Математики подтвердили случайность квантовых процессов

Международная группа математиков подтвердила на практике, что генераторы случайных чисел, основанные на квантовых процессах, действительно выдают поток случайных чисел. Статья ученых пока не появилась в рецензируемом журнале, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Программные генераторы случайных чисел используют для работы конкретные алгоритмы, поэтому с точки зрения математики полученные таким образом последовательности чисел не являются случайными (они получили название псевдослучайных). Данную проблему решают физические генераторы, которые работают на квантовомеханических процессах.

В рамках новой работы, среди прочего, математики использовали подобный генератор под названием Quantis (здесь можно найти, например, USB версию этого устройства). Сравнение полученного потока они проводили с числами, сгенерированными несколькими программами, еще одной группой физиков в рамках проекта Vienna IQOQI, а также строками цифр из записи числа Пи. Для работы математики использовали строки длиной 2³² знаков.

В рамках работы ученые на практике проверяли так называемую алгоритмическую случайность выдаваемого генератором потока чисел. Данный тип случайности является одним из самых сильных: он означает, что для любого алгоритма данный поток будет представляться случайным. Вообще говоря математикам не удалось строго доказать данное свойство, однако их результаты могут служить подтверждением гипотезы о том, что квантовые процессы дают действительно случайные числа.

Примечательно, что раньше ученым уже удалось доказать, что квантовые процессы выдают строчки, невычислимые с помощью машины Тьюринга (стандартной модели программы, работающей по заданному алгоритму). Это означает, что не существует алгоритма, который выдавал бы в точности ту же строчку, что и генератор случайных чисел.

"Недостающему звену" человеческой эволюции сделали томографию

Исследователи в деталях изучили череп недавно обнаруженных останков нового вида австралопитеков Australopithecus sediba, который, возможно, заполняет одну из брешей в эволюционной истории людей. О работе сообщает LiveScience.

Ученые проанализировали череп A. sediba, принадлежащего незрелой особи, при помощи инструментов Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле. Это исследование позволило восстановить структуру черепа существа вплоть до особенностей рельефа размером 700 нанометров. В общей сложности ученые получили около 15 терабайт сырых данных. После того как данные будут обработаны, объем информации возрастет до 45 терабайт.

Одними из самых важных сведений, которые ученые рассчитывают узнать, являются сведения о строении зубов A. sediba. У высших приматов по мере развития зубная эмаль ежедневно утолщается на 3-4 микрона. Таким образом, на зубах образуется некое подобие годовых колец деревьев, анализируя которые, исследователи могут узнать точный возраст "хозяина". Сопоставив возраст с физиологическими характеристиками, ученые поймут, насколько быстро развивались детеныши A. sediba. Эта информация очень важна для оценки близости данного австралопитека к человеку: у людей, по сравнению с другими приматами, дети развиваются намного медленнее.

К сегодняшнему дню специалисты уже смогли узнать об A. sediba нечто новое: так, они обнаружили, что в передней части черепа сохранились образования, которые, по всей вероятности, представляют собой окаменевшие мягкие ткани мозга. Ученые предполагают, что после смерти австралопитека его мозг каким-либо образом мумифицировался, и в ходе этого процесса из мозговых тканей ушла вода.

Еще одна находка, сделанная по итогам анализа в ESRF, - окаменевшие яйца неизвестных насекомых в черепе A. sediba. Диаметр яиц составляет около 40 микрометров, причем некоторые из них открыты - то есть росшие в них насекомые вылупились. Исследователи считают, что насекомые завелись в мозгу австралопитека после смерти.

Статья с описанием найденных в Южной Африке двух скелетов A. sediba появилась в журнале Science 9 апреля. Один скелет принадлежал мальчику-подростку (если термин "мальчик" можно употреблять по отношению к австралопитеку), а второй - женщине возрастом около 30 лет. Проанализировав скелеты, специалисты заключили, что они относятся к ранее неизвестному виду австралопитеков, который, возможно, являлся наиболее близкой к человеку предковой формой. Авторы находки объявили конкурс на лучшее имя для скелета подростка. О его условиях можно прочитать здесь.