Гомеостатическая Вселенная

Я подумал, что у меня регулярно набираются интересные ссылки или материалы, про которые нет времени рассказывать подробно, а поделиться хочется. Буду собирать такое в рубрику #нет_гомеостазу. Новости, статьи, посты — не только про науку, а просто интересное, ссылками и кратким описанием.

• Открытое письмо медалистов Филдса про состояние ИИ в математике (довольно алармистское) — очень в тему моего прошлого поста. И очень интересный ответ на него от другого медалиста Филдса Timothy Gowers, который письмо не подписал.

• Университеты в эпоху ИИ. Научная статья, обсуждающая необходимые перемены для поддержания работы университетов и высшего образования в целом.

• Reimagining research papers as interactive and reliable AI agents — статья в Nature. Nuff said.

• Как выглядит мир, если замедлить скорость света: прикольная демка/симуляция эффектов относительности.

• Обзор литературы о форме Вселенной: оказывается, все совсем не так однозначно, как я думал, и современные данные оставляют этот вопрос открытым.

• Один имплант работает и для речи, и для жестов (для пациентов с параличом).

• Я прочитал роман "Клара и Солнце" Исигуро — он тоже про ИИ, мне понравилось.

• Квантовые скачки впервые наблюдали в механических осцилляторах — переходы между разными квантовыми уровнями энергии до сих пор для макроскопических объектов были недоступны, большой прорыв!

• Body integrity dysphoria — редкое состояние, в котором части тела кажутся лишними и люди пытаются от них избавиться. Я давно читал про это, но тут подробное описание, включая современное состояние дел (как обычно в таких ситуациях, мы не очень понимаем).

Пятничное чтение (мой пост не про науку):

• Головоломки: ламповое развлечение в мире бездушных компьютеров

⬆️⬆️⬆️

Хуже того: вся академическая наука построена на общественном договоре, что вот есть странные люди, которые тратят свою жизнь на странные вещи, чтоб остальным не пришлось. Общество получает иногда важные прорывы, которые можно применить для развития цивилизации, и платит странным людям за это зарплату. А теперь странных людей можно заменить на ИИ, который гораздо дешевле, быстрее и не ноет в соцсетях (пока). И вот именно в этом и заключается убийственная способность ИИ: он не убивает науку как концепци — ее скорее становится проще делать — но как общественный конструкт.

Параллельно рушатся привычные структуры научного рецензирования и написания грантов (теперь и то, и то ИИ может делать лучше человека, которому снова остается роль "проверки", что ИИ не нагаллюцинировала себе что-то). Конечно, эта система была плоха изначально, но она работала и давала нам понятную систему верификации знания и экспертизы. Сейчас это пропадает, не давая взамен новой системы, а вместо этого внося хаос. Что с этим делать — совершенно не ясно.

Конечно, понятно, что компании не смогут поддерживать такой темп развития моделей, учитывая убыточность и трату ресурсов. Понятно, что разрушение академических структур — тоже дело многих лет, инерция системы огромна. Но как поменяется отношение к науке? Как поменяются привычные нам структуры? Сколько ученых останутся буквально без смысла работы? Как жить, когда то, над чем ты работал 30+ лет, вдруг оказывается никому не нужным?

Я тут нахожусь в комфортном положении: с одной стороны, в экспериментальную физику ИИ пока не пришел, так что мою работу он не отнимает пока, а скорее делает проще. С другой, я с первого дня использую ИИ, в отличие от многих моих коллег, которые стараются его избегать, что дает мне конкурентное преимущество. Но я не могу перестать думать, что разрушение института науки в привычном нам смысле неизбежно, и я не понимаю, что я могу этому противопоставить (и надо ли оно вообще).

UPD: в посте изначально была неправильно сформулирован факт решения, теперь я поправил, спасибо читателям!

#академия #жизнь_в_науке #ИИ

Как ИИ убивает науку

Последние дни много думаю про влияние ИИ на академическую науку, и в контексте нового скандала с OpenAI это оказывается еще более актуально.

