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새로운 유형의 나노 냉장고

30.05.2017

클래식 컴퓨터는 열을 발산하기 위해 팬이나 더 강력한 시스템이 필요하지만 양자 컴퓨터는 고품질 냉각이 더욱 필요합니다. 기존 컴퓨터가 작동하는 정보 비트와 달리 양자 비트는 값이 동시에 0과 1일 때 소위 중첩 상태라는 하나 이상의 상태에 있을 수 있습니다. 이러한 양자 상태를 오래 유지하기 위해서는 큐비트를 최대한 환경과 격리시켜야 한다. 외부로부터의 아주 작은 간섭에도 양자 상태의 변화로 이어져 양자 계산에 오차가 생기기 때문이다. 그리고 환경과 최대한 격리된 큐비트는 작동 중에 가열되고 지속적인 냉각이 필요합니다.

양자 컴퓨팅 시스템에서 큐비트 냉각 문제를 해결하기 위해 핀란드 알토 대학의 Mikko Mottonen과 동료들은 최초의 독립형 냉각 장치를 개발했습니다. 이 장치는 다재다능하며 양자 컴퓨터뿐만 아니라 양자 역학의 이상한 법칙과 원리를 사용하는 다른 장치에도 사용할 수 있습니다.

냉각 장치의 기본은 두 개의 채널을 분리하는 에너지 장벽으로, 그 중 하나는 초전도 상태에 있으며 저항 없이 전자를 전도하고 두 번째 채널은 이동하는 동안 전자를 느리게 하는 전기 저항을 갖는 일반 채널입니다. 충분히 높은 에너지를 가진 전자만이 장벽을 뛰어 넘고 초전도 고속도로로 들어갈 수 있습니다. 그러면 장치 외부로 연결되고 나머지 전자는 "측면에서 밀어붙이게" 남겨집니다.

그러나 모든 저에너지 전자가 일반적인 전도도를 가진 회로에서 "영원한 초목"으로 운명지어진 것은 아닙니다. 그들 중 일부는 근처의 공진기에서 순환하는 빛의 광자를 포착할 가능성이 상당히 높습니다. 이 경우 전자는 점프를 완료하는 데 필요한 에너지를 얻고 에너지를 잃는 공진기는 더 낮은 온도로 냉각됩니다.

이러한 냉장고의 작동 원리는 Maxwell의 악마라는 가상의 현상과 매우 유사합니다. Maxwell의 악마와 달리 나노 냉장고의 "악마"는 더 많은 "뜨거운"전자를 초전도 채널로 밀어 넣고 차가운 저에너지 전자는 냉장고의 작업 영역에 남아 환경에서 에너지를 효과적으로 흡수합니다.

과학자들이 취하려는 다음 단계는 나노 냉장고를 실제 큐비트와 결합하는 것입니다. 이후 연구진은 이 냉장고의 효율이 큐빗을 잘 냉각시켜 특정 양자 상태를 장기간 유지하기에 충분한지 알아낼 예정이다.

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정원의 꽃을 솎아내는 기계 02.05.2024

현대 농업에서는 식물 관리 과정의 효율성을 높이는 것을 목표로 기술 진보가 발전하고 있습니다. 수확 단계를 최적화하도록 설계된 혁신적인 Florix 꽃 솎기 기계가 이탈리아에서 선보였습니다. 이 도구에는 이동식 암이 장착되어 있어 정원의 필요에 맞게 쉽게 조정할 수 있습니다. 운전자는 조이스틱을 사용하여 트랙터 운전실에서 얇은 와이어를 제어하여 얇은 와이어의 속도를 조정할 수 있습니다. 이 접근 방식은 꽃을 솎아내는 과정의 효율성을 크게 높여 정원의 특정 조건은 물론 그 안에 자라는 과일의 종류와 종류에 대한 개별 조정 가능성을 제공합니다. 다양한 유형의 과일에 대해 2년 동안 Florix 기계를 테스트한 후 결과는 매우 고무적이었습니다. 몇 년 동안 Florix 기계를 사용해 온 Filiberto Montanari와 같은 농부들은 꽃을 솎아내는 데 필요한 시간과 노동력이 크게 감소했다고 보고했습니다. ...>>

고급 적외선 현미경 02.05.2024

현미경은 과학자들이 눈에 보이지 않는 구조와 과정을 탐구할 수 있도록 함으로써 과학 연구에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 다양한 현미경 방법에는 한계가 있으며, 그 중 적외선 범위를 사용할 때 해상도의 한계가 있습니다. 그러나 도쿄 대학의 일본 연구자들의 최근 성과는 미시세계 연구에 새로운 가능성을 열어주었습니다. 도쿄 대학의 과학자들은 적외선 현미경의 기능에 혁명을 일으킬 새로운 현미경을 공개했습니다. 이 첨단 장비를 사용하면 살아있는 박테리아의 내부 구조를 나노미터 규모의 놀라운 선명도로 볼 수 있습니다. 일반적으로 중적외선 현미경은 해상도가 낮다는 한계가 있지만 일본 연구진의 최신 개발은 이러한 한계를 극복했습니다. 과학자들에 따르면 개발된 현미경은 기존 현미경의 해상도보다 120배 높은 최대 30나노미터 해상도의 이미지를 생성할 수 있다고 한다. ...>>

