Πέμπτη, 21 Φεβρουαρίου 2013

Μια αστροφωτογραφία του Σάκη Γιαννουσόπουλου.



Το νεφέλωμα του Πελεκάνου (γνωστό επίσης ως IC5070 και IC5067) είναι μια περιοχή H II. Από το site www.veil.gr του φίλου μου αστροφωτογράφου Σάκη Γιαννουσόπουλου.

Τετάρτη, 20 Φεβρουαρίου 2013

Μια νέα πηγή φωτός για τους κβαντικούς υπολογιστές

Για τους κβαντικούς υπολογιστές έχουμε αναφερθεί και σε προηγούμενες αναρτήσεις. Είναι μια περιοχή που αξίζει να την παρακολουθεί κάποιος, επειδή φαίνεται πως θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στο μέλλον. Ας θυμηθούμε λίγα πράγματα:

Σε ένα συμβατικό υπολογιστή οι υπολογισμοί βασίζονται στην έννοια του "bit", το οποίο μπορεί να πάρει δυο τιμές: 0 και 1. Αυτή είναι η ουσία της δυαδικής γλώσσας. Απεναντίας, στον κβαντικό υπολογιστή ένα "qbit" (για παράδειγμα ένα φωτόνιο) μπορεί να έχει "ταυτόχρονα" διάφορες καταστάσεις, κατάσταση υπέρθεσης. Μπορεί να έχει τιμές 0 ή 1 ή και τις δυο, την ίδια στιγμή. Ο σκοπός είναι να διατηρηθούν τα φωτόνια στην κατάσταση υπέρθεσης και έτσι ο υπολογιστής να μπορεί να εκτελεί, ταυτοχρόνως, πολλαπλούς υπολογισμούς παράλληλα, πράγμα που αυξάνει δραματικά την ταχύτητα διαχείρισης των δεδομένων.

Στη μελλοντική ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών, τα δεδομένα θα είναι διαχειρίσιμα και θα μεταδίδονται με LASERs. Οι κβαντικές ιδιότητες του φωτός θα προικίσουν τις συσκευές με γιγάντια υπολογιστική ισχύ και ένα απίστευτο ρυθμό επεξεργασίας. Βέβαια, απομένει πολύ δουλειά ακόμη να γίνει. Προκειμένου να γίνει εκμεταλλεύσιμο το υπολογιστικό δυναμικό του φωτός είναι απαραίτητο, ανάμεσα σε άλλα πράγματα, να είναι εύκολα ικανό να εκπέμπει φωτόνια ένα-ένα.

Αφού, η δυνατότητα να βρίσκεται το φωτόνιο (qbit) με μιας σε διάφορες καταστάσεις δεν μπορεί να επιτευχθεί με ένα φωτόνιο, εκτός και αν είναι απομονωμένο, είναι λογικό να θεωρήσει κάποιος πως πηγές μοναδικών φωτονίων θα είναι περιζήτητες.

Ερευνητές της École Polytechnique Fédérale de Lausanne στην Ελβετία, ανακάλυψαν ένα νέο τρόπο εκπομπής φωτονίων, ένα κάθε φορά. Έχουν κατασκευάσει ημιαγωγό με "κβαντικούς κόκκους" απαράμιλλης ποιότητας, μια ανακάλυψη με συνέπειες για το μέλλον των κβαντικών υπολογιστών.

Συγκεκριμένα, η ομάδα της Anna Fontcuberta i Morral (μιας γλυκύτατης επιστήμονος), στο Laboratory of Semiconductor Materials (LMSC) του Ινστιτούτου Υλικών, ανακάλυψε μια νέα μέθοδο για τη δημιουργία μιας εξαιρετικά υψηλής απόδοσης πηγής μονών φωτονίων.

Οι ερευνητές βρήκαν ότι δομές που ονομάστηκαν "κβαντικοί κόκκοι" ή νανοκρύσταλλοι, εμφανίζονται, με φυσικό τρόπο, κατά τη διαδικασία της κατασκευής νανοκαλωδίων ενός ορισμένου είδους ημιαγωγού. Η τελική δομή μπορεί τότε, μετά την απορρόφηση φωτός, να εκπέμπει φωτόνια ένα προς ένα.

Μερικά χρήσιμα στοιχεία:

Τα Νανοκαλώδια είναι δομές διαμέτρου περίπου ενός εκατομμυριοστού του χιλιοστού (μεταξύ 20 και 100 nm), που είναι πολύ αποδοτικά στην απορρόφηση και στη διαχείριση του φωτός. Με τον προικισμό τους με νανοκρυστάλλους ή "κβαντικούς κόκκους" είναι δυνατό, φορτίζοντάς τα με μια δέσμη LASER μιας ορισμένης συχνότητας, να τα κάνουμε να εκπέμπουν μοναδικά φωτόνια.

Οι "κβαντικοί κόκκοι", εμφανίζονται "φυσικά" σε ορισμένα νανοκαλώδια, κατά τη διάρκεια της κατασκευής τους, στη διασύνδεση δυο βασικών συστατικών τους, του Αρσενικού Γαλλίου και του Αρσενικού Αργυλίου. Πολλά tests για την αποδοτικότητα αυτής της νέας πηγής μονών φωτονίων, έδειξαν πως αυτή η δομή εμφανίζει μια σταθερότητα πράγμα σπάνιο στην περιοχή της νανοτεχνολογίας.

Σημαντικό είναι ότι οι μικροδομές αυτές φαίνονται να είναι ανθεκτικές και πολύ φωτεινές, που σημαίνει ότι ο ρυθμός εξόδου των φωτονίων είναι απίστευτα υψηλός. Ακόμη καλύτερα, ελέγχοντας την κατασκευή των νανοκαλωδίων, μπορεί να προσαρμοστεί το μέγεθος των "κόκκων". Το μήκος κύματος των φωτονίων που εκπέμπονται, βρέθηκε ότι, είναι ευθέως ανάλογο με το μέγεθος των "κόκκων", κατά συνέπεια μπορεί να ελέγχεται με τον έλεγχο του μεγέθους των "κόκκων".

Μέχρι τώρα το φαινόμενο της φυσικής δημιουργίας των "κόκκων" δεν είναι κατανοητό από τους επιστήμονες και έτσι η έρευνα θα πρέπει να συνεχιστεί προς την κατεύθυνση η διέγερση να γίνεται όχι μόνο με LASERs, αλλά και ηλεκτρικά, ώστε να γίνουν συμβατά με όλα τα είδη των μηχανών.

Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτές οι πηγές φωτονίων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην περιοχή της ανίχνευσης μορίων ή για την τελειοποίηση των μεθόδων της κβαντικής κρυπτογραφίας για την προστασία δεδομένων.

Το κείμενο διαμορφώθηκε με βάση το άρθρο "A new light source for quantum computers" της Laure-Anne Pessina.

Μπορεί να δει κάποιος το abstract της εργασίας της Anna Fontcuberta i Morral, στο περιοδικό NATURE MATERIALS, στη διεύθυνση:
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat3557.html

Τρίτη, 19 Φεβρουαρίου 2013

Ένας άνθρωπος μπορεί να είναι ...


Τι θυμήθηκα τώρα: Την ώρα που γεννήθηκε ο Νικόλαος Κοπέρνικος


Ήταν 4 και 48 το πρωί της 19ης Φλεβάρη του Σωτήριου έτους 1473. 

Το κλάμα που ακούστηκε από το νεογέννητο, έκανε όλους που παρευρίσκονταν στη γέννα να χαμογελάσουν ευτυχισμένοι. Εκεί στις όχθες του ποταμού Vistula, γεννήθηκε αυτός που όταν θα μεγάλωνε θα συνέβαλε σημαντικά στην ανατροπή, μιας εδραιωμένης πολλούς αιώνες, κυρίαρχη αντίληψη: Ο Νικόλαος Κοπέρνικος!

