστές, για την τεχνολογία σύντηξης και για το γρηγορότερο νετρίνο στην ιστορία.
Συζητάμε επίσης για την πρωτοποριακή έρευνα στην ατμόσφαιρα μακρινών εξωπλανητών, για τον αστεροειδή που δε θα πέσει στη Γή το 2034, για την έκταση των πάγων στους πόλους και πολλά άλλα.
Το Majorana cubit της Microsoft
Οι κβαντικοί υπολογιστές, μαζί με την Τεχνητή Νοημοσύνη, έχουν πάρει πλέον τη θέση της πυρηνικής τεχνολογίας των 50ς και 60ς: οι κυβερνήσεις των χωρών που φιλοδοξούν να ηγεμονεύσουν στον παγκόσμιο χάρτη τις θεωρούν τομείς κορυφαίας προτεραιότητας, τις χρηματοδοτούν αδρά και τις θεωρούν ολοένα και περισσότερο "κρατικά μυστικά". Οι κβαντικοί υπολογιστές συγκεκριμένα, μεταξύ άλλων, θα άρουν τα εμπόδια αποκρυπτογράφησης οποιουδήποτε μηνύματος στο ίντερνετ που χρησιμοποιεί τη μέθοδο κρυπτογράφησης με δημόσιο κλειδί (δηλαδή τα πάντα όλα).
Η Microsoft ανακοίνωσε πρόσφατα την κατασκευή ενός καινούριου πρότυπου τσιπ όπου οι βασικές υπολογιστικές μονάδες (τα "λογικά" qubits) χρησιμοποιούν τοπολογικές ιδιότητες ενός συστήματος αντί για την απλή κβαντική διεμπλοκή, προκειμένου να αποθηκεύσουν πληροφορία. Τα τοπολογικά cubits είναι πιο σταθερά στο χρόνο, που σημαίνει ότι η πιθανότητα να χαθεί η πληροφορία είναι μικρότερη, το οποίο με τη σειρά του σημαίνει ότι χρειάζεται κανείς λιγότερα πραγματικά cubits για να πετύχει τη σταθερότητα που χρειάζονται τα λογικά cubits.
Παρακάτω μπορείτε να διαβάσετε μια απέλπιδα προσπάθεια να εξηγήσω τις βασικές αρχές στις οποίες στηρίζεται η ιδέα σε μια παράγραφο: τα σωματίδια τύπου Majorana είναι σωματίδια με σπιν αλλά χωρίς φορτίο, με χαρακτηριστική ιδιότητα ότι είναι τα αντισωματίδια του εαυτού τους (ενώ ένα ηλεκτρόνιο π.χ. έχει το ποζιτρόνιο σαν αντισωματίδιο). Η έννοια πέρασε από τα στοιχειώδη σωμάτια στη φυσική στερεάς κατάστασης, όπου μπορεί κανείς να παρασκευάσει συστήματα ηλεκτρονίων σε ένα υλικό των οποίων η συλλογική συμπεριφορά μοιάζει με αυτήν που θα είχε ένα σωματίδιο Majorana. Αυτοί οι συλλογικοί "τρόποι" Majorana, (τεχνικά ονομάζονται Majorana Zero Modes) σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία αποκτούν τοπολογικά χαρακτηριστικά: φανταστείτε ότι μια αλυσίδα ποδηλάτου είναι περασμένη γύρω από μια κολώνα. Θέλεις να πάρεις την αλυσίδα (όχι να την κόψεις) και να φύγεις, αλλά όπως και να την στρίψεις δεν ξετυλίγεται: είτε πρέπει να την περάσεις πάνω από την κορυφή της κολώνας, που χρειάζεται ενέργεια, είτε πρέπει να κόψεις την κολώνα, που χρειάζεται επίσης ενέργεια. Με αντίστοιχο τρόπο μια δομή με τοπολογικά χαρακτηριστικά όπως αυτή της αλυσίδας, είναι πολύ πιο σταθερή στις εξωτερικές διακυμάνσεις απ'ότι θα ήταν χωρίς αυτά τα χαρακτηριστικά.
