تله‌پورت در فناوری کوانتوم ممکن شد
جرعه ای ازجهان دانش
بهارسادات موسوی
[ گزارش ازپژوهش های تازه ]
پژوهشگران از رایانه کوانتومی برای شبیه‌سازی نحوه انتقال و ذخیره انرژی در یک کیوبیت استفاده کردند و بدین ترتیب موفق شدند انرژی استخراج شده از فضا را با استفاده از رایانه کوانتومی به مکان جدید منتقل کنند.
مزایای رایانش کوانتومی بسیار است و مهم‌ترین آن ها استفاده از آن برای برداشت انرژی، انتقال آن به جای دیگر و ذخیره آن برای استفاده در آینده است. این دقیقاً همان چیزی است که محققان دانشگاه پردو در ایالات متحده با این که این ایده بیش از یک دهه پیش ارائه شده بود، اکنون به آن دست یافته‌اند.
فیزیک کوانتومی هنوز یک رشته در حال ظهور است و چیزهای زیادی در مورد آنچه که می‌توان با آن انجام داد، ناشناخته باقی مانده است. دانشمندان در این زمینه نظریه‌های جدیدی را پیشنهاد می‌کنند که قبل از تبدیل شدن به قوانینی که بر درک ما از این زمینه حاکم است، به طور گسترده مورد آزمایش قرار می‌گیرند.
یکی از این قوانین بیان می‌کند که فضای کاملی در قلمرو کوانتومی وجود ندارد. حتی اگر فضا از کوچکترین اتم‌ها پاک شود، سوسوهای ریز میدان‌های کوانتومی همچنان در آن باقی می‌ماند و حتی ویژگی‌های کوانتومی مانند درهم‌تنیدگی دارد.
درهم‌تنیدگی کوانتومی پدیده‌ای جذاب در فیزیک کوانتومی است که رفتار گروهی از ذرات را توضیح می‌دهد که حالت کوانتومی آن ها مستقل از سایرین قابل توصیف نیست. این درهم‌تنیدگی حتی زمانی که فاصله زیادی ذرات را از هم جدا می‌کند، ادامه دارد.
در سال ۲۰۰۸، ماساهیرو هوتا پژوهشگری از دانشگاه توهوکو در ژاپن پیشنهاد کرد که سوسوهای کوچک میدان‌های کوانتومی در فضاهای خالی، زمانی که درهم‌تنیده می‌شوند، می‌توانند برای انتقال انرژی از راه دور استفاده شوند. این ایده برای بیش از یک دهه یک آزمایش فکری باقی ماند تا این که تحقیقات رایانش کوانتومی سرعت گرفت.
وقتی محققان آزمایش‌های هوتا را انجام دادند، در واقع توانستند انرژی را از راه دور انتقال دهند، اما به مانع جدیدی برخورد کردند. انرژی منتقل شده که به محیط اطراف نشت می‌کرد، از بین رفت و قابل ذخیره نبود.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی سابر کیس(Saber Kais) استاد مهندسی شیمی، برق و رایانه در دانشگاه پردو در ایالات متحده اکنون راه حلی با استفاده از رایانش کوانتومی دارد.
تیم کیس مشکل ذخیره انرژی را با استفاده از ابتدایی‌ترین جزء رایانش کوانتومی که بیت کوانتومی یا کیوبیت است، حل کرد. محققان در آزمایش خود از کیوبیت‌ها در پایین‌ترین حالت انرژی خود استفاده کردند.
در دنیایی ساده‌تر، این کیوبیت‌ها دارای انرژی صفر خواهند بود، اما می‌دانیم که حتی خالی‌ترین مکان‌ها نیز به دلیل سوسو زدن‌های کوچک میدان‌های کوانتومی انرژی دارند. اگر دو کیوبیت درهم تنیده و سپس از هم جدا شوند، آنگاه حتی کوچکترین اقداماتی نیز حالت انرژی آن ها را تغییر می‌دهد.
به عنوان مثال، اگر اندازه گیری‌های حالت انرژی کیوبیت اول انجام شود، انرژی آن کمی افزایش می‌یابد که در کیوبیت درهم‌تنیده نیز منعکس می‌شود، اما این تغییر در کیوبیت دیگر قابل مشاهده نخواهد بود.
با این حال اگر شخصی که اندازه‌گیری می‌کند، دقیقاً تعیین کند که کیوبیت‌های درهم‌تنیده چقدر انرژی اضافی دارند، می‌توانند این انرژی را از کیوبیت درهم‌تنیده استخراج کنند و دو کیوبیت را به پایین‌ترین حالت انرژی خود برگردانند.
طبق تحقیقات کیس، این انرژی اضافی می‌تواند در کیوبیت دیگری برای استفاده در آینده ذخیره شود. محققان این رویکرد را با استفاده از شبیه‌سازی بر روی یک رایانه کوانتومی آزمایش کرده‌اند.
