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Un nuevo algoritmo podría ser un salto cuántico en la búsqueda de ondas gravitacionales

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Un nuevo algoritmo podría ser un salto cuántico en la búsqueda de ondas gravitacionales

Crédito: dominio público CC0

Un nuevo método para identificar señales de ondas gravitacionales utilizando computación cuántica podría proporcionar una nueva herramienta valiosa para los futuros astrofísicos.


Un equipo de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow ha desarrollado un algoritmo cuántico para reducir drásticamente el tiempo que lleva hacer coincidir las señales de ondas gravitacionales con una gran base de datos de patrones.

Ce processus, connu sous le nom de filtrage adapté, fait partie de la méthodologie qui sous-tend certaines des découvertes de signaux d’ondes gravitationnelles provenant de détecteurs tels que l’observatoire gravitationnel de l’interféromètre laser (LIGO) en Amérique et Virgo en Italia.

Estos detectores, los sensores más sensibles jamás creados, captan las débiles ondas en el espacio-tiempo causadas por eventos astronómicos masivos como colisiones y fusiones de agujeros negros.

El filtrado combinado permite que las computadoras eliminen las señales de ondas gravitacionales del ruido de los datos recopilados por el detector. Funciona filtrando los datos, buscando una señal que coincida con uno de los cientos de billones de patrones potenciales: piezas de datos creadas previamente que probablemente se correlacionen con una señal de onda gravitacional real. .

Aunque el proceso ha realizado muchas detecciones de ondas gravitacionales desde que LIGO captó su primera señal en septiembre de 2015, requiere mucho tiempo y recursos.

En un nuevo artículo publicado en la revista Investigación del examen físicoel equipo describe cómo el proceso podría ser acelerado en gran medida por un computación cuántica técnica llamada Grover algoritmo.

El algoritmo de Grover, desarrollado por el científico informático Lov Grover en 1996, explota las capacidades y aplicaciones inusuales de la teoría cuántica para hacer que el proceso de búsqueda en las bases de datos sea mucho más rápido.

Si bien las computadoras cuánticas capaces de procesar datos utilizando el algoritmo de Grover aún son una tecnología en desarrollo, las computadoras convencionales pueden modelar su comportamiento, lo que permite a los investigadores desarrollar técnicas que pueden adoptarse cuando la tecnología haya madurado y las computadoras cuánticas estén disponibles.

El equipo de Glasgow es el primero en adaptar el algoritmo de Grover con el propósito de buscar ondas gravitacionales. En el artículo, demuestran cómo lo aplicaron a la investigación de ondas gravitacionales a través del software que desarrollaron utilizando el lenguaje de programación Python y Qiskit, una herramienta de simulación de procesos de computación cuántica.

El sistema desarrollado por el equipo es capaz de acelerar el número de operaciones proporcionalmente a la raíz cuadrada del número de modelos. Los procesadores cuánticos actuales son mucho más lentos para realizar operaciones básicas que las computadoras clásicas, pero a medida que la tecnología se desarrolla, su rendimiento debería mejorar. Esta reducción en el número de cálculos daría como resultado una aceleración en el tiempo. En el mejor de los casos, esto significa que, por ejemplo, si una búsqueda usando computación clásica tomaría un año, la misma búsqueda podría tomar tan solo una semana con su algoritmo cuántico.

La Dra. Scarlett Gao, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad, es una de las autoras principales del artículo. El Dr. Gao dijo: «El filtrado adaptativo es un problema que el algoritmo de Grover parece estar bien ubicado para ayudar a resolver, y hemos podido desarrollar un sistema que muestra que la computación cuántica podría tener aplicaciones valiosas en la astronomía de ondas gravitacionales».

«Mi coautor y yo éramos estudiantes de doctorado cuando comenzamos este trabajo, y somos afortunados de haber tenido acceso al apoyo de algunos de los principales investigadores de ondas gravitacionales y computación cuántica del Reino Unido durante el proceso de desarrollo de este software. .

“Aunque nos hemos centrado en un tipo de búsqueda en este artículo, es posible que también se pueda adaptar a otros procesos que, como este, no requieren que la base de datos esté cargada en quantum memoria viva

Fergus Hayes, Ph.D. estudiante de la Facultad de Física y Astronomía, es coautor principal del artículo. Agregó: «Los investigadores aquí en Glasgow han estado trabajando en la física de las ondas gravitacionales durante más de 50 años, y el trabajo en nuestro Instituto de Investigación Gravitacional ha ayudado a respaldar los aspectos de desarrollo y análisis de datos de LIGO.

«El trabajo interdisciplinario que el Dr. Gao y yo realizamos demostró el potencial de la computación cuántica en el filtrado combinado. A medida que se desarrollen las computadoras cuánticas en los próximos años, es posible que procesos como estos puedan usarse en futuros detectores de ondas gravitacionales. Esta es una experiencia emocionante. prospecto, y esperamos desarrollar esta primera prueba de concepto en el futuro».