Если вы вдруг не слышали, OpenAI утверждает, что их ИИ решили "задачу тысячелетия" — доказали, что в уравнениях Навье-Стокса, которые описывают динамику жидкости, может образоваться сингулярность — разрыв при изначально гладкой динамике. Это — одна из самых важных нерешенных задач в физике, где, в отличие от какой-нибудь темной материи, применение очевидно и очень актуально для нашей ежедневной жизни. Эти уравнения описывают, как ведет себя жидкость в любых условиях, и используются повсеместно — от заводов и фабрик до проектирования кораблей. Но до сих пор у нас не было аналитических решений этих уравнений в общем случае, а только какие-то частные случаи или численные решения. Мы даже не были уверены, что такие решения существуют, и что мы можем использовать уравнения для моделирования жидкости в любых условиях. А тут такой прорыв! При этом решение было найдено всего за пару дней работы ИИ.

Но есть нюанс, Петька. Оказалось, что решение OpenAI подозрительно похоже на подход, который использовали другие ученые в последние годы. Они разрабатывали свое решение вместе с чатгпт, а один из них работал на Anthropic. Когда пару дней назад в медиа просочились новости, что Anthropic (читайте тот ученый) близки к решению, OpenAI по-быстрому натренила свои модели и решила задачу первой. Только вот судя по всему они использовали черновики этих ученых в процессе обучения. Такая вот закавыка!

Но я хотел поговорить не об этом, хотя это характерный симптом, конечно. ИИ становится гораздо умнее нас. Математика и теоретическая физика просто рушатся под его напором: зачем теперь нужны теоретики, если ИИ может сделать за пару дней то, что все математики планеты не могли сделать за столетие?! И в этом кроется парадокс: ИИ одновременно и двигает нас на недостижимые высоты, и убивает академическую науку.

С одной стороны, ИИ дает доступ к огромному спектру знаний, которые раньше были недоступны. Например, я ищу контекст для своей статьи, и получаю концептуально похожие вещи и совсем других областей (скажем, физики электричества). В других терминах (так что я сам бы никогда не нашел) и формулировках (а если бы и нашел, не связал бы с моей работой, не будучи экспертом), но фундаментально то же самое. И в той области подход разработан гораздо дальше, так что я могу использовать эти наработки для своих моделей. Кроме того, сам процесс тестирования гипотез становится очень быстрым: у меня есть список идей, которые я когда-нибудь хотел бы изучить, но на которые никогда не хватало времени или знаний. Теперь я просто запускаю агента поработать над идеей и выдать мне вердикт, список литературы и т.д. — и могу за полчаса своего времени оценить адекватность идеи (и насколько она вообще нова).

С другой стороны, это все приводит к кризису целеполагания. Зачем мне тратить свою жизнь на специализацию в какой-то области, не спать ночами, вкалывать по 60 часов в неделю за копейки, чтобы потом пришел ИИ и решил мою задачу за два дня? И вообще все задачи, которые у меня когда-либо были? Когда за 200€ в месяц можно полностью заменить мою экспертизу? Представьте, что вы пожертвовали личной жизнью, деньгами, временем ради высокой цели продвижения человеческого знания вперед. И потратили на это 30+ лет. А тут приходит какой-то алгортим, который в один день делает всю вашу экспертизу и великую цель абсолютно бессмысленной, обходя на повороте сразу и навсегда. Да, популярное сейчас мнение, что, мол, теперь можно сосредоточиться на высокоурвневой работе, давать ИИ задания, придумывать фундаментально новые идеи (на что ИИ пока не очень способен). Но по сути это роль надзирателя над ИИ, а не исследователя. Ради этого я столько вкалывал?! Мне нравится делать науку, а не быть нянькой для ИИ.

⬇️⬇️⬇️

В научпоп пространстве шумиха: один из экспериментов по поиску темной материи обнаружил частицу, которая похожа на темную материю. Тада! Хотя статья еще не вышла даже на архиве, журналисты подняли шум, конечно же — все же не каждый день такое. Побуду голосом скепсиса.

Речь об эксперименте LUX-ZEPLIN (про который я рассказывал два года назад). Он ищет так называемые вимпы — частицы темной материи, которые должны возбудить атомы в большом баке ксенона. Эти атомы излучают свет, а по излучению можно опознать частицы. В зависмости от типа событий, атомы возбуждаются в разном объеме и количестве. Все данные долго-долго собирают, обрабатывают и пытаются из них вычленить события, выделяющиеся из стандартных событий, типа обычной частицы или пробежавшего мимо котика. Вот тут в результате обработки данных вроде как нашли частицу, которой не находится стандартного объяснения, а темная материя — подходит.

Почему я пишу "вроде как": статья еще не вышла, даже препринта нет, был только доклад на конференции. Будем посмотреть. Но я не ожидаю каких-то значительных расхождений с тем, что известно сейчас.

