Фермилаб создала технологию на основе кубитов для точного поиска темной материи

Ученые из Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики и Чикагского университета создали метод поиска темной материи с помощью сверхпроводящего кубита.

Все теории о создании космоса объясняют только 4% наблюдаемой Вселенной, а всё остальное заполняют тёмная материя и тёмная энергия. Эти явления представляют собой самые озадачивающие составляющие космоса и могут объяснить движение звёзд и расширение Вселенной. Но до сих пор учёным не удавалось наблюдать этот так называемый тёмный сектор. Теперь исследователи надеются найти новую силу, которая соединяет тёмный сектор с обычным веществом. Открытие позволит узнать, из чего сделаны тёмная материя и энергия, если они вообще существуют.

Тёмная материя — невидимое вещество, на которое приходится 85% всей материи во Вселенной. Для её поиска коллаборация ученых разработала сверхпроводящие версии кубитов. Они смогут обнаруживать даже слабые сигналы, излучаемые двумя видами гипотетических субатомных частиц. Они, в свою очередь, могут присутствовать в невидимой, но повсеместно распространенной части Вселенной — тёмном секторе.

  • Аксион — рассматривается как один из кандидатов на роль частиц, составляющих тёмную материю.
  • Тёмный фотон — гипотетическая элементарная частица, предполагаемый переносчик нового фундаментального взаимодействия, аналог фотонов для тёмной материи. Наряду с гравитацией, может оказаться «посредником» между обычной и тёмной материями, позволяя им взаимодействовать между собой.

Новая техника поиска тёмной материи в 36 раз чувствительнее к этим частицам, чем квантовый предел — эталон обычных квантовых измерений, позволяющий проводить поиск неизвестного вещества в 1000 раз быстрее. По сути, это ограничение, накладываемое на точность непрерывного или многократно повторяющегося измерения какой-либо величины, описываемой оператором, который не коммутирует сам с собой в разные моменты.

Синий цилиндр на этой диаграмме представляет собой сверхпроводящий микроволновый резонатор, используемый для накопления сигнала темной материи. Фиолетовый — это кубит. Значение относится к количеству подсчитанных фотонов. Если темная материя успешно поместила фотон в резонатор, выходной сигнал будет иметь значение 1. Никакое осаждение фотона не приведет к измерению 0. Фото: Акаш Диксит, Чикагский университет.

В новом методе для обнаружения фотонов предназначены кубиты. Они будут производиться при взаимодействии частиц темной материи с электромагнитным полем. Преимущество использования кубитов в качестве детекторов вместо традиционной технологии заключается в их механизме взаимодействия с фотонами. 

Метод, представленный в Physical Review Letters, исследует фотон, не разрушая его. Повторные измерения одного и того же фотона за 500 микросекунд его жизни как раз и обеспечивают «страховку» от ошибочных показаний. Именно эта особенность и обещает успех новой техники поиска тёмной материи.


Читать далее

Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?

Уран получил статус самой странной планеты в Солнечной системе. Почему?

В НАСА рассказали, как они доставят образцы Марса на Землю

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука