Учёные выяснили, как классический компьютер превзошёл квантовый

Это позволило классическому компьютеру решить задачу, ранее считавшуюся доступной лишь квантовым системам. В квантовом мире отдельный магнит может быть ориентирован вверх или вниз, или находиться в суперпозиции — квантовом состоянии, в котором он одновременно указывает вверх и вниз.

Направление магнита влияет на количество энергии, которое он имеет в магнитном поле. В первоначальной настройке все магниты были направлены в одном направлении.

Затем система была возмущена небольшим магнитным полем, что заставило некоторые магниты перевернуться и побудило соседние магниты сделать то же самое. Это поведение, когда магниты влияют на переворачивание друг друга, может привести к запутыванию — связыванию суперпозиций магнитов.

Со временем возросшая запутанность системы затрудняет моделирование на классическом компьютере. Однако в закрытой системе имеется ограниченное количество энергии, что ограничивает масштаб запутанности.

Было показано, что энергии достаточно для того, чтобы перевернуть небольшие, изолированные кластеры магнитов, что ограничивало запутанность. Это явление, названное конфайнментом, объясняет, почему классический компьютер смог выполнить задачу.

Исследование продемонстрировало, что в двумерных квантовых системах с замкнутой геометрией возможен конфайнмент, аналогичный явлению, наблюдаемому в одномерных системах. Авторы также разработали точную математическую модель, описывающую это поведение.

Она не только помогает глубже понять квантовые процессы в таких системах, но и предоставляет учёным полезный инструмент для анализа и разработки новых симуляций, которые позволят исследовать границы возможностей квантовых и классических компьютеров. Статья об этом открытии была опубликована в Physical Review Letters.

По словам учёных, это открытие помогает лучше определить границу между возможностями классических и квантовых компьютеров, которая до сих пор оставалась размытой.

Этот эффект связан с необычным механизмом, который зависит от работы эритроцитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Metabolism (CM).

Ранее учёные, которые изучают закономерности в популяциях, обнаружили, что у людей, живущих в высокогорных районах, диабет развивается реже. Однако причины этого явления были неизвестны.

Чтобы разобраться в механизме, исследователи провели эксперименты на мышах с диабетом первого и второго типа. Животных поместили в условия с пониженным содержанием кислорода, чтобы имитировать высокогорье.

Оказалось, что в условиях гипоксии эритроциты начинают активно поглощать глюкозу из крови. Поглощение сахара увеличилось примерно в три раза, и уровень глюкозы в крови заметно снизился.

Красные кровяные клетки фактически стали своеобразной «губкой», которая временно забирает избыток сахара из кровотока. Дополнительные эксперименты показали, что специальное вещество, которое имитирует эффект высокогорья, также снижает повышенный уровень сахара у мышей с диабетом.

По словам учёных, это открытие указывает на новую роль эритроцитов в регуляции обмена глюкозы. Это может помочь в разработке новых методов лечения диабета.

Но пока результаты получены только в экспериментах на животных и требуют дальнейших исследований.

Работа основана на данных десятилетнего наблюдения за жителями Нидерландов. В проекте Longitudinal Aging Study Amsterdam, на основе которого проводилось исследование, отслеживают состояние здоровья пожилых людей.

В анализе участвовали 1371 человек старше 55 лет. Их когнитивные функции оценивали несколько раз в течение 10 лет с помощью пяти тестов.

Тесты проверяли общие когнитивные способности, скорость обработки информации, эпизодическую память и исполнительные функции — способность концентрироваться, планировать действия и контролировать внимание. Рацион участников оценивали с помощью подробного опросника питания.

Продукты классифицировали по системе NOVA, которая делит пищу по степени промышленной обработки. Ультрапереработанные продукты — это пища, созданная из сильно переработанных ингредиентов и содержащая добавки: ароматизаторы, красители, эмульгаторы и усилители вкуса.

К таким продуктам относятся сладкие напитки, печенье, мороженое, сосиски, колбасы, сладкие завтраки, чипсы и промышленный хлеб. В среднем ультрапереработанные продукты составляли около 20 процентов рациона участников.

Анализ показал, что их доля в питании не была связана с более быстрым снижением когнитивных функций ни по одному из исследованных показателей. Авторы работы считают, что результаты показывают: на здоровье мозга, вероятно, сильнее влияет общее качество питания и диетические привычки, чем отдельные категории продуктов.

В исследовании приняли участие 1497 человек, которые ответили на подробные вопросы о своём питании. Учёные анализировали потребление 12 основных групп продуктов, среди которых были овощи, фрукты, мясо, зерновые, молочные продукты и другие категории.

На основании полученных данных исследователи выделили несколько типичных моделей питания. Для оценки качества сна использовался широко применяемый тест Pittsburgh Sleep Quality Index.

Этот тест позволяет измерить продолжительность сна, трудности с засыпанием, частоту ночных пробуждений и общее ощущение отдыха после сна. Анализ показал, что только одна из моделей питания была связана с более здоровым сном.

Люди, которые чаще ели свежие фрукты, овощи и молочные продукты, реже жаловались на плохой сон. При увеличении доли такого рациона вероятность проблем со сном статистически уменьшалась.

По мнению исследователей, результаты указывают на то, что общий характер питания может играть роль в поддержании здорового сна. Хотя работа не доказывает прямую причинно-следственную связь, она демонстрирует, что рацион, богатый растительными продуктами и молочными изделиями, может быть связан с меньшим риском нарушений сна.

Результаты исследования опубликованы в журнале Brain Research (BR). В эксперименте участвовали 30 человек, которые ранее нечасто занимались спортом.

В течение 12 недель они три раза в неделю ездили на велосипеде. Специалисты измеряли уровень физической подготовки участников и анализировали изменения в мозге, а также уровень белка BDNF — вещества, способствующего формированию новых нейронов и связей между клетками мозга.

Оказалось, что с улучшением физической формы мозг участников стал сильнее реагировать на физическую нагрузку. После тренировок у них выделялось больше BDNF, чем до начала программы.

Этот белок связан с процессами обучения, концентрации и поддержанием здоровья нервных клеток. Изменения также произошли в префронтальной коре мозга — области, отвечающей за внимание, контроль эмоций и принятие решений.

Участники эксперимента демонстрировали признаки более эффективной работы этих функций в тестах. По словам учёных, результаты показывают: чем лучше физическая форма человека, тем сильнее даже короткая тренировка может улучшать внимание и работу мозга.

Ранее стало известно, что биоактивные компоненты шафрана положительно влияют на настроение, воздействуя на мозг.