Το ερώτημα πως γνωρίζουμε ότι ο Κοπέρνικος γεννήθηκε στις 4:48 π.μ.φαντάζει εύλογο, αλλά αυτό το γνωρίζουμε χάρη σε ένα πρώιμο χειρόγραφο ωροσκόπιό του που σώθηκε. Το ενδεχόμενο η μητέρα του Κοπέρνικου να είχε, την ώρα που γεννούσε, δίπλα της ρολόι ελέγχεται ως προς την ακρίβειά του και έτσι δεν υποστηρίζεται. Τι συνέβη λοιπόν και έχει καταγραφεί η "ακριβής" ώρα γέννησής του;

Σύμφωνα με τα αστρολογικά εγχειρίδια της περιόδου της Αναγέννησης, το πρώτο βήμα για τη σύνταξη ενός ωροσκοπίου ήταν ο εκ των υστέρων προσδιορισμός της ώρας που γεννήθηκε ο πελάτης. Μέσω μιας περίπλοκης διαδικασίας, που περιλάμβανε τον υπολογισμό της στιγμής που έγινε η σύλληψη από την εξέταση της φάσης της Σελήνης εννέα μήνες νωρίτερα, υποτίθεται ότι οι αστρολόγοι έβρισκαν την ακριβή ώρα γέννησης. 

Δεδομένου ότι για να συντάξει κανείς ένα ωροσκόπιο, πρέπει να γνωρίζει τη θέση του ζωδίου που ανέτελλε τη στιγμή της γέννησης (τον λεγόμενο ωροσκόπο) και επειδή αυτή η θέση αλλάζει κατά μέσο όρο κάθε τέσσερα λεπτά, κάνει ευνόητη τη σημασία του προσδιορισμού της ώρας της γέννησης.

Ο Κοπέρνικος έζησε και εργάστηκε σε μια εποχή που η αστρολογική σκέψη ήταν διάχυτη στο ακαδημαϊκό περιβάλλον. Διδάσκονταν στα πανεπιστήμια, ακόμη και πως οι θέσεις των άστρων θα βοηθήσουν τους μέλλοντες γιατρούς στις ιατρικές τους προβλέψεις.

Αν σήμερα ακούμε από "έγκριτους" δημοσιογράφους και άλλους "αναλυτές" προτάσεις να δημιουργηθούν τμήματα αστρολογίας και άλλων παρόμοιων "αντικειμένων", γίνεται αντιληπτό σε ποια ιστορική περίοδο θέλουν να μας γυρίσουν.

Και μετά λένε πως δεν υπάρχουν ταξίδια στο ... χρόνο!

Δευτέρα, 18 Φεβρουαρίου 2013

Προς ένα νέο ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων


Λένε πως κινούμενες μάζες θα μπορούσαν να εκπέμψουν βαρυτικά κύματα, αλλά παρά τις ισχυρά έμμεσα στοιχεία, δεν υπάρχουν άμεσες ανιχνεύσεις τους. 

Τώρα διαμορφώνονται ευρείες διεθνείς συνεργασίες επιστημόνων προκειμένου να ερευνήσουν για τα βαρυτικά κύματα, χρησιμοποιώντας υψηλής ευαισθησίας συμβολόμετρα με πολύ δύσκολες μετρήσεις για τη μείωση του θορύβου και την αύξηση της ευαισθησίας. Αυτοί οι ανιχνευτές, ωστόσο, είναι βελτιστοποιημένοι για κύματα με συχνότητες κάτω από 10 kHz, πράγμα που πιθανά να οδηγήσει στην απώλεια σημαντικών συμβάντων. 

Η Ασημίνα Αρβανιτάκη από το Πανεπιστήμιο Stanford της Καλιφόρνιας και ο Andrew Geraci από το Πανεπιστήμιο της Nevada, προτείνουν τη χρήση μικροσωματιδίων παγιδευμένων σε μια οπτική κοιλότητα ως ένα, νέου είδους, ανιχνευτή υψηλής συχνότητας βαρυτικών κυμάτων.

Περισσότερα: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.110.071105

Λίγα λόγια για το Σύμπαν

Ας αρχίσουμε την εβδομάδα με μια μικρή αναφορά σε ότι ονομάζουμε Σύμπαν, σήμερα.

Παρασκευή, 15 Φεβρουαρίου 2013

Τι θυμήθηκα τώρα: Galileo Galilei


Ο Γαλιλαίος είχε αποδεχθεί από καιρό το ηλιοκεντρικό πλανητικό σύστημα του Κοπέρνικου, αλλά απέφευγε να εκφράζει ανοιχτά τις απόψεις του. Γιατί; Μα επειδή η Ρωμαιοκαθολική Εκκλησία ήταν τότε πολύ ισχυρή στην Ιταλία και αυτή το μόνο σύστημα που θεωρούσε σύμφωνο με το δόγμα που πρέσβευε, ήταν το γεωκεντρικό.

