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.
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.
Por primera vez observamos el agujero negro de Sagitario A* en luz polarizada. La colaboración del Event Horizon Telescope dice que la imagen ofrece una nueva mirada al «campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro» en el centro de la Vía Láctea.
Colaboración EHT
ocultar título
alternar título
Colaboración EHT
Por primera vez observamos el agujero negro de Sagitario A* en luz polarizada. La colaboración del Event Horizon Telescope dice que la imagen ofrece una nueva mirada al «campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro» en el centro de la Vía Láctea.
Colaboración EHT
El agujero negro en el centro de nuestra galaxia ha sido comparado con un donut, y resulta que ese donut tiene remolinos. Los científicos compartieron una nueva imagen fascinante el miércoles, que muestra a Sagitario A* con un detalle sin precedentes. La imagen de luz polarizada muestra la estructura del campo magnético del agujero negro en forma de una llamativa espiral.
«Lo que estamos viendo ahora es que hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea», dijo Sara Issaoun, codirectora del proyecto y becaria Einstein en el programa de la Vía Láctea. Becas Hubble de la NASA. Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísica, dijo en un declaración sobre la imagen.
La imagen captura lo que la colaboración del Event Horizon Telescope llama una «nueva vista del monstruo que acecha en el corazón de la Vía Láctea».
La analogía del donut también se aplica a la distancia: debido a la distancia entre la Vía Láctea y la Tierra, mirarla desde nuestro planeta es como ver un donut en la superficie de la Luna.
Sagitario A*, también llamado a menudo Sgr A*, está aproximadamente a 27.000 años luz de la Tierra. La primera imagen del agujero negro supermasivo se publicó hace dos años y muestra gas brillante alrededor de un centro oscuro, y carece de los detalles de la nueva imagen.
El agujero negro supermasivo Sagitario A* es visible a la izquierda, en luz polarizada. La imagen central insertada muestra la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, capturada por SOFIA. La imagen de fondo muestra el mapeo de la emisión de polvo polarizado a través de la Vía Láctea realizado por la Colaboración Planck.
S. Issaoun, Colaboración EHT
ocultar título
alternar título
S. Issaoun, Colaboración EHT
El agujero negro supermasivo Sagitario A* es visible a la izquierda, en luz polarizada. La imagen central insertada muestra la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, capturada por SOFIA. La imagen de fondo muestra el mapeo de la emisión de polvo polarizado a través de la Vía Láctea realizado por la Colaboración Planck.
S. Issaoun, Colaboración EHT
Se sabe que los agujeros negros son «efectivamente invisibles», como se muestra La NASA dice. Pero afectan significativamente el espacio que los rodea, más obviamente al crear un disco de acreción: un remolino de gas y material que orbita una región central oscura.
La primera imagen de un agujero negro se publicó en 2019, cuando el proyecto Event Horizon Telescope compartió una imagen del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87 (M87), a unos 55 millones de años luz de la Tierra en el cúmulo de galaxias Virgo. . Aunque está más lejos, el agujero negro conocido como M87* es mucho más grande que Sagitario A*.
Cuando los investigadores compararon recientemente vistas de los dos agujeros negros en luz polarizada, quedaron sorprendidos por sus características comunes, siendo las más espectaculares estos remolinos.
«Además del hecho de que Sgr A* tiene una estructura de polarización sorprendentemente similar a la observada en el agujero negro M87*, mucho más grande y poderoso», dijo Issaoun, «hemos aprendido que los campos magnéticos fuertes y ordenados son esenciales para cómo funcionan los agujeros negros». Los agujeros interactúan con el gas y la materia que los rodea”.
Las imágenes lado a lado de M87* y Sagitario A* revelan que los agujeros negros supermasivos tienen estructuras de campo magnético similares, lo que sugiere que los procesos físicos que gobiernan los agujeros negros supermasivos pueden ser universales.
Colaboración EHT
ocultar título
alternar título
Colaboración EHT
Las imágenes lado a lado de M87* y Sagitario A* revelan que los agujeros negros supermasivos tienen estructuras de campo magnético similares, lo que sugiere que los procesos físicos que gobiernan los agujeros negros supermasivos pueden ser universales.
Desde un punto de vista práctico, los agujeros negros presentan una diferencia sorprendente: mientras que M87* tiene la habilidad de permanecer estable, nuestro Sgr A* «cambia tan rápidamente que no se queda quieto para tomar fotografías», dijeron los investigadores en su comunicado de prensa. .
En el momento en que se capturaron las observaciones de Sgr A*, la colaboración del EHT estaba utilizando ocho telescopios en todo el mundo, uniéndolos para crear un instrumento del tamaño de un planeta, aunque virtual. Los resultados de su trabajo fueron publicados el miércoles en Cartas de la revista astrofísica..
Se espera que la colaboración observe a Sgr A* nuevamente en abril.
Llevamos semanas hablando de ello, pero el eclipse solar total del 8 de abril de 2024 está cada vez más cerca. Y debería ser glorioso.
En la tarde del 8 de abril, la mayoría de nosotros podremos ver el eclipse de alguna forma, pero la distancia entre su ubicación y la trayectoria de totalidad determinará qué parte del Sol será cubierta por el eclipse.
Muchos lugares de Estados Unidos experimentarán un eclipse total, durante el cual el sol quedará completamente oscurecido y, durante unos minutos, el cielo quedará sumido en la oscuridad. Otros lugares experimentarán un eclipse parcial (si el clima lo permite).
Busque su código postal a continuación para revelar el tiempo, la duración, el pico y el porcentaje del eclipse.
¿Cuándo tendrá lugar el eclipse solar de 2024? ¿A qué hora es el eclipse cerca de mí?
Utilice nuestro práctico localizador de códigos postales a continuación para saber cuándo ocurrirá el eclipse solar de 2024 en su área, de principio a fin, y cómo puede esperar que se vea.
¿No ves nuestros gráficos? Haga clic aquí para actualizar la página.
El eclipse solar del 8 de abril de 2024 comenzará en el norte de México antes de dirigirse hacia los Estados Unidos, comenzando cuando la sombra de la luna pase por Texas a la 1:27 p.m. CDT.
El eclipse trazará un camino a través de Texas antes de dirigirse al noreste a través del resto del país, incluidos Oklahoma, Arkansas, Missouri, Kentucky, Indiana, Ohio, Pensilvania, Nueva York, Vermont, New Hampshire y Maine. Esto también incluye una pequeña porción del sureste del condado de Monroe, Michigan.
Hay una pequeña parte del condado de Monroe, cerca de Toledo, que se espera que esté en el camino de la totalidad. Esto significa que el área probablemente se oscurecerá y las temperaturas bajarán unos pocos grados a medida que la sombra de la luna cubra el sol.
Aquí es cuando puedes esperar ver el eclipse desde tu ciudad o región. (¿No ves el gráfico a continuación? Toca aquí.)
Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) enfrentan muchos desafíos durante su estadía a bordo del laboratorio flotante, y uno de esos desafíos es garantizar que sus pertenencias no se pierdan en el vacío del espacio.
Desafortunadamente, eso es lo que experimentaron los astronautas Jasmin Moghbeli y Loral O'Hara el 2 de noviembre de 2023, cuando una bolsa de herramientas valorada en unos 100.000 dólares se les escapó de las garras durante una caminata espacial. La bolsa de herramientas ahora está siendo rastreada desde la superficie de la Tierra mientras orbita el planeta, como se puede ver en el siguiente video tomado en Añasco, Puerto Rico, el 11 de noviembre de 2023. En particular, la bolsa de herramientas parece cambiar de brillo, lo que sugiere que está dando vueltas mientras orbita el planeta.
Además, Crew-7 fue devuelto a la superficie de la Tierra por la cápsula Crew Dragon de SpaceX y recientemente se sentó para su primera conferencia de prensa posterior al vuelo en la que el astronauta de la Agencia Espacial Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), Satoshi Furakawa, explicó que se sintió avergonzado cuando descubrió que capturó accidentalmente la bolsa de herramientas mientras intentaba tomar una foto del monte. Fuji.
3
VER GALERÍA – 3 IMÁGENES
«Creo que estábamos en el nodo 1, almorzando o cenando, y Satoshi había salido a la cúpula para tomar fotografías.«, relató el comandante de la misión, el astronauta de la Agencia Espacial Europea Andreas Mogensen. «Él entra y dice: “Bueno, ya sabes, lo siento mucho, mucho, mucho. Pero ya sabes, tomé esta foto. Y todos pensábamos: “¿Qué está pasando?«
«Había logrado tomar una foto de la bolsa de herramientas mientras cruzaba el Monte Fuji.» Mogensen continuó. «Intentó tomar una foto del Monte Fuji y terminó con una foto de la bolsa de herramientas.«