UPD: как подсказывают в комментах, препринт доступен на сайте коллаборации. Я мельком посмтрел его — в целом, мнения не поменял.

Почему я скептически настроен?

Во-первых, статистическая значимость мала: это одна-единственная частица, и ее обнаружение имеет значимость около 2.6 сигма. Это 0.5% вероятности, что это ошибочка. Для физики частиц это очень много: для открытия должно быть как минимум 5 сигма (т.е. вероятность ошибки 1 в 3.5 млн). Я подробно рассказывал про значимость в старом посте тут.

Во-вторых, это не первый раз, когда в физике частиц "находят" новую уникальную частицу, которая потом пропадает по мере получения новых данных: такое случается по паре раз в год.

Более того, это даже не первый раз, когда в поиске частиц темной материи происходят "прорывы", которые пропадают, когда начинают анализировать данные более подробно. Тут можно вспомнить эксперименты DAMA/LIBRA (про них я писал, например, в этом тексте), которые на протяжении многих лет "регистрировали" темную материю (и которая пропадала в независимых экспериментах). Или вспомнить аномалии в эксперименте XENON.

В-третьих, априорная вероятность обнаружения частиц с такой массой не очень велика: прошлые эксперименты закрыли значительную часть пространства параметров. Так что, если бы меня изначально спросили, какова вероятность найти такую частицу, я бы сказал: мне кажется, мала. Новые данные повышают ее, но не очень сильно.

В общем, все равно интересно! Ждем статьи и серьезных разборов от экспертов. А пока можно посмотреть другие мои материалы про темную материю:

→ в этой лекции я рассказывал про современные методы поиска ТМ,
→ в этом посте описывал эксперимент, в котором светом светят сквозь стену в надежде поймать ТМ,
→ в этом тексте я подробно писал про темную материю в принципе: почему мы думаем, что она существует, какие типы бывают и т.д.

#темная_материя

Прошла неделя, и что я узнал?

Во-первых, я убился составлять бюджет. В прошлых грантах бюджет был сильно меньше, и можно было не заморачиваться так сильно: накидал общих вещей и норм. Здесь же основная проблема — денег не хватает! То есть, грант на 1.5М€ + еще немного, если очень попросить. Но как только начинаешь добавлять зарплаты аспирантов, эти 1.5 ляма пропадают мгновенно. А ведь надо еще оборудование, да еще так, чтоб было понято, что это не абы какой проект, а ого-го, сложное! А потом еще надо учесть, что оборудование будут продолжать использовать после окончания гранта, так что эти деньги придется частично вернуть (точнее, учесть в бюжете).

Во-вторых, много бумажек: нужно соглашение с универом, соглашение с институтом, коммерческие предложения на оборудование, куча каких-то форм, бррр.

В-третьих, надо написать саму идею эксперимента, да не просто так, а чтобы было понятно, зачем мне столько людей и оборудования. Чтоб план был подробно расписан (Гант-чарты!!!)...Более того, сама заявка состоит из двух частей: для не-экспертов (первая часть ревью) и для специалистов (вторая часть ревью). Они частично перекрываются, но должны быть совсем в разном стиле написаны. Пока я, правда, пытаюсь проработать детали рабочего плана и конкретные цели, но через неделю сяду плотно за написание.

Еще оказалось, что мало того, что в этом году будет сильно выше конкуренция из-за измененных правил, так еще и в следующем году этот грант выдавать не будут, так что все рванут писать в этом.

А сроки тоже веселые: при подаче в октябре я в лучшем случае получу деньги где-то в ноябре через год. А узнаю о результатах в сентябре следующего года.

Короче, жуть!

#ERC

Звезда-черная дыра: ученые открыли новый тип космического объекта

Я уже писал про это год назад, но тогда это была только гипотеза. За последний год ее проверили и подтвердили: мы набюдаем новый тип звезды: звезда-черная дыра. В недавней статье ученые рассказывают, что это странный объект, похожий на гигантскую звезду — облако раскаленного газа размером с Солнечную систему, в центре которого находится массивная черная дыра (массой в 100000 солнечных).