곤충용 에어트랩 01.05.2024

농업은 경제의 핵심 부문 중 하나이며 해충 방제는 이 과정에서 필수적인 부분입니다. 심라(Shimla)의 인도 농업 연구 위원회-중앙 감자 연구소(ICAR-CPRI)의 과학자 팀은 이 문제에 대한 혁신적인 해결책, 즉 풍력으로 작동되는 곤충 공기 트랩을 생각해냈습니다. 이 장치는 실시간 곤충 개체수 데이터를 제공하여 기존 해충 방제 방법의 단점을 해결합니다. 트랩은 전적으로 풍력 에너지로 구동되므로 전력이 필요하지 않은 환경 친화적인 솔루션입니다. 독특한 디자인으로 해충과 익충을 모두 모니터링할 수 있어 모든 농업 지역의 개체군에 대한 완전한 개요를 제공합니다. "적시에 대상 해충을 평가함으로써 우리는 해충과 질병을 모두 통제하는 데 필요한 조치를 취할 수 있습니다"라고 Kapil은 말합니다. ...>>

지구 자기장에 대한 우주 쓰레기의 위협 01.05.2024

우리는 지구를 둘러싼 우주 쓰레기의 양이 증가한다는 소식을 점점 더 자주 듣습니다. 그러나 이 문제를 일으키는 것은 활성 위성과 우주선뿐만 아니라 오래된 임무에서 발생한 잔해이기도 합니다. SpaceX와 같은 회사에서 발사하는 위성의 수가 증가하면 인터넷 발전의 기회가 생길 뿐만 아니라 우주 보안에 심각한 위협이 됩니다. 전문가들은 이제 지구 자기장에 대한 잠재적인 영향에 관심을 돌리고 있습니다. 하버드-스미소니언 천체물리학 센터의 조나단 맥도웰(Jonathan McDowell) 박사는 기업들이 위성군을 빠르게 배치하고 있으며 향후 100년 안에 위성 수가 000개까지 늘어날 수 있다고 강조합니다. 이러한 우주 위성 함대의 급속한 발전은 지구의 플라즈마 환경을 위험한 잔해로 오염시키고 자기권의 안정성을 위협할 수 있습니다. 사용한 로켓의 금속 파편은 전리층과 자기권을 교란시킬 수 있습니다. 이 두 시스템 모두 대기를 보호하고 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. ...>>

벌크 물질의 고형화 30.04.2024

과학의 세계에는 꽤 많은 미스터리가 있는데, 그 중 하나는 벌크 재료의 이상한 거동입니다. 그들은 고체처럼 행동하다가 갑자기 흐르는 액체로 변할 수 있습니다. 이 현상은 많은 연구자들의 관심을 끌었고, 우리는 마침내 이 미스터리를 푸는 데 가까워질 수 있습니다. 모래시계 속의 모래를 상상해 보세요. 일반적으로 자유롭게 흐르지만 어떤 경우에는 입자가 막히기 시작하여 액체에서 고체로 변합니다. 이러한 전환은 의약품 생산에서 건설에 이르기까지 많은 분야에 중요한 영향을 미칩니다. 미국의 연구자들은 이 현상을 설명하고 이를 이해하는 데 더 가까워지려고 시도했습니다. 이번 연구에서 과학자들은 폴리스티렌 구슬 봉지에서 얻은 데이터를 사용하여 실험실에서 시뮬레이션을 수행했습니다. 그들은 이 세트 내의 진동이 특정 주파수를 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이는 특정 유형의 진동만 재료를 통해 이동할 수 있음을 의미합니다. 받았다 ...>>

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바이오세라믹은 금속을 흡수합니다. 06.02.2005

드레스덴 근처 로센도르프에 있는 원자 물리학 연구 센터의 독일 과학자들은 물에서 중금속을 능동적으로 흡수하는 "살아있는" 필터를 개발했습니다. 필터는 수년 동안 뼈 대체에 사용되어 온 고다공성 재료인 바이오세라믹을 기반으로 합니다.

1995년에 물리학자들은 우라늄 함유 암석 더미에서 이 더미를 통해 스며드는 물에서 세포에 우라늄을 빠르고 비정상적으로 많은 양으로 농축시키는 박테리아 균주를 발견했습니다.

이제 박테리아는 "길들여져" 바이오세라믹을 관통하는 수많은 구멍에 정착했습니다. 이 다공성 물질을 통해 우라늄 화합물로 오염된 물을 통과시켜 깨끗한 음용수를 얻을 수 있습니다. 우라늄의 86~99%가 흡수됩니다.

우라늄은 박테리아의 세포에 이 중금속을 단단히 결합하는 단백질이 포함되어 있기 때문에 박테리아에 유독하지 않습니다. 그들은 또한 물에서 납, 카드뮴, 구리 및 니켈을 제거할 수 있습니다.

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