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.

В ходе исследования учёные изучили образцы опухолей 871 человека, который не курит и при этом болен раком лёгких. Выяснилось, что у жителей загрязнённых районов гораздо чаще обнаруживались мутации, которые ассоциируются с онкологическими заболеваниями.

Статья с результатами опубликована в журнале Nature. Авторы исследования установили, что длительное вдыхание загрязнённого воздуха приводит к увеличению количества мутаций в генах TP53 и EGFR.

Эти изменения играют ключевую роль в развитии рака и обычно наблюдаются у курильщиков. У некоторых пациентов были выявлены даже новые типы мутаций (SBS40a), которые не связаны с курением и природа которых пока не изучена.

При этом пассивное курение оказалось гораздо менее значимым фактором риска развития онкогенных мутаций, чем смог и сажа. Учёные подчёркивают, что загрязнённый воздух не просто вызывает раздражение дыхательных путей, но и может активировать те же механизмы роста раковых клеток, что и табак.

Это может объяснить, почему во всём мире растёт число людей, больных раком лёгких, среди тех, кто не курит. Исследователи планируют расширить анализ и определить, какие именно загрязняющие вещества представляют наибольшую опасность для здоровья.

Ранее учёные уже выяснили, что пассивное курение во время беременности может быть даже более вредным, чем активное. Оно связано с повышенным риском отслойки плаценты — одного из самых тяжёлых осложнений, которое угрожает жизни матери и ребёнка.

Их статья, посвящённая этому вопросу, принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) и размещена на портале электронных препринтов arXiv. Исследователи изучили эволюцию экзолун, покрытых водой и похожих на Европу, которые вращаются вокруг газовых гигантов, аналогичных Юпитеру, в системах красных карликов.

Они отметили, что при определённых условиях газовые гиганты могут стабильно существовать в обитаемой зоне звезды, которая находится на стадии красного гиганта, или вокруг белого карлика — остатка звезды. Учёные пришли к выводу, что система Юпитер-Европа, находящаяся на орбите вокруг красного карлика, впервые войдёт в обитаемую зону через 12,25 миллиарда лет после рождения звезды, а покинет её через 12,45 миллиарда лет.

Затем газовый гигант и экзолуна проведут около 0,5 миллиарда лет вне обитаемой зоны и снова окажутся в её пределах. Авторы подчёркивают, что их анализ зависит от множества параметров, включая орбиты экзолуны и газового гиганта, а также соотношение их масс.

«Большинство пригодных для жизни планет земной группы, включая нашу, однажды встретят свой неизбежный конец в ветви красных гигантов. Однако ледяные луны в системе Солнца и вокруг других звёзд могут преобразоваться в пригодный для жизни мир вокруг белого карлика, который останется стабильным в течение времени, превышающего возраст Вселенной», — заключили авторы.

В мае 2017 года астрофизики Алессандро Патруно и Михель Кама из Лейденского университета (Нидерланды) показали, что вокруг нейтронных звёзд могут находиться пригодные для жизни планеты. А в январе 2016 года чешские физики, опубликовавшие своё исследование на сайте arXiv, продемонстрировали, что на планете, вращающейся вокруг чёрной дыры, может существовать жизнь.

Результаты исследования опубликованы в журнале Current Developments in Nutrition (CDN). В эксперименте участвовали 51 взрослый человек с преддиабетом.

В течение двух 12-недельных периодов они по очереди получали либо стандартный углеводный перекус (например, 1–2 ломтика цельнозернового хлеба), либо около 57 граммов фисташек перед сном. У всех участников собирали образцы стула и анализировали их, чтобы оценить состав микробиоты.

Выяснилось, что ночной перекус фисташками способствует увеличению количества полезных бактерий Roseburia и представителей семейства Lachnospiraceae. Эти микроорганизмы производят масляную кислоту (бутират), которая питает клетки кишечника, поддерживает иммунитет и уменьшает воспаление.

Кроме того, после диеты с фисташками уменьшилось количество потенциально вредных бактерий, включая Blautia hydrogenotrophica, которая может быть связана с риском болезней почек и сердца. Авторы исследования подчёркивают, что влияние на микробиом может объяснять потенциальную пользу фисташек при нарушении обмена веществ.

Однако прямую связь с профилактикой диабета ещё предстоит подтвердить.

Они выяснили, что регулярное воздействие яркого света ночью может повысить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Препринт работы опубликован на портале medRxiv.

Участники эксперимента носили на запястьях специальные датчики, которые фиксировали уровень освещения в течение недели. После этого данные сопоставили с историей заболеваний за последующие 9,5 лет.

Оказалось, что у людей, которые подвергались наиболее интенсивному ночному освещению, чаще диагностировали ишемическую болезнь сердца, инфаркт, сердечную недостаточность, аритмию и инсульт. Связь между ночным освещением и болезнями сердца сохранялась даже после учёта факторов риска, таких как уровень физической активности, рацион, сон, вредные привычки и генетическая предрасположенность.

Особенно сильная зависимость наблюдалась у женщин и у людей младшего возраста. Учёные считают, что главная причина — нарушение циркадных ритмов, то есть биологических часов, которые регулируют работу организма.

Это может привести к сбоям в работе сердечно-сосудистой системы, обмене веществ и гормональной регуляции. Авторы исследования рекомендуют минимизировать воздействие искусственного освещения в ночное время, особенно в спальне.

Ранее учёные обнаружили другую неожиданную причину сердечно-сосудистых заболеваний — субъективное чувство низкого социального статуса. У женщин, которые ощущают себя «ниже» других в социальной иерархии, может быть повышен риск скрытого фиброза сердечной ткани даже при отсутствии явных симптомов.