JSWT наблюдает множетсво "рубинов" — красных точек, объектов, существовавших на заре существования Вселенной. Обычно вообще мы наблюдаем настолько красные объекты только если они "спрятаны" в облаках пыли и газа, которые поглощают большую часть света. Но в данном случае это не так: здесь явно яркий красный свет преобладает в спектре самого источника. При этом объект чрезвычайно яркий: в сотни миллиардов раз ярче любой звезды, то есть, тут явно в деле не обычная термоядерная реакция. Проведя симуляции, ученые подтвердили, что такое поведение согласуется с черной дырой в центре большого водородного облака. То есть, перед нами звезда, разгореваемая не термоядерной реакцией, а падением вещества в черную дыру. При этом газ оказывается очень плотным, быстро вращающимся и турбулентным — как в настоящей звезде.

Теперь ученые подозревают, что большая часть "рубинов" — такие вот хитрые объекты.

Для меня остался не очень понятным вопрос, почему мы не наблюдаем таких звезд ближе, в более поздние времена. Я подозреваю, что дело может быть в ранних стадиях формирования галактик, когда такие огромные облака водорода еще могли быть захвачены черными дырами (а позже они уже все превратились в другие звезды). Многое еще не ясно и в механизме формирования такой сверхмассивной черной дыры так рано в истории Вселенной (они находятся на красном смещении 7.5, т.е. где-то порядка 700 млн лет от большого взрыва). Ученые строят теории, но что-то с уверенностью сказать пока невозможно.

В общем, очень увлекательно! Удивительно, что Вселенная преподносит нам такие сюрпризы там, где уже, казалось бы, все более или менее понятно.

#черные_дыры #космология

Попробую небольшой эксперимент. Я собираюсь подаваться на большой грант и потранслирую вам в прямом эфире, как это будет происходить 🙂 Дедлайн — 17 октября, у меня есть только общий драфт концепции. Будет весело!😅

Я буду подаваться на ERC Starting Grant — это самый большой и престижный европейский грант. Он дает довольно много денег (1.5 млн €), дает много свободы в том, что именно делать, и — главное — потенциально дает полную независимость. С ним можно создать свою научную группу или выделиться внутри рабочей группы. Для меня это значит, что 50% своего времени я буду тратить на развитие своей личной научной программы, не оглядываясь на босса. И в целом это очень престижный грант, который откроет много карьерных дверей. Если его получить. Это нетривиально: только около 10% заявок в итоге одобряются.

Сам процесс состоит из подачи текста из двух частей (для общей аудитории рецензентов и для специалистов) и интервью, если пройдешь первые этапы.

Я начинаю очень поздно: обычно к этому моменту нужно уже иметь готовый текст, чтобы все успеть. Но я, как обычно, замотался с другими делами, и не мог решиться подавать в этом году. Но если не в этом году — то через год, а там уже будет совсем другая история (возможно, придется искать другую тему и т.д.). Но зато у меня очень ограниченный таймлайн, а значит, это не займет все мое время. Удобно! Учитывая, что я как раз закончил писать несколько статей, у меня появилось чуть больше времени на это все.

Вам я буду рассказывать по ходу дела, как проходит процесс, если будет что-то интересное. Ну и потом — подготовка к интервью и вот это все. Тему рассказать не могу, правда.

Вчера вечером я написал большое письмо в администрацию универа с просьбой о поддержке (у них для такого отдельные люди), сегодня помучил чатгпт для создания пошаговой инструкции к тому, что мне делать. Первый шаг сделан, погнали!

#ERC

Я смотрел проекцией с телескопа: было очень круто! А еще были видны солнечные пятна (зум на второй картинке).

Показывайте свои фотки! Может быть, кто-то был в Испании и видел полное затмение?

Сегодня вечером — солнечное затмение! Как его правильно смотреть?

UPD: если вы живете там, где не видно, вот трансляция ESA: https://www.youtube.com/live/DRDx2xDR8NA

Когда? Сегодня около 19.30-20.00 по Европе.

Где? Лучше всего будет видно в юго-западной Европе (Испания вообще насладится полным затмением). В северной Европе тоже будет видно, хоть и частичное, а вот в РФ будет только очень небольшая часть. Посмотрите на карту тут.

Как выбрать место? Затмение будет прямо перед закатом, поэтому обязательно выбирайте место, где будет чистый горизонт. В идеале на возвышении.