می‌توان استدلال کرد که این بیشتر یک شبیه‌سازی است تا یک آزمایش واقعی، اما همچنین نزدیک‌ترین آزمایشی است که می‌توان در یک شبیه‌سازی انجام داد.
کیس و تیمش می‌خواهند در مرحله بعد از این انرژی برای انجام واکنش‌های شیمیایی استفاده کنند و آن را به یک برنامه کاربردی در دنیای واقعی تبدیل کنند.
سرقت گاز و ستاره از یک کهکشان رصد شد
رصدخانه جنوب اروپا تصویری از ربوده شدن گاز و ستارگان یک کهکشان را ثبت کرده است.
به گزارش اسپیس، این کهکشان مارپیچ که NGC۳۳۱۲ نام دارد در خوشه ای به نام Hydra I در فاصله ۱۶۰ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. خوشه مذکور حاوی صدها کهکشان است که بزرگترین آن ها NGC۳۳۱۲ است. محققان رصدخانه جنوب اروپا با استفاده از تلسکوپ VST در صحرای آتاکاما شیلی به چشم اندازی نزدیک از این کهکشان مارپیچ دست یافته اند که به نظر می رسد محتوای خود را در جهان اطرافش خالی می کند.
کهکشان NGC۳۳۱۲ در جلو و مرکز تصویر قرار دارد و انبوهی از ستارگان و کهکشان ها آن را احاطه کرده اند. یک لکه از ماده بین ستاره ای در بخش پایین کهکشان دیده می شود که نشان می دهد از کهکشان جدا شده و به سمت مرکز خوشه حرکت می کند.
مقامات رصدخانه جنوب اروپا در این باره می گویند: رویداد مذکور زمانی اتفاق می افتد که یک کهکشان از یک ماده سیال متراکم مانند گاز داغ معلق بین کهکشان ها در یک خوشه می گذرد. گاز داغ در مقابل گاز سردتر در خارج از پوسته کهکشان نیروی «پسار» ایجاد می کند و آن را از کهکشان بیرون می‌کشد و باعث نشت آن به کیهان می‌شود. این گاز سرد ماده خامی است که ستاره‌ها از آن تشکیل می‌شوند، به این معنی که کهکشان‌هایی که گاز خود را از دست می‌دهند، خطر کاهش جمعیت ستاره‌ای را دربر دارند. طی گذر زمان مقدار گاز بیشتری از کهکشان خارج می شود که می تواند مارپیچ های طولانی گاز دنباله دار را تشکیل دهد. در نتیجه کهکشانی مانند آنچه رصد شده قربانی سرقت کهکشانی می شود.
استخوان انسان الهام بخش ساخت خمیر سیمان شد
محققان دانشگاه پرینستون نوعی خمیر سیمانی ابداع کرده اند که ۵.۶ بار قدرتمندتر از سیمان، ملات و سایر مصالح ساختمانی معمولی مبتنی بر سیمان است و با الهام از استخوان انسان ابداع شده است.
به گزارش اینترستینگ انجینرینگ، این خمیر شامل یک ساختار لوله ای شکل است که با الهام از بافت متراکم استخوان انسان ساخته شده که لایه بیرونی فمور(استخوان ران) را تشکیل می دهد. محققان در بیانیه ای در این باره نوشته اند: خمیر سیمان ساختاری لوله ای شکل به کار گرفته که می تواند به میزان قابل توجهی مقاومت در برابر انتشار ترک و بهبود قابلیت های تغییر شکل بدون شکست ناگهانی را ارتقا دهد. این خمیر سیمان الهام گرفته شده از محیط زیست ، پتانسیل جایگزینی سیمان تقویت شده با پلاستیک و فیبر را دارد.
محققان برای ساخت این سیمان مقاوم در برابر ترک موادی را بررسی کردند که به طور طبیعی قدرت و استقامت بالایی دارند. آن ها به سرعت قابلیت های لایه بیرونی استخوان را بررسی کردند که در مقابل ترک مقاومت و همچنین برای فمور قدرت لازم جهت پشتیبانی از وزن بدن را فراهم می کند. این ساختارهای لوله ای شکل قابلیت های مقاومت در برابر ترک سیمان را بهبود داده اند.
به عنوان مثال ؛ هنگامی که ترکی در سازه ساخته شده با خمیر سیمان به وجود می آید، با لوله ها پر می شود و در نتیجه انتشار ترک به تعویق می افتد. فرایند محدودسازی ترک انرژی جذب می کند. در غیراین صورت ترک سریع تر گسترش می یابد. در عوض این انرژی ، به سیمان زمان بیشتری برای مقاومت در برابر آسیب می دهد و از فروپاشی ناگهانی ساختار جلوگیری می کند.
ایمپلنت جدید نورالینک بینایی را به نابینایان برمی‌گرداند
نورالینک ایمپلنتی برای احیای بینایی افراد ابداع و مجوز دستگاه پیشرفته سازمان غذا و داروی آمریکا را برای این ابزار دریافت کرده است.