Η Microsoft λοιπόν λέει ότι παρασκεύασε ένα τσιπ με 8 απ'αυτά τα τοπολογικά cubits, μαζί με ένα μακροχρόνιο πλάνο για το πώς μπορεί να πάει από τα 8 στο ένα εκατομμύριο, που θεωρείται ο ελάχιστος αριθμός cubits που αξίζει το όνομα κβαντικός υπολογιστής. Το άρθρο που δημοσίευσε στο Nature όμως περιέχει μόνο μια γενική περιγραφή για το πώς μια μέρα θα μπορούσαν να φτιάξουν ένα τέτοιο τσιπ, και, θαμμένο κάπου στην εκτίμηση του peer reviewer στο Nature είναι και το συμπέρασμα ότι "το άρθρο δεν στοιχειοθετεί την ύπαρξη των Majorana τρόπων στις συσκευές στις οποίες αναφέρεται,αλλά περιγράφει μια αρχιτεκτονική που θα μπορούσε να καταστήσει δυνατή την παραγωγή αυτών των τρόπων στο μέλλον". Στη συνάντηση με τους μετόχους/επενδυτές, εικάζουμε, είπαν άλλα...
Οι περισσότεροι ειδικοί στον τομέα θεωρούν τη δημοσίευση της Microsoft ένα σημαντικό αλλά ακόμα πολύ πρώιμο βήμα προς την κατασκευή τοπολογικών κβαντικών υπολογιστών. Το ότι κατάφεραν να σημειώσουν πρόοδο όμως, σε μια μέθοδο την οποία δουλεύουν για πολλά χρόνια είναι αξιοσημείωτο.
Το γρηγορότερο νετρίνο της ιστορίας
Το Ιταλικό σκέλος του πειράματος ΚΜ3Νet αποτελείται από ένα δίκτυο φωτοπολλαπλασιαστών ποντισμένων στη θαλάσσια περιοχή κοντά στις Συρακούσες της Σικελίας, που περιμένουν βαριεστημένα να μετρήσουν το αμυδρό γαλάζιο φως που εκπέμπει κανένα περαστικό φορτισμένο σωματίδιο υψηλής ενέργειας. Η γαλάζια ακτινοβολία (Cherenkov) εκπέμπεται όταν φρενάρει ένα φορτισμένο σωματίδιο που τρέχει με ταχύτητα μεγαλύτερη απ'αυτή του φωτός στο νερό (225 χιλιάδες χλμ το δευτερόλεπτο, αντί για 300). Ένας τρόπος να συμβεί αυτό είναι το φορτισμένο σωματίδιο να δημιουργήθηκε κοντά στο δίκτυο του ανιχνευτή, από ένα υψηλής ενέργειας νετρίνο. Στις 13 Φεβρουαρίου του 2023, κατά τη μία τη νύχτα, οι φωτοπολλαπλασιαστές του KM3Net άναψαν σαν Χριστουγεννιάτικο δέντρο, κυριολεκτικά: καταγράφηκαν 28 χιλιάδες σήματα σε έναν όγκο μεγαλύτερο από τον πύργο του Άιφελ.
Η ανάλυση έδειξε ένα μιόνιο σχεδόν οριζόντιο, που σίγουρα παράχθηκε από ένα νετρίνο ενέργειας που υπολογίζεται σε περίπου 220 εκατομμύρια φορές τη μάζα ενός πρωτονίου (και 17000 φορές μεγαλύτερη απ' ό,τι η ενέργεια κρούσης στο LHC). Πρόκειται για νέο ενεργειακό ρεκόρ, εύρημα το οποίο δημοσιεύθηκε δυο χρόνια αργότερα μετά από επαρκείς ελέγχους και αναλύσεις, το Φεβρουάριο που μας πέρασε. Ποιά πηγή τόσο υψηλής ενέργειας νετρίνων θα μπορούσε να στείλει κάτι τέτοιο στη Γή είναι ένα ανοιχτό ερώτημα (και απ'όσο φαίνεται οι πηγές εντός του Γαλαξία μας μάλλον αποκλείονται). Αλλά και μόνο η ύπαρξή του μας επιτρέπει να εξάγουμε, για παράδειγμα, την πληροφορία ότι η ειδική θεωρία της σχετικότητας ισχύει με βελτιωμένη ακρίβεια της τάξης του 1 προς 10^21.
Το νέο ρεκόρ του WEST Τοκαμακ
Ένα ακόμα βήμα στην τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης επιτεύχθηκε πρόσφατα καθώς ένα Τοκαμακ με την επονομασία WEST, στην Προβηγκία της νότιας Γαλλίας, κατάφερε να συντηρήσει το πλάσμα υδρογόνου στο εσωτερικό του για τον χρόνο ρεκόρ των 22 λεπτών και κάτι, σε θερμοκρασία 50 εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, σπάζοντας το προηγούμενο ρεκόρ του Κινέζικου Τοκαμακ που λέγεται EAST (και λανσάρεται και ως "Τεχνητός Ήλιος" στην Κίνα), από τον Ιανουάριο που μας πέρασε. Τα Τοκαμακ είναι τοροειδείς συσκευές εγκλωβισμού πλάσματος με τη βοήθεια πάρα πολύ ισχυρών μαγνητικών πεδίων. Το πλάσμα (ιονισμένο υλικό που αποκρίνεται στα μαγνητικά πεδία) απαιτείται να είναι σε τόσο υψηλές θερμοκρασίες, προκειμένου να επιτευχθεί σύντηξη, που οποιαδήποτε επαφή με τα τοιχώματα του Τοκαμακ είναι μοιραία. Συνεπώς πρέπει τα μαγνητικά πεδία να ελέγχουν το υλικό στη μετέωρη θέση του αδιαλείπτως, κάτι που είναι τεχνικά πολύ δύσκολο. Η συνεχής πρόοδος στη διαχείριση τόσο θερμού πλάσματος είναι οπωσδήποτε ενθαρρυντική.