Το 1623, Πάπας εκλέγεται ο Ουρβανός ο 8ος, τον οποίο ο Γαλιλαίος θεωρεί φίλο του. Ξεθαρρεύει λοιπόν και το 1632 διακινδυνεύει να εκδώσει ένα βιβλίο με τίτλο: «Διάλογος περί των δύο κύριων συστημάτων του κόσμου, πτολεμαϊκού και κοπερνίκειου» (Dialogo sopra I dui massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano). Ο διάλογος είχε τρία πρόσωπα: Ένα υποστηρικτή του Πτολεμαίου, ένα υποστηρικτή του Κοπέρνικου και ένα ουδέτερο πρόσωπο που ζητάει πληροφορίες.

Και λοιπόν; Θα ρωτήσει κάποιος και τι έγινε;

Αυτό που έγινε ήταν ότι προκλήθηκε αναταραχή για δυο λόγους: 
Πρώτος λόγος: Το βιβλίο γράφτηκε, όχι στα Λατινικά (οπότε θα μπορούσε να υποστηριχθεί ότι απευθύνονταν σε λόγιους), αλλά στα Ιταλικά, οπότε εύκολα συμπεραίνεται πως απευθύνονταν στο ευρύ κοινό.
Δεύτερος λόγος: Η έντονη κλίση του Γαλιλαίου, ο οποίος είχε σπουδαίο συγγραφικό ταλέντο, προς το σαρκασμό, τον οποίο στο βιβλίο αυτό το χρησιμοποίησε χωρίς έλεος εις βάρος του Πτολεμαίου. 

Πολύ θέλει ο Πάπας να πεισθεί, από καλοθελητές, πως η επίθεση στον Πτολεμαίο είχε στόχο το πρόσωπό του;

Έτσι ο Γαλιλαίος δικάστηκε από την Ιερά (!) Εξέταση, η πλέον φημισμένη αντιπαράθεση Επιστήμης και Θρησκείας. Θα καταδικαστεί στις 22 Ιουνίου του 1633! Στη δίκη ο Επιστήμονας, που οριοθέτησε την περίοδο της Νέας Επιστήμης, θα υποχωρήσει. Μην βιαστεί να τον κατηγορήσει όμως κανείς. Ήταν ήδη 70 ετών και δεν ήταν μακριά από την εποχή που οδηγήθηκε στην πυρά της Ιεράς Εξέτασης ένας άλλος Επιστήμονας, ο Τζιορντάνο Μπρούνο.

Μερικά χρόνια μετά … το 1992 ο Πάπας Ιωάννης Παύλος ο 2ος εξέφρασε τη λύπη του για τον τρόπο με τον οποίο η Καθολική Εκκλησία χειρίστηκε την υπόθεση του Γαλιλαίου. Μάλιστα εκδόθηκε και δήλωση με την οποία γίνονται παραδεκτά τα σφάλματα που διαπράχθηκαν κατά τη διαδικασία της κρίσης των Επιστημονικών απόψεων του Γαλιλαίου, αποτέλεσμα της μελέτης που πραγματοποίησε το Συμβούλιο Πολιτισμού του Βατικανού.

Κάλλιο αργά παρά ποτέ!

Τα υπολείμματα ενός supernova παράγουν Κοσμικές Ακτίνες

Μια νέα μελέτη στην οποία χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από το Fermi το Διαστημικό Τηλεσκόπιο ακτίνων-γ της NASA, αποκαλύπτει την πρώτη καθαρή απόδειξη ότι τα διευρυνόμενα  υπολείμματα από άστρα που εκρήγνυνται, παράγουν ορισμένη από την ταχύτερα κινούμενη ύλη στο Σύμπαν. Αυτή η ανακάλυψη είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση της προέλευσης των Κοσμικών Ακτίνων, ενός από τους πρωταρχικούς στόχους της αποστολής του Fermi.




Περισσότερα στη διεύθυνση:   
http://www.nasa.gov/home/hqnews/2013/feb/HQ_13-052_FERMI_Supernova.html