به گزارش رویترز، نورالینک، استارتاپ تراشه مغزی ایلان ماسک اعلام کرد ایمپلنتی که برای احیای بینایی ابداع کرده مجوز «دستگاه پیشرفته» سازمان غذا و دارو را به دست آورده است.
این تاییدیه به دستگاه‌های پزشکی اعطا می‌شود که امکان درمان یا تشخیص شرایط تهدید کننده زندگی فرد را فراهم می‌کنند. دستگاه آزمایشی مذکور «بلایندسایت» نام دارد و به افرادی که بینایی هر دو چشم یا عصب‌های بینایی شأن را از دست داده اند، امکان احیای بینایی را می‌دهد.
از سوی دیگر ایلان ماسک و گروهی از مؤسسان در سال ۲۰۱۶ میلادی استارتاپ نورالینک را تأسیس کردند که در مغز افراد فلج نصب می‌شود و به آن ها قدرت حرکت و برقراری ارتباط دوباره می‌دهد. دستگاه نورالینک دارای تراشه‌ای است که سیگنال‌های عصبی را منتقل و پردازش می‌کند.
تجزیه یکی از سرسخت ترین آلاینده‌های محیط زیست
برای تجزیه یکی از سرسخت‌ترین آلاینده‌های محیط زیست راهکار نانویی پیدا شد. فوم آتش نشانی، ظروف نچسب، منسوجات ضد آب و آفت‌کش‌ها چه وجه مشترکی دارند؟ همه آن‌ها حاوی مواد پرفلوروآلکیل یا پلی‌فلوروآلکیل (PFAS) هستند، مواد شیمیایی ساخت بشر که به طور طبیعی تجزیه نمی‌شوند. پس جای تعجب نیست که PFAS خاک و آب را آلوده کرده باشند و در بدن انسان و حیوانات نیز یافت شوند. خطرات این مواد به خوبی شناخته شده است، آن‌ها می‌توانند به کبد آسیب برسانند، اختلالات هورمونی ایجاد کنند و باعث سرطان شوند. این‌ها فقط بخشی از مسائل و مصائب این ترکیب سرسخت است.
سالوادور پانه ای ویدال، پروفسور مؤسسه رباتیک و سیستم‌های هوشمند ETH زوریخ، روش جدیدی را برای تجزیه زیر گروهی از خانواده PFAS به نام سولفونات‌های پرفلوروکتان یا PFOS ایجاد کرده‌اند. به دلیل سمی بودن، استفاده از PFOS به شدت محدود یا حتی ممنوع شده است.
آندریا وسیانا، دانشجوی دکترای پانه ای ویدال می‌گوید: «مشکل اصلی این است که مولکول‌ها از زنجیره‌های کربنی بلند تشکیل شده‌اند که توسط اتم‌های فلوئور احاطه شده‌اند. این پیوند کربن و فلوئور آنقدر قوی است که برای شکستن آن به انرژی زیادی نیاز دارید.»
برای شکستن مولکول‌های PFOS و در نتیجه تجزیه آن‌ها در آب، محققان برای اولین بار از پیزوکاتالیست استفاده کردند. “Piezo” به پیزوالکتریک اشاره دارد، بار الکتریکی که در هنگام تغییر شکل مکانیکی ایجاد می‌شود و “کاتالیست” نیز به تسریع کننده یک واکنش شیمیایی گفته می‌شود. وسیانا درباره روش‌های تجزیه این مواد می‌گوید: «یکی از روش‌ها تجزیه حرارتی است، اما این روش به دمای بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد نیاز دارد که آن را بسیار انرژی بر می‌سازد.»
وسیانا می‌گوید: «ما نانو موادی را توسعه داده‌ایم که پیزوالکتریک هستند. برای چشم غیرمسلح، این ماده کمی شبیه شن است. در حمام اولتراسونیک، این ذرات دارای بار الکتریکی می‌شوند و به عنوان یک کاتالیزور عمل می‌کنند. این بار الکتریکی است که کل زنجیره واکنش را به حرکت در می‌آورد و مولکول‌های PFOS را قطعه قطعه می‌کند. به همین دلیل است که این نانوذرات را پیزوالکتریک می‌نامند.»
برای اندازه‌گیری غلظت PFOS در نمونه‌های خود، محققان با سامی بولوس، متخصص تحلیلی از آزمایشگاه بیوشیمی مواد غذایی کار کردند. با استفاده از یک طیف‌سنج جرمی، محققان توانستند ثابت کنند که ۹۰٫۵ درصد از مولکول‌های PFOS تجزیه شده‌اند. وسیانا می‌گوید: «باید اشاره کنیم که ما با غلظت بسیار بالای ۴ میلی‌گرم در لیتر کار می‌کردیم. در دنیای طبیعی، مانند دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، غلظت PFOS کمتر از ۱ میکروگرم در لیتر است.»