El artículo fue escrito por la Dra. Sarah Croke, el Dr. Christopher Messenger y el Dr. John Veitch, todos de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow.

El artículo del equipo, titulado «Un algoritmo cuántico para el filtrado adaptativo de ondas gravitacionales», se publica en Investigación del examen físico.


Los experimentos con espejos de ondas gravitacionales pueden evolucionar hacia entidades cuánticas


Más información:
Un algoritmo cuántico para el filtrado adaptativo de ondas gravitacionales, arXiv:2109.01535 [quant-ph] arxiv.org/abs/2109.01535

Proporcionado por
Universidad de Glasgow

Cita: El nuevo algoritmo podría ser un salto cuántico en la búsqueda de ondas gravitacionales (1 de abril de 2022) recuperado el 2 de abril de 2022 de https://phys.org/news/2022-04-algorithm-quantum-gravitational.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Excepto para el uso justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

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Starship está a punto de despegar en su quinto vuelo, y esta vez hay un problema

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Starship está a punto de despegar en su quinto vuelo, y esta vez hay un problema

«Aterrizamos con una precisión de medio centímetro en el océano, por lo que creemos que tenemos una posibilidad razonable de regresar a la torre», dijo Gerstenmaier.

Lanzar el libro de jugadas

Mientras tanto, la etapa superior del Starship encenderá seis motores Raptor para acelerar a una velocidad casi orbital, dándole al cohete suficiente empuje para viajar alrededor de la mitad del mundo antes de volver a caer en la atmósfera sobre el Océano Índico.

Es una trayectoria similar a la que Starship voló en junio, cuando sobrevivió a una reentrada en llamas para un aterrizaje controlado en el agua. Esta fue la primera vez que SpaceX realizó un vuelo de prueba de un extremo a otro para Starship. Las cámaras a bordo mostraron fragmentos del escudo térmico cayendo del Starship cuando reingresaba a la atmósfera, pero el vehículo mantuvo el control y volvió a encender sus motores Raptor, cambió de una orientación horizontal a una vertical y se encuentra en el Océano Índico al noroeste de Australia. .

Después de analizar los resultados de la misión de junio, los ingenieros de SpaceX decidieron reelaborar el escudo térmico del próximo vehículo Starship. La compañía dijo que sus técnicos dedicaron más de 12.000 horas a reemplazar todo el sistema de protección térmica con tejas de nueva generación, una capa ablativa de respaldo y protecciones adicionales entre las estructuras de los flaps del barco.

De principio a fin, se espera que el vuelo de prueba del domingo dure aproximadamente 1 hora y 5 minutos.


Este diagrama ilustra el camino que tomará el propulsor Super Heavy para regresar a la plataforma de lanzamiento en Texas, mientras la etapa superior de Starship continúa su ascenso hacia el espacio.

Crédito: SpaceX

Este diagrama ilustra el camino que tomará el propulsor Super Heavy para regresar a la plataforma de lanzamiento en Texas, mientras la etapa superior de Starship continúa su ascenso hacia el espacio.


Crédito: SpaceX

Aquí hay un vistazo a los eventos clave del vuelo del domingo:

T+00:00:02: Despegar

T+00:01:02: Presión aerodinámica máxima

T+00:02:33: Super Heavy MECO (la mayoría de los motores se apagan)

T+00:02:41: Separación de etapas y encendido de motores Starship.

T+00:02:48: Arranque de combustión superintensiva con boost-back

T+00:03:41: Apagado de combustión superintensivo con boost-back

T+00:03:43: Lanzar un anillo de puesta en escena caliente

• T+00:06:08: Super Heavy es subsónico

• T+00:06:33: Inicio del aterrizaje súper pesado

• T+00:06:56: Intento de captura y parada de aterrizaje súper pesado

• T+00:08:27: Corte del motor de la nave espacial

• T+00:48:03: Reingreso de la nave espacial

•T+01:02:34: El barco es transónico.

•T+01:03:43: El barco es subsónico.

• T+01:05:15: Giro de aterrizaje de nave espacial

• T+01:05:20: Quemadura de aterrizaje de nave espacial

• T+01:05:34: Aterrizaje de una nave espacial en el Océano Índico

Los funcionarios de SpaceX esperan que el escudo térmico de la nave Starship permanezca intacto mientras se sumerge en la atmósfera, cuando las temperaturas alcanzan los 2.600 grados Fahrenheit (1.430 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para derretir el aluminio, el metal utilizado en la construcción de numerosos lanzadores. SpaceX eligió acero inoxidable para Starship porque es resistente a temperaturas criogénicas (el cohete consume combustible y oxidante muy frío) y tiene un punto de fusión más alto que el aluminio.

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La Oficina del Espacio Tangible rediseña el interior del Brooklyn Museum Café

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La Oficina del Espacio Tangible rediseña el interior del Brooklyn Museum Café

El estudio neoyorquino Office of Tangible Space ha renovado los interiores de la cafetería del Museo de Brooklyn, antes del 200 aniversario de la institución el próximo año.