Как НЕ смотреть? Ожог роговицы — очень сомнительное удовольствие. А произойти он может не только от видимой части излучение, но и инфракрасного (и ультрафиолета). Поэтому тот факт, что какой-то объект темный на глаз, не гарантирует безопасности. Например, засвеченная фотопленка неплохо фильтрует видимый свет, но пропускает почти 50% инфракрасного излучения. Травма в таком случае почти гарантирована. Поэтому не используйте:

• CD диски
• дискеты
• МРТ или рентгены
• очки от солнца
• копченое стекло
• разные пленки
• дедушкины очки "для сварки"

Поверьте, оно того не стоит. Тем более, что есть простые и безопасные способы.

Как же можно смотреть? Есть три безопасных варианта:

1. специальные очки, aka solar viewers: их не всегда просто найти, и надо быть очень осторожными с подделками. Список хороших вендоров тут, но я сомневаюсь, что вы успеете купить) Хороший вариант — зайти в местный планетарий и спросить там, у них обычно продаются правильные очки. Не покупайте рандомные очки с амазона или на улице, это реально опасно!

2. очки для сварки с DIN 13-14 (не меньше!). Спецификация обязательно должна быть написана на очках и сами линзы должны быть чистыми и без царапин. Если у вас есть пафосные самозатемняющиеся — не берите их.

3. Самый простой вариант: проекция (кину в комменты пример).

Очень простой девайс: делаете темную коробку, на одну сторону клеите белую бумагу, в другой — делаете мааленькую дырку для солнца и дырку побольше для глаза. Альтернативно, можно сделать в боку. Важные аспекты:

• дырка для Солнца должна быть не видна через дырку для глаза. Поэтому самый простой вариант — делать их в одной стенке, чтобы стоять спиной к Солнцу. Но тут есть минус: изображение будет маловато. Можно делать дырку в стенке около экрана, но надо быть аккуратным с тем, куда смотришь.

• чем меньше дырка для Солнца, тем лучше будет изображение. 1мм должно хватить) Лучше всего сделать так: вырезаете в коробке дырку в пару см, закрываете ее фольгой, и в фольге делаете дырочку иголкой. Так она получится ровная и нужного размера. Ровная — это важно! Без этого Солнце будет выглядеть тупо. Маленькая тоже важно: чем меньше она, тем четче будет изображение. Но слишком маленька тоже не очень, т.к. тогда потеряется яркость (и может появиться диффракция). Так что около 1мм.

• размер коробки не имеет значения, если дырка для глаза в той же стенке, где дырка для солнца. А вот если вы смотрите рядом с экраном, то лучше сделать коробку подлинее: например, 1.5-2м дадут вам в меру большое изображение (типа пары см).

Люкс вариант: если у вас есть телескоп, то можно сделать проекцию через него (я буду делать так). Просто направляете телескоп на белый экран (только не посмотрите глазом в него). Так изображение будет большим и красивым.

Нашел очень полезную статью про то, как использовать цвет и градиенты в научной коммуникации. В ней рассказывается, как "красивые" градиенты могут менять смысл данных из-за особенностей восприятия цветов глазом. Ну и, конечно, какие градиенты остаются видны для людей с особенностями восприятия цвета.

The misuse of colour in science communication by F. Crameri et. al.:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-19160-7

Там много полезных советов, в частности гайд по выбору правильного градиента в зависимости от типа данных. Некоторые вещи мне были совсем не очевидны!

Кстати, последнюю нашу статью я проверял специально, что все иллюстрации доступны людям с дальтонизмом и прочими особенностями цветового восприятия:

https://mariechatfield.com/simple-pdf-viewer/

Было сложно! Пришлось поменять довольно много цветов, чтобы оно было как-то видно. Но в конечном итоге получилось более или менее, хотя где-то пришлось пойти на компромисс между затратами времени и доступностью.

Немного истории этой работы: 3 года назад я прочитал статью, где похожий эффект рассматривался теоретически в контексте детекторов гравитационных волн. Учитывая серьезность эффекта, я возмутился, что никто про это не говорит вообще, а страдать-то будут все в итоге! Поэтому я привез на одну из тематических конференций постер, в котором не было никаких моих личных результатов, а просто мессадж: АААААА! Люди не впечатлилсь. Тогда я подумал: надо сделать простой эксперимент и показать, как это может быть страшно! Потому что реально, если с этим ничего не сделать, супер-пупер апдейты детекторов на сотни миллионов € будут просто коту под хвост.

Вернулся с конференции, поговорил со студентом — мол, не хотел бы ты быстренько, за пару недель (famous last words), сделать эксперимент? Он согласился, только вот на его установке было неудобно — мы пошли к другому студенту с тем же предложением. В итоге реально за пару недель работы днем и ночью мы переработали установку, чтобы сделать эксперимент. И....ничего не увидели. Ну то есть что-то увидели, но совсем не то, что ожидали.

