Лазер на свободных электронах, способный генерировать качественные импульсы жесткого ультрафиолета с длиной волны 32 нм, впервые удалось собрать команде ученых из нескольких институтов Франции и Японии. Примененная в нем технология обещает скорое получение рентгеновских лазерных импульсов с длиной волны 2–4 нм, которые могут совершить революцию в исследованиях биологических структур.

Лазеры на свободных электронах принципиально отличаются от обычных лазеров, в которых фотоны излучаются при скачках электронов между различными энергетическими уровнями. В таких лазерах разогнанный в ускорителе почти до скорости света пучок электронов пролетает вдоль называемой ондулятором гребенки из постоянных магнитов, которые заставляют электроны лететь по волнообразной траектории и генерировать синхротронное излучение. Лазер на свободных электронах - сооружение солидное, длина одного только ондулятора около девяти метров, не говоря уже об ускорителе и проч ... Читать дальше »

Ученым из Колумбийского университета и Калифорнийского технологического института впервые удалось надежно измерить электропроводность молекулы ДНК. Эксперименты объяснили многолетние неудачи коллег и выявили серьезные проблемы, с которыми могут столкнуться конструкторы молекулярных вычислительных устройств, основанных на ДНК.

С тех пор как более полувека назад удалось определить структуру и функции двойной спирали ДНК, много усилий было затрачено на изучение электронных свойств этой жизненно важной кислоты. Но все попытки как-то измерить хотя бы электрическую проводимость гигантской молекулы до сих пор давали только противоречивые, плохо согласующиеся результаты. Молекула вела себя то как хорошо проводящий металл, то как изолятор, а порой и как полупроводник. При низких температурах ДНК иногда демонстрировала даже сверхпроводящие свойства.

С одной стороны, способность молекул ДНК быть и проводником, и изолятором давала надежду, что н ... Читать дальше »

Блестящая идея пришла в голову профессору Массачусетского технологического института Сету Ллойду (Seth Lloyd). Пока специалисты по квантовой информации безуспешно борются с тепловым шумом, который быстро разрушает нежные квантовые состояния, ученый решил "перевернуть" задачу и использовать квантовые состояния именно для борьбы с шумом.

Для решения (пока, к сожалению, только умозрительного) этой задачи пригодилась уже созданная теория и накопленный опыт работы с запутанными квантовыми состояниями частиц, в которых одна частица "чувствует" состояние своей "напарницы". В работе речь идет о фотонах и оптике, но сама идея применима и к любым другим квантовым частицам.

Обычно в оптической системе для получения изображений (вроде микроскопа или кинокамеры) требуется сначала осветить объект, а потом регистрировать отраженный им свет. И если освещение слабое, а в фотоприемник попадают лишние фотоны от случайных источников, то изображение разм ... Читать дальше »

Еще один шаг на тернистом пути к полноценным квантовым информационным системам удалось сделать физикам из Бристольского университета в Великобритании. Там впервые реализовали квантово-оптические логические вентили непосредственно в кремниевом чипе.

Речь идет о реализации полностью оптического вентиля CNOT (контролируемое отрицание). У такого вентиля поступающий на вход кубит передается на выход неизменным, если на втором управляющем входе ноль, но изменяется на противоположный, если на управляющем входе единица. Ранее вентиль уже был реализован на лабораторном оптическом столе с помощью сложного набора зеркал, смесителей и делителей лучей, а также сопутствующего оборудования. Разумеется, о практическом использовании подобных конструкций никто и не помышлял. Теперь ученым удалось вместить сразу сотню таких вентилей в небольшой кремниевый чип, изготовленный с помощью обычной фотолитографии.

Громоздкую настольную конструкцию заменили ше ... Читать дальше »

Кто из нас не злился, когда срочно понадобившийся скотч, вместо того чтобы разматываться ровной лентой, вдруг отрывался коротким треугольником. Так "неправильно" почему-то ведет себя не только скотч, но и старые обои, пленка, в которую упакованы компакт-диски, кожура помидоров и многие другие покрытия. И вот, наконец, международной команде ученых из Чили, США и Франции, координируемой из Университета Сантьяго, удалось разобраться, в чем тут дело. Полученное учеными простое соотношение хорошо описывает это распространенное явление и поможет избежать проблем во многих практических приложениях, от упаковки товаров до производства электроники.

Как выяснилось, образование треугольной прорехи обусловлено тремя свойствами липкой пленки - упругостью, энергией приклеивания и энергией разрыва. Ученым удалось вывести формулу, которая связывает эти свойства и угол треугольника, в виде которого отрывается пленка. Стало понятно, почему иногда возн ... Читать дальше »