El Brooklyn Museum Cafe está ubicado en el luminoso pabellón de entrada del edificio, que fue agregado al edificio de Bellas Artes original en 2004 por Polshek Partnership Architects (ahora Enéad Architectes).

Muebles en el rediseñado Brooklyn Museum Cafe dispuestos como 'islas y arroyos'

Sirve un menú del restaurador y sommelier local André Hueston Mack, quien dirige el restaurante del vecindario. e hijoLa cafetería rediseñada está dirigida a los lugareños y visitantes del museo para que disfruten de refrigerios y bebidas.

«Al jugar con la misión del museo, [we] Me imaginé el café como una entrada de Brooklyn donde todos están invitados”, dijo Oficina del Espacio Tangible. «El espacio encarna la alegría, la creatividad, la artesanía y la expresión que hacen que Brooklyn y sus habitantes sean tan únicos».

Café en un pabellón luminoso
La cafetería ocupa parte del luminoso pabellón de entrada del edificio.

El estudio local creó un diseño fluido que permite a los visitantes pasear por el espacio.

Los muebles están dispuestos en “islas y arroyos” que pueden acomodar a invitados de diferentes tamaños, así como a aquellos que pasan a tomar un café informal.

Fila de mesas de color bígaro con lados inclinados
Las mesas de color bígaro con lados en ángulo forman formas serpenteantes a través del espacio.

«El espacio está anclado por grandes islas de asientos y corrientes onduladas de mesas personalizadas que indican rutas de senderismo», dijo la Oficina del Espacio Tangible.

Sillas de aluminio con grandes asientos y respaldos perforados acompañan a las mesas, incluidos modelos circulares de madera con capacidad para seis personas y dos tableros de color verde oscuro.

Mesas de dos tapas en color verde oscuro acompañadas de sillas de aluminio.
Las mesas de dos tableros de color verde oscuro van acompañadas de sillas de aluminio perforadas con grandes agujeros.

Otras mesas hechas de láminas dobladas de fino metal de color bígaro tienen lados en ángulo, lo que les permite formar formas serpenteantes cuando se alinean en una fila.

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Alrededor del perímetro se colocan otomanas tapizadas redondas tapizadas en azul pálido y verde, delineadas por un conjunto de divisores de madera independientes y plantas en macetas.

«La incorporación de colores y materiales llamativos se suma a la alegría y la naturaleza táctil del espacio», dijo el estudio.

Para el nuevo espacio, el museo y la Oficina del Espacio Tangible encargaron a 10 artistas locales el diseño de taburetes únicos que salpican la cafetería.

Grandes pufs redondos en la decoración de una cafetería.
Se proporcionan grandes otomanas redondas para asientos más informales.

Asientos de madera artesanales, fabricados por domingosfueron personalizados por Minjae Kim, Chen Chen y Kai Williams, Ellen Pong, Kim Mupangilai y más.

«Estas piezas artesanales no sólo complementan el diseño de la cafetería, sino que también reflejan la filosofía de que la comida, como el arte, es una experiencia inmersiva: involucra los sentidos, genera conversación y crea una conexión entre el creador y el público», dijo la Oficina de Espacio tangible. .

Vista exterior del Museo de Brooklyn y su cafetería.
El café fue rediseñado antes del 200 aniversario del Museo de Brooklyn

El edificio del Museo de Brooklyn, diseñado por McKim, Mead & White y terminado en 1895, albergará diversas exposiciones y eventos previstos para celebrar su bicentenario.

Estos incluyen Rompiendo moldes: El Museo de Brooklyn cumple 200 añosuna vitrina que celebra la colección y el patrimonio de la institución que abrirá sus puertas en febrero de 2025.

Fundada por Michael Yarinsky y Kelley Perumbeti, Office of Tangible Space fue preseleccionada en la categoría Diseñador de Interiores Emergente del Año de los Premios Dezeen 2020.

La fotografía es de Mateo Gordon.

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Los ingredientes clave para la vida en la Tierra provienen del espacio, sugiere nueva evidencia

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Los ingredientes clave para la vida en la Tierra provienen del espacio, sugiere nueva evidencia

Ha surgido nueva evidencia que sugiere que los componentes básicos de la vida fueron traídos a la Tierra primordial desde el espacio mediante meteoritos, un descubrimiento que podría ayudar a los científicos a buscar vida extraterrestre.

Se cree que estos meteoritos fueron restos fracturados de los primeros «asteroides no fundidos», un tipo de planetesimal. Los planetesimales son pequeños cuerpos rocosos que sirvieron como componentes básicos de los planetas rocosos del Sistema Solar, incluida la Tierra. Se formaron hace unos 4.600 millones de años en el disco de polvo y gas que rodeaba al sol naciente, cuando las partículas alrededor de nuestra joven estrella comenzaron a pegarse, acumulando más masa y formando cuerpos cada vez más grandes.

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