Я сел за теорию и обнаружил, что, во-первых, одна из тех старых теоретических статей просто не верна: она отбрасывает один из членов, который отвечает за совершенно новый эффект (как раз эти гипер-потери). Во-вторых, стало понятно, что не так все просто можно продемонстрировать, нужно собирать отдельный эксперимент для этого. Но штош, пути назад уже не было, поэтому студенты погрузились в эксперимент, который постоянно переставал работать и выдавал странные результаты, а я — в симуляции и теорию. Буквально за три месяца мы наконец получили результаты, которые ожидали — и даже больше! Мы увидели, как небольшие отстройки в установке полностью убивают квантовые корреляции. Но и придумали, что можно эти отстройки оптимизировать специальным образом, чтобы вернуть корреляции к жизни!

Дальше я долго-долго не мог написать текст статьи. Было сложно: мы хотели идти высоко (в Nature), что требовало определенного стиля. Надо было разобрать детально теорию и написать скрипты для этого всего. И я просто прокрастинировал, отвлекаясь на другие проекты. Мне было ужасно стыдно, но ничего поделать не мог — не шло и все тут.

Наконец полтора года назад я выдал первый черновик статьи, который мы еще полгода правили и доводили до ума, и наконец в декабре прошлого года подали в Nature. Обычно редакторы журнала сразу говорят, если им не по нраву статья — буквально за пару дней. Но тут они нас мусолили несколько недель, прежде, чем выдать отказ: "работа интересная, но у нас слишком много статей, сорян, идите лесом". Я за несколько дней переделал текст и подался в Nature Photonics — и там получил тот же ответ, тоже спустя несколько недель. Ждать еще дольше не хотелось, поэтому мы пошли в Nature Communications: у него хоть и есть определенная репутация "pay to publish", там все равно оч серьезный отбор. Но нам повезло: оба рецензента были очень позитивные, попросили только мелкие правки, которые можно было быстро добавить. Кстати, рецензии и нашу на них реакцию можно увидеть в открытом доступе тоже (на странице статьи перейти в peer review). Гораздо дольше заняло приведение в подходящий формат картинок и самого текста (ох я намаялся!).

Но результатом я очень доволен: мне кажется, это одна из лучших моих статей — и по важности эффекта, и по качеству текста. Но и мало на какую статью я тратил столько сил, времени и нервов! Как же я был рад наконец закончить эту историю!

Статья в открытом доступе тут: https://www.nature.com/articles/s41467-026-75899-5

Наконец могу рассказть о нашем открытии, про историю публикации которого я жаловался вам уже вот больше года.

Мы открыли новый механизм потерь в оптических системах (мы его называем "гипер-потери" — hyperloss по-английски звучит получше). Все знают или по крайней мере слышали, что потери (и декогеренция в целом) критично важны для квантовых систем. Например, главная причина, почему мы до сих пор не можем сделать хороших квантовых компьютеров — декогеренция, которая разрушает квантовое состояние внутри компьютера. При этом часто даже совсем небольшое количество потерь оказывается очень серьезным: скажем, 5-10% потерь во всей системе уже ограничивают ее полезность.

Один из источников потерь в оптических системах — неидеальная интерференция между разными лазерными пучками. Каждый лазерный луч имеет свою форму (расширяется, сфокусирован где-то). Если форма лучей не идеальна совпадает, часть их не интерферирует и оказывается в другой "моде": после интерференции получается два луча — основной формы и некоторой хитрой "остаточной". Мы это называем рассогласованием мод. Обычно это считается источником потерь, что уже довольно плохо. Мы показали в эксперименте, что это гораздо более катастрофический эффект.

Мы открыли, что в некоторых условиях даже очень небольшое рассогласование мод (в несколько %) может привести к полной потери всех квантовых корреляций. Более того, система оказывается в практически тепловом состоянии — хуже, чем если бы не использовали квантового света вовсе. Поэтому мы назвали эффект "гипер" потери.

Во многих квантовых сетях мы используем сжатый свет (я много писал про него, тут например). В нем неопределенность какого-то параметра луча (например, фазы) сжимается ниже пределеа Гейзенберга — ценой пропорционального разжатия другого параметра. Обычно мы настраиваем весь эксперимент так, чтобы он использовал эту сжатую неопределенность. В данном эксперименте мы начинаем с 5.8 дБ сжатия (неопределенность ниже примерно в два раза меньше основного состояния), и после двух взаимодействий в системе, мы теряем все сжатие и остаемся с 1.5 дБ теплового состояния.