Αλλά καλό είναι να θυμόμαστε, όπως υπογραμμίζει ωραία ο Luca Garzotti που εργάζεται στο Βρεττανικό κέντρο πυρηνικής σύντηξης στο Culham, σε επιστολή του στον Guardian, ότι πριν μπορέσουμε να μιλήσουμε για παραγωγή ενέργειας με σύντηξη πρέπει να:
μπορούμε να συντηρήσουμε το πλάσμα για πολλές ώρες (αν όχι για πάντα) με συντελεστή απόδοσης της ενέργειας που βγαίνει απ'αυτό ως προς την ενέργεια που χρειάζεται, πάνω από 40. Τα πειραματικά Τοκαμακ παραπάνω χρειάζονται ακόμα ενέργεια για να τρέξουν.
μπορούμε να διαχειριστούμε τη θερμότητα που εκλύεται από το πλάσμα αυτό.
μπορούμε να παρέχουμε στο σημείο της σύντηξης περισσότερο Τρίτιο (που είναι ισότοπο του υδρογόνου και πρέπει να παρασκευαστεί) απ'ότι χρησιμοποιεί η σύντηξη.
μπορούμε να διαχειριστούμε τα νετρόνια που εκλύονται χωρίς να καταστρέφονται τα τοιχώματα του Τομακακ και χωρίς να γίνονται ραδιερνεργά.
μπορούμε να χειριστούμε τον αντιδραστήρα από μακριά με reliability και χωρίς διακοπές συντήρησης.
Είμαστε ακόμα πολύ μακριά απ' αυτό το σημείο, και οι περισσότεροι ειδικοί συμφωνούν ότι είναι αφελές να προσδοκά κανείς αντιδραστήρες σύντηξης συνδεδεμένους με το δίκτυο πριν το 2050, δλδ. πολύ αργά για να αλλάξουν τα δεδομένα στην κλιματική κρίση που αντιμετωπίζουμε.
Διάστημα, Εξωπλανήτες, Αστεροειδείς
Στα μέσα Ιανουαρίου ένας από τους πυραύλους SpaceX διαλύθηκε στην ατμόσφαιρα, προκαλώντας βροχή από μεταλλικά σκουπίδια και διακοπή πτήσεων πάνω από την Καραϊβική. Πριν λίγες μέρες ένας από τους πύραυλους Space X διαλύθηκε στην ατμόσφαιρα προκαλώντας βροχή από μεταλλικά σκουπίδια και διακοπή πτήσεων πάνω από την Καραϊβική. Φημολογείται ότι οι κάτοικοι της Καραϊβικής έχουν αρχίσει να εκνευρίζονται σιγά σιγά.
Το διαστημικό σκάφος Athena, της ιδιωτικής εταιρείας Intuitive Machines, προσεληνώθηκε στην προγραμματισμένη ώρα επιτυχώς, αλλά κατά την προσελήνωση έγειρε στο πλάι και κηρύχθηκε οριστικά άχρηστο μαζί με τον αξίας δεκάδων εκατομμυρίων εξοπλισμό της NASA που κουβαλούσε.
Το Very Large Τelscope στο Παρανάλ της Χιλής (που ανήκει στο δίκτυο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο) κατάφερε να αναλύσει την ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη που βρίσκεται 900 έτη φωτός μακριά με αρκετή ευκρίνεια ώστε να την απεικονίσει τρισδιάστατα και να εξάγει συμπεράσματα για διαδικασίες στην ατμόσφαιρά του. Ο πλανήτης είναι του τύπου του Δία στο δικό μας σύστημα, δηλαδή μεγάλης μάζας, αέριος και πολύ θερμός (όπως οι περισσότεροι μακρινοί εξωπλανήτες, μιας και αυτή η κατηγορία είναι πιο εύκολα εντοπίσιμη), το είδος δλδ στην ατμόσφαιρα του οποίου η κατανομή ενέργειας αποτελεί ανοιχτό ερευνητικό ζήτημα. Δείτε την δημοσίευση στο Nature.