Эффект проявляется, когда у нас есть несколько компонентов, где есть рассогласование мод и при этом значительное сжатие. Во многих современных системах этот режим еще не достигается, поэтому до сих эффект практически не наблюдали. Но в будущем квантовые сети и квантовые компьютеры будут подвержены эффекту гиперпотерь, что до сих пор никем не учитвалось.

К счастью, мы также придумали, как можно использовать этот эффект во благо: при правильной настройке фаз можно не только полность убрать гипер-потери, но и минимизировать общие потери на рассогласование мод. Например, в эксперименте у нас около 15% потерь, но мы превращаем их в эффективные 2.8% потерь.

Статья опубликована в Nature Communications: https://www.nature.com/articles/s41467-026-75899-5

Я расскажу еще детали работы подробно в отдельном посте.

На следующей неделе буду в Берлине читать популярную лекцию про телескоп Эйнштейна и будущее гравитационных волн на фестивале "Emigration to the future".
Приходите в субботу, 8 числа, в 6 вечера, послушать (детали будут в комментах).

На фестивале вообще разные интересные эвенты, и научные, и всякие другие, следите за программой!

PS я никуда не пропал, а был в отпуске. Скоро напишу разного, накопилось интересных новостей!

Получил свой первый полноценный грант! Германия наконец-то решилась немного вложиться в телескоп Эйнштейна и выдала большой грант нескольким командам. Одна из команд — моя (в смысле, я ко-спикер), в ней несколько проектов, один из которых тоже целиком мой.

Я буду работать над созданием полноценной модели шумов в детекторе. Я когда-то в большом посте рассказывал про сам детектор и как на него влияют разные шумы: тепловые колебания подвесов и зеркал, сейсмический шум, остатки разных газов в вакуумных камерах и, конечно, квантовый шум (про который я подробно рассказывал недавно). Все эти шумы составляют полную чувствительность детектора, которая определяет, можем ли мы регистрировать определенные сигналы, или нет. И они же определяют весь дизайн детектора. Несмотря на важность модели чувствительности для всего (в том числе финансирования), она пока оставляет желать лучшего: многие вклады моделированы довольно примитивно, а сам код не откомментирован и не прошел ревью. В этом проекте мы и будем заниматься приведением его в порядок по всем параметрам: современный подход к процессу, открытый доступ, воспроизводимость и т.д.

Для меня это большой шаг, т.к. до сих пор я не был успешен в получении больших собственных грантов (по множеству разных причин), а тут у меня будет сразу постдок! Но и сразу свалилась куча разной бюрократии: надо же еще найти кого-то, кто будет этим заниматься, организовать позицию и вот это все. Будет весело (нет)!

Я сомневаюсь, что тут кому-то из читателей это актуально, но можете из любопытства посмотреть на вакансию. А если вдруг знаете кого-то, кому это подходит по профилю — пересылайте, пожалуйста, мне очень нужен отличный постдок!

Погружаясь для дискуссий в комментах в детали эффекта Унру, наткнулся на гениальное из лекции одного товарища, не могу не поделиться с вами:

...as the Unruh effect is a consequence of mathematical definitions it does not need an experimental verification by its own.

(вольный перевод: "т.к. эффект Унру — прямое следствие математического определения, экспериментального доказательства ему не требуется")

Вот так, а вы "эксперименты, эксперименты". Ничего не надо, математика все прекрасно доказывает!

Вынесу из комментов еще один любопытный момент, связанный с ОТО: в разных системах отсчета меняется то, как мы определяем расстояние и время — они смешиваются друг с другом.

Есть два понятия, связанных со временем. Есть локальное течение времени, к которому мы привыкли в ежедневной жизни. Оно задает последовательность событий. Мы не можем произвольно выбирать его направление, как в пространстве. Время и пространство тут — очень разные, они не смешиваются.

Но можно говорить про расстояния между событиями в глобальной системе координат пространства-времени, и тут временные интервалы имеют другой смысл. Допустим, мы хотим сказать, что два удаленных события произошли одновременно. Для этого мы выбираем какую-то систему координат (синхронизируем часы). Для наблюдателей движущихся с разной скоростью эти системы синхронизации будут разные. В одной системе события произошли одновременно, а в другой — нет. При переходе между системами смешиваются пространственные и временные координаты: при переходе в новую систему время зависит не только от времени в прошлой системе, но и от координаты.

Скажем, выберем частицу, которая летит от Альфы Центавра очень близко к скорости света. Для наблюдателя на Земле частица будет лететь несколько лет. Для наблюдателя в системе отсчета частицы пройдет гораздо меньше времени: пара часов или даже секунд, в зависимости от скорости. Это происходит не потому, что пространство превращается во время (или наоборот), а потому, что один и тот же интервал пространство-времени делится разными наблюдателями по-разному на пространство и время.

В целом мы вольны выбирать любую систему координат, делить четырехмерное пространство-время как нам угодно. В разных системах физические системы будут вести себя по-разному. Например, наблюдатель, движущийся ускоренно в абсолютном вакууме, будет видеть поток частиц, летящих навстречу. Для покоящегося наблюдателя никаких частиц не будет в той же точке пространства. Это — эффект Унру, про который я когда-то писал.

ОТО странная.

#ОТО #гравитация

Вы, наверняка, много раз видели эту аналогию для объяснения связи между кривизной пространства и гравитацией. Мол, масса искривляет пространство, как шарик искривляет ткань, а шарик по этому искривлению катится, вот оно и притяжение. Выглядит красиво и понятно, правда? Сложно представить что-то более далекое от реальности и при этом создающее ложное ощущение понимания.

Во-первых, эта аналогия работает только при наличии внешней силы — гравитации, которая собственно и заставляет двигаться шарики. Уберете гравитацию — никакого движения не будет (да и прогиба ткани тоже). То есть, мы "объясняем" гравитацию...используя гравитацию!

Во-вторых, она создает иллюзию, что пространство должно искривляться куда-то в дополнительное измерение. Это одна из сложных вещей в общей теории относительности, что трехмерное пространство+время может быть искривленным без наличия четвертого измерения, "в которое" оно искривлено. Кривизина — это то, как ведут себя расстояния между объектами (и углы между прямыми). Для этого не нужно внешнее измерение, это свойство самого пространства(-времени).

В-третьих, в режиме слабой гравитации (на Земле, например) сила гравитации возникает в первую очередь не из-за кривизны пространства, а из-за замедления часов.

Ближе к массивному объекту часы идут чуть медленнее относительно удаленного наблюдателя. Предположим, что у нас есть два наблюдателя с часами, расположенные на разной высоте относительно поверхности земли (и покоющиеся там). Нижний наблюдатель посылает наверх регулярные импульсы света: каждую секунду по своим часам. Но по часам второго наблюдателя они приходят чуть медленнее, чем через каждую секунду. Ровно такая же картина наблюдалась бы, если бы второй наблюдатель удалялся от первого: импульсу приходится проходить чуть большее расстояние — и это обычное допплеровское смещение сигнала. То есть, в таком эксперименте две системы неподвижны относительно Земли, но движутся относительно свободной инерциальной системы отсчета! Теперь посмотрим, как отсюда берется падение тела. Представим, что у нас есть неподвижный наблюдатель и свободное тело (изначально покоится). Наблюдатель отпускает тело и оно продолжает покоиться, а вот наблюдатель начинает движение относительно этого тела. И не только он, вся земная система отсчета движется начинает движение относительно свободного тела. А наблюдателю кажется, что это тело падает к земле — вот она и "сила" притяжения. Изменение хода часов приводит к тому, что для того, чтобы оставаться на месте относительно поверхности, необходимо непрерывно ускоряться в сторону от Земли (что мы знаем из обычной жизни). Но это же значит, что тело, которое движется свободно без действия каких-то сил и ускорений, будет двигаться к поверхности в системе отсчета земли.

Так что правильная картинка получается такая: трехмерная сетка вокруг Земли, заполненная "часами". Те, что ближе к Земле, идут медленнее, и это меняет траектории движущихся вокруг тел: само определение того, что мы понимаем под прямой, меняется. Кривизна пространства при этом не играет значительной роли (по крайней мере пока мы движемся относительно медленно). Конечно, она все равно оказывается важно для точного расчета разных эффектов (типа GPS или орбит планет), но Ньютоновская гравитация связана с гравитационным красным смещением (замедлением времени).

Но у такой картинки не сделать красивой интуитивной демонстрации...

#гравитация #ОТО