Ο αστεροειδής 2024 YR4, μεγέθους 40-100 μέτρων, που ήταν να πέσει στη Γη το 2034 (με πιθανότητα 2.5%) δε θα πέσει τελικώς, όπως δείχνουν οι βελτιωμένες προγνώσεις της τροχιάς του από τη ΝΑΣΑ. Η όλη φασαρία είναι ενδεικτική του πόσο σημαντικός είναι ο εντοπισμός και ο υπολογισμός της τροχιάς των αντικειμένων με σημαντικό μέγεθος μέσα στο ηλιακό μας σύστημα, κάτι που γίνεται πλέον, για ολοένα και μικρότερους αστεροειδείς χάρη στο James Webb και σε βελτιωμένες τεχνικές ανάλυσης εικόνας. Από την άλλη, αν αναλογιστούμε πως στη ζώνη υπάρχουν περίπου 1.5 εκατομμύριο αστεροειδείς μεγαλύτεροι από ένα χιλιόμετρο, και πολλά εκατομμύρια μικρότεροι, υπάρχει δουλίτσα να γίνει.
Δείτε ακόμα
Ένα πολύ εντυπωσιακό βίντεο της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA) που δείχνει πώς θα ήταν να πετάει κανείς πάνω από την περιοχή Oxia Palus στον πλανήτη Άρη, φτιαγμένο με χιλιάδες φωτογραφίες του μη επανδρωμένου διαστημοπλοίου Mars Express.
Ενέργεια, Κλίμα, Καταστροφές.
Ειδικό αφιέρωμα στο μέλλον της κλιματικής αλλαγής στο ΕΝΑ, το Ινστιτούτο Εναλλακτικών Ιδεών και Πολιτικών.
Cambridge Labs : πρότυπος ηλιακός αντιδραστήρας μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε καύσιμο, μιμούμενος τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Διαβάστε και το σχετικό άρθρο στην Independent.
Η έκταση των πάγων στην Αρκτική και την Ανταρκτική έπιασε στα μέσα Φεβρουαρίου ιστορικό μηνιαίο χαμηλό σαν επακόλουθο του θερμότερου Ιανουαρίου της καταμετρημένης Ιστορίας, παρά το ότι διανύουμε την περίοδο του La Nina, που θα έπρεπε να δημιουργεί χαμηλότερες θερμοκρασίες και αυξημένη έκταση πάγου παγκοσμίως.
Η ΕΕ παράγει πλέον το 47% της ενέργειάς της από ανανεώσιμες πηγές και επιπλέον 27% από πυρηνική ενέργεια, σύμφωνα με την έκθεση της μη-κερδοσκοπικής Ember για το 2024. Η ηλιακή ενέργεια (11%) ξεπερνά σε ποσοστό για πρώτη φορά τον λιγνίτη(10%) και η αιολική ενέργεια (17%) το φυσικό αέριο (16%). Σύμφωνα με το Associated Press, οι ΗΠΑ παράγουν μόνο το 23% με ανανεώσιμο τρόπο.
Στα γρήγορα
Κύμα μελών της Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών στο Λονδίνο θέλει να διαγράψει τον Elon Musk από μέλος, μετά την ολομέτωπη επίθεση του τελευταίου στην επιστήμη και τα πανεπιστήμια.
Μια συνέντευξη γύρω από το σήριαλ της υπεραγωγιμότητας σε συνθήκες δωματίου με την Eva Zurek.
Πώς μπορούν τα Μεγάλα Γλωσσικά Μοντέλα να βοηθήσουν στο να μάθουμε πώς μαθαίνουν οι άνθρωποι γλώσσες, από το Quanta.
H Open AI δημοσίευσε το chat-gpt - 4.5 το οποίο έχει βελτιωμένη απόδοση σε μια σειρά από δεξιότητες, σε σχέση με το 4.0, αλλά προειδοποιεί ότι καμία δεν είναι επαναστατικού χαρακτήρα.
Το Νήμα δεν έχει άλλη πηγή εσόδων πέραν από τις συνδρομές ή δωρεές των αναγνωστών του. Δεν στηρίζεται από χορηγούς ή ιδρύματα, δεν αναπαράγει το στρεβλό μοντέλο του copy-paste δελτίων τύπου, όπως συμβαίνει στα περισσότερα site και δεν υφαρπάζει, ούτε εκμεταλλεύεται τη δουλειά τρίτων. Στηρίξτε την προσπάθεια να επεκτείνουμε το πλαίσιο αξιών του με νέες πρωτοβουλίες.